Proizvodnja ferotitana: surovine, pridobivanje in osnovne tehnološke metode

Ferotitan (FeTi)se proizvaja iz surovin, ki vsebujejo titan, ki se po redukciji uporabljajo za proizvodnjo zlitine železa in titana. Glavne vrste vhodnih materialov sotitanova železova ruda (ilmenit, FeTiO₃),rutil (TiO₂)inodpadni titan, vključno s titanom in titanovimi zlitinami, kot je Ti-V-Al. Za razliko od oksidnih surovin titanov odpadek ne zahteva kemične redukcije in ga je mogoče predelati s taljenjem.

Izbira reducenta je zelo pomembna za kakovost končnega ferotitana.TiO₂ je kemično stabilen oksidZato različni postopki redukcije vodijo do različnih produktov in zahtevajo ustrezne procesne pogoje.

1. Redukcija TiO₂ z ogljikom

Po okrevanjuTiO₂ ogljikPri visokih temperaturah ni mogoče neposredno pridobiti kovinskega titana. Namesto tega se oblikujetitanov karbid (TiC).

Zato lahko ogljikova metoda vodi do pridobivanjaferotitan z visoko vsebnostjo ogljika. Visoka vsebnost ogljika omejuje uporabo tega materiala v postopkih izdelave jekla, kjer je treba vsebnost C strogo nadzorovati.

Zato ima ogljikov-termični postopek svoje omejitve v primerjavi z aluminotermično metodo.

2. Silicijeva toplotna redukcija TiO₂

OkrevanjeTiO₂ silicijsamo po sebi težko. Vendar dodajanjeCaO kot tokspodbuja redukcijsko reakcijo.

V tem primeru lahko titan in silicij tvorita stabilnatitanovi silicidiZato je za nastali ferotitan značilna višja vsebnost silicija.

Tako se lahko silicijev termični postopek uporabi za proizvodnjo ferotitana, ko je določena raven silicija v končnem izdelku sprejemljiva.

3. Aluminotermična redukcija

Aluminijlahko reducira TiO₂ v titan. Vendar pa je za uspešen potek reakcije pomembno ohraniti pravilno razmerje reducenta in surovine.

Če je količina aluminija pod izračunano stehiometrično ravnjo, lahko nastanejo znatne količine.TiO.

TiO je bolj stabilna spojina kot TiO₂ in njegova nadaljnja redukcija z aluminijem je težavna. V tem primeru lahko TiO preide v žlindro in medsebojno deluje z oksidnimi komponentami, vključno zAl₂O₃ in SiO₂.

Zato se uporablja v aluminotermičnem procesuCaO. Spodbuja nastanek ustreznega sistema žlindre in pomaga preprečevati neželeno kopičenje TiO v žlindri, hkrati pa spodbuja popolnejšo predelavo surovin, ki vsebujejo titan.

4. Zakaj je ilmenit primernejši za obnovo kot čisti TiO₂?

Pri primerjavi različnih vrst surovin pomembna prednostilmenit (FeTiO₃)je, da je njegova aluminotermična redukcija lažja kot redukcija čistega TiO₂.

Dodatek CaO ima podoben pozitiven učinek na proces, saj spodbuja tvorbo ustrezne faze žlindre in izboljša pogoje predelave.

zatoaluminotermična redukcija titanovega koncentratavelja za glavno industrijsko pot za proizvodnjo ferotitanija.

Nastali izdelek je drugačennizkoogljičnovendar je lahko vsebnost aluminija in silicija večja. Zato je treba pri izbiri ferotitanija upoštevati ne le vsebnost Ti, temveč tudi ravniAl, Si in Cv skladu z zahtevami določenega razreda jekla.

5. Osnovne metode proizvodnje ferotitanija

Glede na značilnosti redukcijskih reakcij lahko industrijsko proizvodnjo ferotitana razdelimo na štiri glavna področja:

Aluminotermična metoda

Uporablja se kot redukcijsko sredstvoaluminij, in CaO se uporablja za oblikovanje ustreznega sistema žlindre.

Glavne značilnosti:

• nizka vsebnost ogljika;
• relativno visoka vsebnost aluminija;
• po možnosti povečana vsebnost silicija;
• široko uporablja za proizvodnjo ferotitana za proizvodnjo jekla.

Elektrosilicijeva termična metoda

V tem procesu se obnova izvaja s sodelovanjemsilicij v električni peči. Uporaba CaO spodbuja redukcijsko reakcijo.

Glavna značilnost izdelka je možnost pridobivanjaferotitan z visoko vsebnostjo silicija.

Elektroogljično-termična metoda

Uporablja se kot redukcijsko sredstvoogljik, postopek pa poteka pri visoki temperaturi v električni pečici.

Ker redukcijo TiO₂ z ogljikom spremlja tvorbaTiC, ima lahko končni izdelek večjo vsebnost ogljika.

Pretaljenje odpadnega titana

Titanov ostanki in odpadki titanovih zlitin, vključno z materiali na njihovi osnoviTi-V-Al, ne zahtevajo redukcije oksida.

Takšne surovine je mogoče predelati zpretaljevanju, ki omogoča vrnitev materialov, ki vsebujejo titan, v proizvodni cikel.

6. Primerjava glavnih metod

Tako izbira tehnologije neposredno vpliva na kemično sestavo ferotitana. Če je treba vsebnost ogljika čim bolj zmanjšati, je aluminotermični postopek lahko koristen. Če je določena vsebnost silicija ali ogljika sprejemljiva, se lahko glede na zahteve za končni izdelek uporabijo tudi druge metode.

7. Na kaj moramo biti pozorni pri izbiri ferotitana?

Za proizvajalce jekla ni dovolj upoštevati samo nazivno vsebnost titana. Pri nakupu ferotitana je treba preveriti celotno kemično sestavo materiala, vključno z:

• Ti - vsebnost titana;
• Al - vsebnost aluminija;
• Si - vsebnost silicija;
• C - vsebnost ogljika;
• P - vsebnost fosforja;
• S- vsebnost žvepla.

Treba se je tudi strinjativelikost kosov, zahteve glede pakiranja in pogoje za nadzor serij.

Za kritične postopke izdelave jekla je priporočljivo zahtevati potrdilo o analizi za vsako serijo, da zagotovite, da je kemična sestava stabilna in da material izpolnjuje zahteve določenega razreda jekla.

Zaključek

Proizvodnjaferotitanijatemelji na pridobivanju oksidov, ki vsebujejo titan, ali predelavi odpadnega kovinskega titana. VedenjeTiO₂pri interakciji z različnimi redukcijskimi sredstvi določa značilnosti vsake proizvodne poti.

Zmanjšanje ogljika proizvajaTiC, kar vodi do povečane vsebnosti ogljika. Toplotna redukcija silicija z uporabo CaO lahko povzroči nastanek ferotitana s povečano vsebnostjo silicija. Pri aluminotermični redukciji je pomembna kontrola količine aluminija in uporaba CaO, da se prepreči nastajanje in kopičenje TiO v žlindri.

Kerilmenit (FeTiO₃)se z aluminijem lažje reducira kot čisti TiO₂,aluminotermična metodaje glavna industrijska metoda za proizvodnjo ferotitana. Skupaj z njim se uporabljajoelektrosilicijsko-termične, elektrokarbonsko-termične metode in pretaljenje odpadnega titana.

Navsezadnje je izbira proizvodne metode odvisna od zahtevane vsebineTi, Al, Si in C, značilnosti surovine in zahteve končne uporabe ferotitana.