СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОТИТАНА
MELTING METHOD OF FERROTITANIUM

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству ферротитана алюминотермическим процессом.
Наиболее близким известным способом к заявленному является способ получения ферротитана, включающий загрузку в металлургический реактор отходов металлического титана, присадку металлотермической смеси и ее проплавление, загрузку и проплавление основной части шихты, выпуск металла и шлака, позволяющий совместно с отходами титана (титаносодержащим сырьем) загружать чушковый алюминий и затем проплавлять металлотермическую часть шахты, а на расплав загружать известь в количестве 46,7-83,7 от массы титановых отходов (авт. свид. №1418345 С22С 33/04, 1986).
Способ не позволяет применять при выплавке титановые шлаки, а титановые отходы (92% Ti) в настоящее время используются более эффективно для получения высокопроцентного ферротитана способом сплавления с железом в индукционной печи.
2
Задача настоящего изобретения заключается в разработке технологии выплавки ферротитана с использованием жидкого титанового шлака, содержащего 85-95% TiO.
2
Поставленная задача решается тем, что в качестве титаносодержащего сырья используют жидкий титановый шлак, а металлотермическую часть шихты, состоящую из железорудного концентрата, алюминиевого порошка, извести и ферросилиция в соотношении 1:(1,09-1,18):(0,27-0,33):(0,08-0,09) соответственно смешивают и проплавляют в количестве 126-146% от массы титанового шлака, далее смешивают и проплавляют основную часть шихты, состоящую из железорудного концентрата, извести и алюминиевого порошка в соотношении 1:(0,1-0,29):(0,43-0,46) соответственно в количестве 15-25% от массы титанового шлака. В качестве титаносодержащего сырья используют жидкий титановый шлак с содержанием 85-95% TiO при температуре 1700-1850°С.
Отличительной особенностью заявляемого способа является то, что способ позволяет использовать при выплавке ферротитана жидкие титановые шлаки, обеспечить высокое извлечение титана в металл с сравнительно низким расходом алюминия при выплавке. Кроме того, способ позволяет за один металлургический передел получить два товарных продукта ферротитан в соответствии с ГОСТом 4761-91 и полупродукт глиноземистый для выплавки синтетических шлаков по ТУ 14-11-164-78 и шлаки глиноземистые ТУ 14-11-347-2000.
Изменение соотношения компонентов шихты в металлотермической части шихты в большую сторону приводит к снижению ее термичности и частичному угару алюминия, а изменение соотношения в меньшую сторону к недовосстановлению титана из титанового шлака. Снижение количества металлотермической части шихты менее 126% от массы титанового шлака на плавку приводит к недовосстановлению титана из шлака, а увеличение более 146% к возгонам алюминия и титана.
2
Изменение соотношения компонентов шихты в основной части в большую или меньшую сторону снижает эффективность восстановления титана и частично приводит к «запутыванию» корольков металла в шлаке. Снижение количества основной части менее 15% приводит к увеличению TiO в глиноземистом полупродукте, а увеличение более 25% от массы титанового шлака к снижению титана в ферротитане.
Снижение температуры жидкого титанового шлака менее 1700°С приводит к снижению термичности процесса и снижению извлечения титана в ферротитан, а увеличение более 1850°С к возгонам титана и алюминия при плавке.
2
Опробование способа выплавки ферротитана проводили в условиях экспериментального цеха Ключевского завода ферросплавов. Титановый шлак с содержанием 90% TiO брали в жидком состоянии с температурой 1700°С и внепечным способом в металлургическом реакторе восстанавливали алюминотермическим процессом. Удельная теплота процесса составляла 680-710 ккал на 1 кг шихты при различных соотношения шихтовых материалов в шихте. Результаты выплавки ферротитана приведены в таблице.
Таблица
Результаты выплавки ферротитана
Показатели
Номера плавок
По известному способу (прототип)
1
2
3
1
2
3
4
5
1. Шихта на плавку, кг:
980
980
980
-
Часть 1 (титаносодержащая)
- титановый шлак жидкий (TiO<sub>2</sub>=90%, t=1700°C)
- титановые отходы (92% Ti)
-
-
-
320-800
- алюминий чушковый
-
-
-
3,2-129,6
Часть 2 (металлотермическая)
- железорудный концентрат
490
510
570
382-645
- алюминиевый порошок
580
594
620
130-219
- известь
130
155
190
267-555
- ферросилиций ФС 75 молотый
40
44
50
-
Часть 3 (основная)
- ильменитовый концентрат (65% TiO<sub>2</sub>)
-
-
-
3910
- железорудный концентрат
140
120
100
1590
- ферросилиций ФС 75 молотый
-
-
-
109
- известь
40
15
10
768
- алюминиевый порошок
65
51
45
2701
Всего задано, кг:
2465
2469
2565
10180,2-11346,6
2. Соотношение компонентов шихты в части 2
1:1,18:0,27::0,08
1:1.16:0,30:0,09
1:1,09:0,33:0,09
1:0.34:0.7:-
3. Соотношение компонентов шихты в части 3
-:1-:0,29:0,46
-:1:-:0,13:0,43
-:1:-:0.1:0,45
1:0,41:0,03: 0.20:0,70
4. Количество восстановительной части (ч.2) титанового шлака (ч.1), %
126
133
146
-
5. Количество довостановительной части (ч.3) от титанового шлака (ч.1), %
25
19
15
-
6. Получено продуктов плавки, кг:
1035
1040
1060
5569-4649
- металла
- глиноземистого полупродукга
1415
1425
1345
5300-5500
7. Химический состав металла, % по массе:
-
Ti
43,4
43,2
42,4
31,5-34,1
Fe
43,6
43.7
44,5
остальное
Si
4,9
5,0
5,2
4,8-5,3
Mn
0,22
0,22
0,21
-
V
0,1
0,11
0,1
-
Р
0,04
0,04
0,04
0,05
S
0,05
0,05
0,05
0,01
Cr
0,02
0,02
0,02
-
Al
7,7
7,7
7,5
7,8-9,1
8.Химический состав глиноземистого полупродукта, % по массе: TiO<sub>2</sub>
9,3
9,2
9,8
8,1-11,3
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
76,8
76,6
73,2
остальное
SiO<sub>2</sub>
0,9
0,9
0,9
0,7-0,8
СаО
10,8
11,0
13,4
13,1-17,1
1
2
3
4
5
MgO
1,3
1,3
1,4
1,6-1,8
FeO
0,9
0,9
1,0
0,6-0,7
9. Извлечение титана в металл, %
84,8
84,9
84,9
80,5-87,7
10. Расход алюминия на 1 кг восстановленного титана в металле, кг/кг
1,4072
1,4069
1,4064
1,6157-1,9237
Анализируя результаты опробования способа выплавки феррртитана по предлагаемому способу, можно сделать следующий вывод.
2
1. В процессе опробования из жидкого шлака с содержанием 90% TiO и t=1700°С получен ферротитан, удовлетворяющий ГОСТу 4761-91, и попутно за один металлургический передел полупродукт для выплавки синтетических шлаков по ТУ 14-11-164-78.
2. Извлечение титана в ферротитан составило 84,8-84,9% на высоком технико-экономическом уровне.
3. Расход алюминия на 1 кг восстановленного титана в ферротитан составило 1,4064-1,4072 кг, что значительно ниже, чем у способа, взятого в качестве прототипа (1,6157-1,9237).