RU2250271C1 - Method of high-titanium-bearing foundry alloy production - Google Patents
Method of high-titanium-bearing foundry alloy production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2250271C1 RU2250271C1 RU2003127922/02A RU2003127922A RU2250271C1 RU 2250271 C1 RU2250271 C1 RU 2250271C1 RU 2003127922/02 A RU2003127922/02 A RU 2003127922/02A RU 2003127922 A RU2003127922 A RU 2003127922A RU 2250271 C1 RU2250271 C1 RU 2250271C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- oxides
- slag
- melt
- melting
- Prior art date
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 16
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 59
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 18
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 11
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 55
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 55
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 13
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003818 cinder Substances 0.000 abstract 6
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 abstract 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 24
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 21
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 16
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 12
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 238000010409 ironing Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910000753 refractory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- -1 titanium oxide Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству лигатуры, содержащей в основном титан. В лигатуре может быть также небольшое количество других полезных металлов, восстанавливаемых из оксидов шихты вместе с основными составляющими лигатуры.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of ligatures containing mainly titanium. In the ligature, there may also be a small amount of other useful metals recovered from the oxides of the charge along with the main components of the ligature.
В ильменитовых концентратах высокое содержание оксида титана. Например, в ильменитовом концентрате Медведевского месторождения титаномагнетитов оксида титана от 40 до 45% [1, стр.159, табл.33]. Оксидов железа в этих концентратах 47-50%, на остальные оксиды приходиться менее 10%.In ilmenite concentrates, a high content of titanium oxide. For example, in the ilmenite concentrate of the Medvedevsky deposit of titanomagnetites of titanium oxide from 40 to 45% [1, p. 159, table 33]. Iron oxides in these concentrates are 47-50%, the remaining oxides account for less than 10%.
Известна бескоксовая технология комплексной переработки руды, по которой полученный после обогащения ильменитовый концентрат окомковывают и ожелезняют или агломерируют, а далее в электрорудотермической печи получают сначала стальной полупродукт, затем легированную сталь, а также титановый шлак, пригодный для производства из него или титановой губки (после хлорирования), или оксида титана для пигмента (после сернокислотного разложения) [1, стр.160, рис.44].The coke-free technology of complex ore processing is known, according to which the ilmenite concentrate obtained after enrichment is pelletized and ironized or agglomerated, and then in the electrorudothermic furnace, first a steel intermediate is obtained, then alloyed steel, as well as a titanium slag suitable for production from it or a titanium sponge (after chlorination ), or titanium oxide for the pigment (after sulfuric acid decomposition) [1, p. 160, Fig. 44].
Известен способ переработки титаномагнетитовой ванадийсодержащей руды на титанистый чугун, ванадиевый шлак и титаносодержащий сплав [2]. По этой технологии вместе с другими продуктами получают титаносодержащий сплав, практически титаносодержащую лигатуру.A known method of processing titanomagnetite vanadium ore to titanium cast iron, vanadium slag and a titanium alloy [2]. Using this technology, together with other products, a titanium-containing alloy is obtained, which is practically a titanium-containing alloy.
Указанные выше технологии многоступенчаты и задалживают большое количество дорогостоящего технологического оборудования.The above technologies are multi-stage and cover a large number of expensive technological equipment.
Известна технология производства из ильменитового концентрата ферротитана [3, стр.584-585; 4, стр.605-618], пригодного для раскисления и легирования стали, в том числе кислотостойкой, коррозионностойкой и жаропрочной. Ферротитан получают при алюмотермическом внепечном восстановлении оксидов шихты, включающей ильменитовый концентрат, порошок алюминия, железную руду, ферросилиций и мелкую известь. Производится по сути дела низкотитаносодержащая лигатура с содержанием титана 25-28%.The known production technology of ilmenite concentrate ferrotitanium [3, p. 584-585; 4, pp. 605-618], suitable for deoxidation and alloying of steel, including acid-resistant, corrosion-resistant and heat-resistant. Ferrotitanium is obtained by aluminothermic out-of-furnace reduction of charge oxides, including ilmenite concentrate, aluminum powder, iron ore, ferrosilicon and fine lime. In essence, a low-titanium alloy is produced with a titanium content of 25-28%.
Из уровня техники известна также принимаемая за прототип технология жидкофазного восстановления оксидов из шихты, пригодная для восстановления оксидов из ильменитовых концентратов, включающая плавку шихты в плавильной камере агрегата на вращающемся металлическом расплаве, восстановление металлов из части оксидов шихты, сплавление восстановленных металлов с вращающимся металлическим расплавом, удаление вновь образованного металлического расплава, удаление шлака [5].The prior art also knows the technology of liquid-phase reduction of oxides from a charge, which is suitable for the reduction of oxides from ilmenite concentrates, including melting a mixture in a melting chamber of an aggregate on a rotating metal melt, recovering metals from a portion of the oxide of a charge, alloying the reduced metals with a rotating metal melt, removal of the newly formed metal melt, removal of slag [5].
В качестве металлического расплава в прототипе рекомендуется применять чугун, а в качестве восстановителя - углерод, причем углерод на восстановление рекомендуется брать из чугуна.It is recommended that cast iron be used as a metal melt in the prototype, and carbon is used as a reducing agent, and carbon is recommended for reduction from cast iron.
Следует отметить следующие недостатки технологии (способа) по прототипу. Восстановление оксидов из шлаковой фазы осуществляется углеродом, которое, как широко известно, проходит при большой затрате тепла и выделении большого количества газа, уносящего значительное количество физического и химического тепла.It should be noted the following disadvantages of the technology (method) of the prototype. The reduction of oxides from the slag phase is carried out by carbon, which, as is widely known, passes with a large expenditure of heat and the release of a large amount of gas, which carries away a significant amount of physical and chemical heat.
Поскольку техпроцесс по прототипу осуществляется с выделением большого количества газа, то к агрегату для осуществления способа должно присоединяться громоздкое газоотводящее и пылеулавливающее технологическое оборудование, причем это оборудование еще более усложняется, если в шлаке потребуется восстанавливать оксид магния.Since the technical process of the prototype is carried out with the release of a large amount of gas, cumbersome gas removal and dust collection equipment must be connected to the unit for the implementation of the method, and this equipment is even more complicated if magnesium oxide is to be reduced in the slag.
Новизна предлагаемого способа заключается в том, что после расплавления первой порции шихты, представляющей ильменитовый концентрат, на вращающемся металлическом расплаве, представляющем высокотитаносодержащую лигатуру, и восстановления титаном и кремнием части оксидов из расплавленной порции ильменита, алюминием восстанавливают все оксиды в шлаковом расплаве, у которых свободная энергия образования меньше, чем у алюминия, в полученный шлак добавляют первую порцию оксида кальция в количестве, обеспечивающем жидкотекучесть шлака, в расплав вводят вторую порцию шихты в количестве, соответствующем возможности восстановления титаном оксидов, у которых свободная энергия образования меньше, чем у титана, образующийся оксид титана объединяют с ранее полученным шлаком, установленную часть полученного металлического расплава в условиях его вращения сливают через боковую летку, алюминием восстанавливают оксид титана из объединенного шлака и восстановленный титан соединяют с оставленным металлическим расплавом, в образующийся конечный шлак вводят вторую порцию оксида кальция в количестве, обеспечивающем жидкотекучесть шлака, установленную часть полученной высокотитаносодержащей лигатуры сливают через боковую летку, остаток лигатуры за счет ее вращения размещают по краям плавильной камеры, раскрывают центральную летку и конечный шлак сливают полностью, летку заделывают и возобновляют подачу в плавильный агрегат первой порции ильменита.The novelty of the proposed method lies in the fact that after the first portion of the charge, representing ilmenite concentrate, is melted on a rotating metal melt, representing a high-titanium alloy, and titanium and silicon are reduced to part of the oxides from the molten portion of ilmenite, all the oxides in the slag melt, which have free the formation energy is less than that of aluminum, the first portion of calcium oxide is added to the resulting slag in an amount that ensures the slurry fluidity, the second portion of the charge is introduced into the melt in an amount corresponding to the possibility of reduction by titanium of oxides in which the free formation energy is less than that of titanium, the formed titanium oxide is combined with previously obtained slag, the established part of the obtained metal melt is drained through a side notch under conditions of rotation, and aluminum is reduced titanium oxide from the combined slag and reduced titanium are combined with the left metal melt, a second portion of oxide is introduced into the resulting final slag calcium in an amount that ensures slurry fluidity, an established part of the obtained high-titanium ligature is poured through the side notch, the remainder of the ligature is placed along the edges of the melting chamber, the central notch is completely drained and the final slag is closed, the notch is closed and the first portion of ilmenite is fed into the melting unit .
Порции концентрата ильменита целесообразно подавать в плавильный агрегат нагретыми в пределах 100-500°С.It is advisable to serve portions of ilmenite concentrate to the melting unit heated in the range of 100-500 ° С.
Из плавильной камеры металлический расплав, представляющий собой железо с добавками ванадия, кремния и марганца, рекомендуется сливать в количестве 90-95%, причем при сливе металлического расплава в него могут вводиться дополнительные добавки, а высокотитаносодержащую лигатуру рекомендуется сливать в пределах 70-90%.From the melting chamber, a metal melt, which is iron with the addition of vanadium, silicon and manganese, is recommended to be merged in an amount of 90-95%, and when adding a metal melt, additional additives can be introduced into it, and it is recommended to merge a high-titanium ligature within 70-90%.
При двух сливах из плавильного агрегата металлических расплавов рекомендуется оставлять в плавильной камере разное количество расплава - 90-95% железосодержащего и 70-80% лигатуры. Это объясняется следующим. Если в лигатуре желательно иметь как можно больше титана (вплоть до 100%), то надо оставлять как можно меньше железосодержащего сплава. Если в лигатуре допускается значительное количество железосодержащего сплава, то соответственно этому количеству и оставляется масса сплава.When two drains from the melting unit of metal melts are recommended, it is recommended to leave a different amount of melt in the melting chamber - 90-95% iron-containing and 70-80% ligatures. This is explained by the following. If in the ligature it is desirable to have as much titanium as possible (up to 100%), then it is necessary to leave as little iron-containing alloy as possible. If a significant amount of an iron-containing alloy is allowed in the ligature, then, according to this amount, the mass of the alloy is left.
Лигатуры в плавильной камере необходимо оставлять больше (70-90%) потому, что, во-первых, она оборотная и на показатели процесса в отношении расхода Аl не влияет, а во-вторых, если лигатуры перед удалением 100% конечного шлака останется мало, то условия начальной подачи первой порции шихты в плавильную камеру могут оказаться неблагоприятными (может случиться замораживание остатка лигатуры, что недопустимо). Вторая же порция шихты подается в плавильную камеру агрегата в тот период, когда в камере уже образована часть железосодержащего расплава и уже образовался шлак, имеющий высокую температуру.It is necessary to leave more ligatures in the melting chamber (70-90%) because, firstly, it is reverse and does not affect the process indicators with respect to Al consumption, and secondly, if there are not enough ligatures before removing 100% of the final slag, then the conditions for the initial supply of the first portion of the charge into the melting chamber may be unfavorable (freezing of the ligature residue may occur, which is unacceptable). The second portion of the charge is fed into the melting chamber of the unit at a time when a part of the iron-containing melt has already been formed in the chamber and slag has already formed having a high temperature.
В плавильной камере плавильного агрегата конечному шлаку рекомендуется обеспечивать температуру 1600-1800°С, и соответственно заданной температуре шлака по условиям его жидкоплавкости в конечный шлак вводят оксид кальция и доводят его содержание в пределах 20-30%.In the melting chamber of the melting unit, it is recommended that the final slag be provided with a temperature of 1600-1800 ° C, and, accordingly, the specified temperature of the slag according to its liquid melting conditions, calcium oxide is introduced into the final slag and its content is adjusted within 20-30%.
Ильменитовый концентрат по способу предлагается перерабатывать на титаносодержащую лигатуру и другие продукты плавки без предварительного ожелезнения и, следовательно, исключать затраты как на создание технологического оборудования для ожелезнения, так и на само ожелезнение. Но если на предприятии имеется оборудование для ожелезнения концентрата, то на плавку лучше подавать ожелезенный и еще не остывший концентрат. Экономический эффект при этом будет наибольшим.The ilmenite concentrate according to the method is proposed to be processed into titanium-containing ligature and other smelting products without prior ironization and, therefore, to exclude the costs of both creating technological equipment for ironing and ironing itself. But if the enterprise has equipment for concentrate fermentation, it is better to submit a ferrous and not yet cooled concentrate to the smelting process. The economic effect will be greatest.
При восстановлении оксидов титаном и алюминием идут экзотермические реакции, выделяющие тепло. Если в результате восстановления оксидов потребуется значительное количество алюминия, то тепла может выделиться столько, что его хватит и на нагрев шихты до расплавления, и на плавку, и на нагрев расплава до необходимой температуры, при которой могут происходить восстановительные реакции между оксидами и алюминием.When oxides are reduced by titanium and aluminum, exothermic reactions occur that produce heat. If a significant amount of aluminum is required as a result of the reduction of the oxides, then so much heat can be released that it is enough to heat the mixture before melting, and to melt, and to heat the melt to the required temperature at which reduction reactions between oxides and aluminum can occur.
Рекомендация восстанавливать титаном оксиды из второй порции шихты не приводит к снижению расхода Аl на восстановление оксидов ильменита, т.к. в конечном итоге приходится забирать тот кислород, который титан забрал при восстановлении оксидов железа, кремния и марганца из второй порции шихты, при этом алюминий будет восстанавливать титан из дополнительно образованного оксида титана. Однако преимущества предлагаемого способа имеются. Становится возможным из последовательно переплавляемых двух порций ильменитовго концентрата получать два металлических расплава. Первый - железо с добавками Мn, Si и V, второй - высокотитаносодержащая лигатура, в которой содержание титана может быть, например, до 90%. Это содержание зависит от количества железа, которое оставляют в плавильной камере при сливе его из плавильного агрегата. Рекомендуется сливать 90-95%.The recommendation to reduce titanium oxides from the second portion of the charge does not reduce the consumption of Al for the reduction of ilmenite oxides, since in the end, it is necessary to take the oxygen that titanium took during the reduction of iron, silicon and manganese oxides from the second portion of the charge, while aluminum will restore titanium from additionally formed titanium oxide. However, the advantages of the proposed method are available. It becomes possible to obtain two metal melt from sequentially remelted two portions of ilmenite concentrate. The first is iron with Mn, Si, and V additives, the second is a high-titanium alloy, in which the titanium content can be, for example, up to 90%. This content depends on the amount of iron that is left in the melting chamber when it is drained from the melting unit. It is recommended to drain 90-95%.
Следует заметить, что если, например, из зернистого ильменитового концентрата Медведевского месторождения титаномагнетитов [1, стр.159, табл.33] только алюминием восстановить Ti, Fe, Si, Mn и V из их оксидов, то в полученной лигатуре титана может быть до 40%. Если же сначала Fe, Мn и V из их оксидов восстановить кремнием, полученное железо с добавками из Mn и V слить, после чего Ti и Si из их оксидов восстановить алюминием, то в полученной лигатуре титана может быть до 65%.It should be noted that, if, for example, Ti, Fe, Si, Mn, and V are recovered from their oxides from granular ilmenite concentrate of the Medvedevsky titanomagnetite deposit [1, p. 159, Table 33], then the resulting titanium ligature can be up to 40% If, first, Fe, Mn, and V from their oxides are reduced with silicon, the iron obtained with additives from Mn and V is fused, and then Ti and Si are reduced from their oxides with aluminum, then the resulting titanium ligature can be up to 65%.
В процессе плавки по предлагаемому способу можно рассчитывать на почти полное восстановление из концентрата ильменита Fe, Si, Mn и V из их оксидов. Полного восстановления титана из оксида может не быть, т.к. часть оксида титана в шлаке может войти в трудновосстановимое соединение. В этом случае будет меньше расходоваться алюминия на восстановление титана и повысится доля Аl в восстановлении железа, цена которого значительно меньше цены титана. Это снижает экономический эффект от реализации способа, но все равно эффект будет значительным.In the smelting process according to the proposed method, it is possible to count on the almost complete recovery of ilmenite concentrate Fe, Si, Mn and V from their oxides. There may not be full reduction of titanium from oxide, because part of the titanium oxide in the slag can enter into a refractory compound. In this case, aluminum will be spent less on titanium reduction and the share of Al in the reduction of iron will increase, the price of which is much lower than the price of titanium. This reduces the economic effect of the implementation of the method, but still the effect will be significant.
Двухразовый ввод в шлаковый расплав оксида кальция позволяет, во-первых, снижать температуру плавления шлакового расплава, делая его жидкоподвижным, а во-вторых, способствовать снижению образования в шлаке трудновосстановимого соединения, включающего оксид титана.A two-time introduction of calcium oxide into the slag melt makes it possible, firstly, to lower the melting point of the slag melt, making it liquid-mobile, and secondly, to help reduce the formation of a hardly recoverable compound, including titanium oxide, in the slag.
Первый металлический расплав (железо с небольшим количеством Si, Mn и V) сливается перегретым на 250-300°С из-за того, что шлак в плавильной камере агрегата должен иметь температуру порядка 1750-1800°С. Целесообразно использовать этот перегрев за счет ввода в приемный ковш каких-либо полезных добавок, например углерода (получим сталь или чугун), стального лома (увеличится масса металла в ковше) и т.д.The first metal melt (iron with a small amount of Si, Mn and V) merges superheated at 250-300 ° C due to the fact that the slag in the melting chamber of the unit must have a temperature of about 1750-1800 ° C. It is advisable to use this overheating by introducing into the receiving bucket any useful additives, for example carbon (we will get steel or cast iron), steel scrap (the mass of metal in the bucket will increase), etc.
Неполные сливы из плавильной камеры агрегата сначала железа, а затем лигатуры, да еще в условиях их вращения имеют следующие положительные моменты:Incomplete drains from the smelting chamber of the aggregate, first of iron, and then of the ligature, and even in the conditions of their rotation, have the following positive aspects:
- порции шихты вводятся на жидкие подложки или из железа, или из лигатуры, а это общепризнанная в сталеплавлении положительная операция;- portions of the charge are introduced onto liquid substrates either from iron or from ligature, and this is a positive operation generally recognized in steelmaking;
- вращение незначительного количества оставляемой в плавильной камере металлической фазы из железа или лигатуры позволяет размещать это количество в зоне действия электромагнитного поля, получаемого от тигельной индукционной части плавильного агрегата. К металлу, следовательно, за счет наведенных токов может поступать максимальное количество энергии, а это позволяет исключать замораживание тугоплавкого сплава в плавильной камере в случае какой-либо задержки с его сливом;- the rotation of an insignificant amount of the metal phase left in the melting chamber of iron or ligature allows you to place this amount in the area of the electromagnetic field obtained from the crucible induction part of the melting unit. To the metal, therefore, due to the induced currents, the maximum amount of energy can flow, and this eliminates the freezing of the refractory alloy in the melting chamber in the event of any delay with its discharge;
- вращение оставляемой в плавильной камере лигатуры позволяет освобождать центральную часть днища от лигатуры, известным методом раскрывать центральную летку и полностью через летку сливать в ковш конечный шлак - продукт высокой ценности;- the rotation of the ligature left in the melting chamber allows the central part of the bottom to be freed of the ligature, by using the known method, open the central notch and completely pour the final slag into the ladle, which is a high value product;
- рекомендуемые сливы железа и лигатуры через боковую летку в условиях вращения их в плавильной камере позволяют, во-первых, сливать железо и лигатуру очищенными от шлаковых включений, которые при сливе будут оттесняться к центру, и, во-вторых, сливы будут ускоренными, что снижает время цикла переработки двух порций шихты;- the recommended drains of iron and ligature through the side notch under conditions of their rotation in the melting chamber allow, firstly, to drain the iron and ligature cleaned of slag inclusions, which will be pushed to the center during the discharge, and, secondly, the drains will be accelerated, which reduces the cycle time of processing two portions of the mixture;
- вращение металлической фазы электромагнитным полем, создаваемым МГД-устройствами, которые размещены на днище плавильного агрегата, обеспечивает хорошее перемешивание металла как за счет самого вращения, так и за счет постоянного подъема и слива металла относительно стенок плавильной камеры в результате действия центробежных сил. Последнее обстоятельство особенно полезно, т.к. позволяет иметь ускоренный массобмен между металлической и шлаковой фазами, например, когда Ti из металлической фазы будет восстанавливать оксиды из расплавленной второй порции шихты.- rotation of the metal phase by an electromagnetic field created by MHD devices, which are placed on the bottom of the melting unit, provides good mixing of the metal both due to the rotation itself and due to the constant lifting and draining of the metal relative to the walls of the melting chamber as a result of centrifugal forces. The latter circumstance is especially useful since allows you to have accelerated mass transfer between the metal and slag phases, for example, when Ti from the metal phase will reduce oxides from the molten second portion of the charge.
Главное в предлагаемом способе:The main thing in the proposed method:
1. Из первой порции шихты алюминий из оксидов восстанавливает в металлическую фазу Fe, Ti, Si, Mn и V, причем в начале из этой порции шихты Ti из неслитой части лигатуры восстанавливает из оксидов Fe, Si, Мn и V.1. From the first portion of the charge, aluminum from the oxides reduces Fe, Ti, Si, Mn, and V to the metal phase, and at the beginning of this portion, the Ti mixture from the non-alloyed part of the ligature reduces from Fe, Si, Mn, and V.
2. Полученная из первой порции шихты титаносодержащая лигатура со сравнительно низким содержанием Ti не сливается, а ее титан используется для восстановления металлов из оксидов, содержащихся во второй порции шихты, в результате чего металлический расплав освобождается от Ti и превращается в основном в расплав железа с добавками из Si, Mn и V. Такой расплав представляет собой второй металлический продукт. Этот продукт в большей части из плавильной камеры агрегата сливается и освобождает место для производимого затем из шлака первого продукта - высокотитаносодержащей лигатуры.2. The titanium-containing ligature obtained from the first batch of the charge with a relatively low Ti content does not merge, and its titanium is used to reduce metals from the oxides contained in the second batch of the charge, as a result of which the metal melt is freed from Ti and converted mainly to iron melt with additives of Si, Mn, and V. Such a melt is a second metal product. This product, for the most part, from the melting chamber of the unit merges and frees up space for the first product, which is then produced from slag, is a high-titanium alloy.
3. Последующее восстановление титана из оксида алюминием превращает первый металлический продукт в высокотитаносодержащую лигатуру.3. Subsequent reduction of titanium from aluminum oxide transforms the first metal product into a high titanium-containing ligature.
4. Конечный шлак становится пригодным для получения из него качественного цемента или глинозема.4. The final slag becomes suitable for obtaining high-quality cement or alumina from it.
Немаловажен тот факт, что большинство восстановительных реакций в предлагаемом способе идут без образования газовой фазы, что резко снижает затраты на газоотводящее технологическое оборудование и позволяет создавать в плавильной камере в случае необходимости инертную атмосферу, предотвращающую, например, нежелательное окисление Аl при его вводе на восстановительные операции и др.It is also important that most of the reduction reactions in the proposed method proceed without the formation of a gas phase, which drastically reduces the cost of exhaust gas processing equipment and allows you to create an inert atmosphere in the melting chamber, if necessary, which prevents, for example, undesired oxidation of Al during its introduction into reduction operations and etc.
Технологическая схема производства высокотитаносодержащей лигатуры представлена на чертеже. Пример осуществления предлагаемого способа реализуется по этой схеме.The technological scheme for the production of high-titanium ligatures is presented in the drawing. An example implementation of the proposed method is implemented according to this scheme.
Для примера массу первой порции подаваемого на плавку концентрата ильменита примем равной 3 тоннам. Химический состав ильменитового концентрата примем таким, каким он показан в книге [1, стр.159, табл.33, графа 2].For example, we take the mass of the first portion of ilmenite concentrate supplied to the smelting to be equal to 3 tons. The chemical composition of ilmenite concentrate will be taken as shown in the book [1, p. 159, table 33, column 2].
Состав следующий, %: Feобщ - 36,30; FeO - 34,37; Fе2О3 - 13,30; ТiO2 - 44,90; SiO2 - 2,80; Аl2О3 - 0,92; CaO - 0,62; MgO - 0,62; V2О5 - 0,21; MnO - 0,79; Сr2O3 - 0,03; Р - 0,05; S - 0,91.The composition is as follows,%: Fe total - 36.30; FeO 34.37; Fe 2 O 3 - 13.30; TiO 2 - 44.90; SiO 2 - 2.80; Al 2 O 3 - 0.92; CaO 0.62; MgO - 0.62; V 2 O 5 - 0.21; MnO 0.79; Cr 2 O 3 - 0.03; P is 0.05; S is 0.91.
Примем следующие допущения, которые лишь незначительно скажутся на конечном результате расчета.We accept the following assumptions, which will only slightly affect the final result of the calculation.
1. Вводимый в плавильный агрегат для восстановления оксидов алюминий полностью расходуется в шлаковой фазе, не растворяется в металлической фазе и не окисляется кислородом атмосферы, поскольку процесс плавки проводится в условиях, когда в плавильной камере агрегата создана безокислительная атмосфера.1. Aluminum introduced into the melting unit for the reduction of oxides is completely consumed in the slag phase, does not dissolve in the metal phase and is not oxidized by atmospheric oxygen, since the melting process is carried out under conditions when an oxidizing atmosphere is created in the unit's melting chamber.
2. Не учитывается некоторое снижение выхода титана в лигатуру из-за возможного недовосстановления оксидов титана алюминием.2. A slight decrease in the titanium yield in the ligature due to the possible underreduction of titanium oxides by aluminum is not taken into account.
3. Оксиды магния и кальция алюминием не восстанавливаются.3. Oxides of magnesium and calcium are not reduced by aluminum.
4. Наличие хрома и фосфора не учитывается из-за их малости.4. The presence of chromium and phosphorus is not taken into account due to their smallness.
5. Предполагается, что большая часть серы свяжется с оксидом кальция, и ее количество в железосодержащем продукте будет допустимым.5. It is assumed that most of the sulfur will bind to calcium oxide, and its amount in the iron-containing product will be acceptable.
Для того чтобы из первой порции шихты массой 3т восстановить алюминием Fe, Ti, Si, Mn и V, надо из их оксидов забрать 933 кг кислорода, и на это потребуется 1050 кг алюминия.In order to recover Fe, Ti, Si, Mn and V from aluminum in the first portion of a 3-ton mixture, 933 kg of oxygen must be taken from their oxides, and this will require 1050 kg of aluminum.
В металлической фазе после восстановления оксидов будет: Fe - 1089 кг; Ti - 808,2 кг; Si - 39,2 кг; Mn - 18,3 кг; V - 3,5 кг.In the metal phase after the reduction of the oxides will be: Fe - 1089 kg; Ti - 808.2 kg; Si - 39.2 kg; Mn - 18.3 kg; V - 3.5 kg.
В первичном шлаке будет: Аl2О3 - 2010,2 кг; MgO - 18,6 кг.In the primary slag will be: Al 2 O 3 - 2010.2 kg; MgO - 18.6 kg.
Чтобы в первичном шлаке было не менее 20% СаО, надо в шлак ввести 500 кг СаО.In order to have at least 20% CaO in the primary slag, it is necessary to introduce 500 kg of CaO into the slag.
Поскольку реакции восстановления алюминием оксидов экзотермические, т.е. с выделением тепла, то по мере восстановления Fe, Ti, Si, Mn и V будет выделяться тепло, которого будет достаточно, чтобы расплавить вводимые 500 кг СаО и чтобы температура шлакового расплава была порядка 1750-1800°С (при такой температуре шлак будет жидкоподвижным). Один кг алюминия при окислении его кислородом оксида позволяет получить 4-4,5 кВт·ч энергии, 2050 кг алюминия позволят получить 4000-5000 кВт·ч энергии.Since aluminum oxide reduction reactions are exothermic, i.e. with the release of heat, then, as Fe, Ti, Si, Mn and V are reduced, heat will be generated, which will be enough to melt the introduced 500 kg of CaO and the temperature of the slag melt to be about 1750-1800 ° C (at this temperature, the slag will be liquid-mobile ) One kg of aluminum during its oxidation with oxygen oxide allows you to get 4-4.5 kW · h of energy, 2050 kg of aluminum will allow you to get 4000-5000 kW · h of energy.
Указанного количества энергии практически хватает, чтобы расплавить первую порцию шихты, подаваемую одновременно с подачей алюминия, чтобы иметь необходимую температуру шлака, а также компенсировать тепловые потери в плавильном агрегате. Если же энергии будет не хватать, то тигельная часть плавильного агрегата эту нехватку будет компенсировать.The specified amount of energy is practically enough to melt the first portion of the charge, supplied simultaneously with the supply of aluminum, in order to have the necessary temperature of the slag, as well as to compensate for heat losses in the melting unit. If there is not enough energy, then the crucible part of the melting unit will compensate for this shortage.
По окончании переплава первой порции шихты в плавильный агрегат за установленное время, зависящее от скорости восстановления оксидов шихты титаном, вводится вторая порция шихты. Масса шихты должна соответствовать возможности титана восстановить те оксиды в шихте, которые титан может восстанавливать. В данном случае титан будет восстанавливать из второй порции Fe, Si, Mn и V. Восстанавливаемые металлы будут пополнять металлическую фазу, а титан из этой фазы будет уходить окисленным в шлаковую фазу.At the end of the remelting of the first portion of the charge into the melting unit for a set time, depending on the rate of reduction of the charge oxides of titanium, a second portion of the charge is introduced. The mass of the mixture should correspond to the ability of titanium to restore those oxides in the mixture that titanium can recover. In this case, titanium will be reduced from the second portion of Fe, Si, Mn and V. The reduced metals will replenish the metal phase, and titanium from this phase will go oxidized to the slag phase.
Если весь титан из металлической фазы будет израсходован, то согласно расчетам вторая порция концентрата ильменита должна иметь массу примерно 4 тонны.If all titanium from the metal phase is used up, then according to the calculations, the second portion of ilmenite concentrate should have a mass of about 4 tons.
Металлическая фаза после восстановления титаном оксидов из 4-х тонн концентрата будет иметь: Fe - 2532 кг (94,7%); Si - 91,5 кг (3,6%); Mn - 42,7 кг (1,6%); V - 8,2 (0,3%). Всего металлической фазы будет 2674,4 кг. Масса шлаковой фазы увеличится, и в ней будет 2010 кг Аl2O3, 500 кг СаО; 43,4 кг MgO и 3143 TiО2.The metal phase after titanium reduction of oxides from 4 tons of concentrate will have: Fe - 2532 kg (94.7%); Si - 91.5 kg (3.6%); Mn - 42.7 kg (1.6%); V - 8.2 (0.3%). The total metal phase will be 2674.4 kg. The mass of the slag phase will increase, and it will contain 2010 kg of Al 2 O 3 , 500 kg of CaO; 43.4 kg of MgO and 3143 TiO 2 .
Если согласно технологической схемы из плавильной камеры слить 90% железосодержащего сплава, то в камере останется 267 кг этого сплава, в котором будет: Fe - 253 кг; Si - 9,1 кг; Mn - 4,3 кг; V - 0,82.If, according to the technological scheme, 90% of the iron-containing alloy is drained from the melting chamber, then 267 kg of this alloy will remain in the chamber, in which there will be: Fe - 253 kg; Si - 9.1 kg; Mn - 4.3 kg; V - 0.82.
К этой массе сплава после восстановления алюминием 3143 кг ТiO2 добавится 1890 кг титана и всего высокотитаносодержащей лигатуры будет 2157 кг, в которой будет: Ti - 87,6%; Fe - 11,73%; Si - 0,42%; Mn - 0,2%; V - 0,039%.After reduction of 3143 kg of TiO 2 with aluminum, 1890 kg of titanium will be added to this mass of the alloy, and the total high-titanium ligature will be 2157 kg, in which there will be: Ti - 87.6%; Fe - 11.73%; Si - 0.42%; Mn - 0.2%; V - 0.039%.
Алюминия на восстановление оксидов титана будет израсходовано 1414 кг, а всего после переплава двух порций шихты 2464 кг.Aluminum for the reduction of titanium oxides will be spent 1414 kg, and after melting two portions of the charge 2464 kg.
В конечном шлаке оксида Аl будет 4654 кг, оксида Mg - 43,4 кг. Чтобы в конечном шлаке оксида кальция было не менее 20%, к уже введенным 500 кг СаО следует добавить еще порядка 800 кг СаО. Масса конечного шлака составит 6090 кг, в котором будет: Аl2О3 - 77,5%; СаО - 21,7%; MgO - 0,72%. Такой шлак пригоден как для изготовления из него высокоглиноземистого цемента, например, марки ВГЦ-1, а также для извлечения из него глинозема.The final slag of Al oxide will be 4654 kg, Mg oxide - 43.4 kg. In order to have at least 20% in the final slag of calcium oxide, about 800 kg of CaO should be added to 500 kg of CaO already introduced. The mass of the final slag will be 6090 kg, which will be: Al 2 O 3 - 77.5%; CaO - 21.7%; MgO - 0.72%. Such slag is suitable both for the manufacture of high-alumina cement from it, for example, grade VHC-1, as well as for the extraction of alumina from it.
Расчеты эффективности предлагаемого способа показывают, что без учета стоимости продукции от переработки конечного шлака прибыль от переработки 1 т концентрата ильменита может составить до 200$, а если учесть стоимость продукции, которую можно получить из конечного шлака, то прибыль может быть до 400$ на 1 тонну концентрата.Calculations of the effectiveness of the proposed method show that without taking into account the cost of production from the processing of the final slag, the profit from processing 1 ton of ilmenite concentrate can be up to $ 200, and if we take into account the cost of products that can be obtained from the final slag, the profit can be up to $ 400 per 1 ton of concentrate.
Переплав двух порций шихты в разработанном многофункциональном плавильном агрегате (МПА) предположительно может быть осуществлен за 1 год. Если МПА будет работать, например, 6000 часов в час, то за это время можно будет переработать порядка 40 тыс. тонн ильменитового концентрата и иметь годовую прибыль от 8 до 16 млн долларов.Smelting of two batches of the charge in the developed multifunctional melting unit (MPA) can presumably be carried out in 1 year. If the MPA will work, for example, 6,000 hours per hour, then during this time it will be possible to process about 40 thousand tons of ilmenite concentrate and have an annual profit of 8 to 16 million dollars.
Для реализации способа рекомендуется применить разработанный многофункциональный плавильный агрегат (МПА) [6].To implement the method, it is recommended to use the developed multifunctional melting unit (MPA) [6].
МПА включает два энергетических узла (тигельный узел для нагрева металлического расплава до температуры 1800°С и узел МГД-техники для обеспечения вращения расплава в плавильной камере) и узел отвода и подвода металлических расплавов в плавильную камеру. Мощность тигельного узла - до 6 МВт. Мощность МГД-техники до 0,6 МВт.MPA includes two energy units (a crucible unit for heating a metal melt to a temperature of 1800 ° C and a unit of MHD technology to ensure the rotation of the melt in the melting chamber) and a unit for removing and supplying metal melts to the melting chamber. The power of the crucible unit is up to 6 MW. The power of MHD equipment is up to 0.6 MW.
На МПА осуществимы все необходимые операции по заявляемому способу (по соответствующей подаче ильменитового концентрата на плавку, по вводу восстановителей оксидов, по созданию вращения металлического и шлакового расплава, по регулируемой подаче энергии, по сливу продуктов плавки и т.д.).At MPA, all the necessary operations are possible according to the claimed method (by appropriate supply of ilmenite concentrate for melting, by introducing reducing agents of oxides, by creating a rotation of metal and slag melt, by controlled energy supply, by draining melting products, etc.).
МПА пригоден для эффективного переплава полученного ранее железа с целью освобождения его от серы, если она будет в железе сверх допустимой нормы по ГОСТу.MPA is suitable for efficient remelting of previously obtained iron in order to release it from sulfur if it is in iron in excess of the permissible norm according to GOST.
Титан, как известно, имеет высокую реакционную активность при повышенных температурах особенно по отношению к кислороду, азоту и углероду. Присутствие даже небольшого количества этих веществ ведет к образованию оксидов, карбидов и нитридов титана. Предлагаемая технология и предлагаемый к реализации технологии МПА позволяет исключить контакт титана с указанными веществами.Titanium, as you know, has a high reactivity at elevated temperatures, especially with respect to oxygen, nitrogen and carbon. The presence of even a small amount of these substances leads to the formation of titanium oxides, carbides and nitrides. The proposed technology and proposed for the implementation of the MPA technology eliminates the contact of titanium with these substances.
Технический результат от применения предлагаемого способа заключается в следующем:The technical result from the application of the proposed method is as follows:
Не менее, чем в два раза сокращается расход энергии на переработку ильменитового концентрата, поскольку в процессе при восстановлении металлов из оксидов идут не эндотермические реакции (с поглощением тепла), а экзотермические (с выделением тепла).The energy consumption for processing ilmenite concentrate is reduced by at least a factor of two, since in the process of recovering metals from oxides, not endothermic reactions (with heat absorption), but exothermic ones (with heat evolution) occur.
Используется факт большого содержания оксида титана в ильменитовых концентратах (до 45%) позволяющий вследствие большой ценовой разницы в стоимости титана, с одной стороны, и стоимости Аl, с другой стороны, с положительным эффектом использовать сильный металлический восстановитель, каковым является Аl, в результате чего в несколько раз сокращается срок окупаемости технологического оборудования, задалживаемого для реализации предлагаемого способа.The fact of a high content of titanium oxide in ilmenite concentrates (up to 45%) is used, which allows due to the large price difference in the cost of titanium, on the one hand, and the cost of Al, on the other hand, to use a strong metal reducing agent, which is Al, with a positive effect, resulting in the payback period of the technological equipment, delayed for the implementation of the proposed method, is reduced several times.
Реализуется практически безотходная технология.Almost waste-free technology is being implemented.
Реализуется прогрессивная технология жидкофазного восстановления металлов из оксидов в условиях вращения расплава электромагнитным полем, позволяющая при плавке, например: полезно использовать центробежный эффект; ускоренно расплавлять подаваемый на плавку концентрат ильменита и ускоренно осуществлять после расплавления массообмен между шлаковой и металлической фазами, тем более, что становится возможным вводить восстановитель в шлаковую фазу через металлическую фазу; упрощать операции по периодическому удалению металлической и шлаковой фаз из плавильной печи агрегата.A progressive technology of liquid-phase reduction of metals from oxides is realized under conditions of melt rotation by an electromagnetic field, which allows for melting, for example: it is useful to use a centrifugal effect; accelerate to melt ilmenite concentrate supplied to the smelting and accelerate mass transfer between the slag and metal phases after melting, moreover, it becomes possible to introduce a reducing agent into the slag phase through the metal phase; simplify operations to periodically remove the metal and slag phases from the unit smelter.
Техпроцесс осуществляется без или почти без выделения газа из расплава, что упрощает конструкцию плавильного агрегата и исключает необходимость иметь оборудование по удалению и очистке газа.The technological process is carried out with or without almost no gas evolution from the melt, which simplifies the design of the melting unit and eliminates the need for gas removal and purification equipment.
Источники информации:Sources of information:
1. Леонтьев Л.И., Ватолин Н.А., Шаврин С.В., Шуманов Н.С. Пирометаллургическая переработка комплексных руд. М.: Металлургия, 1997, с.432.1. Leontyev L.I., Vatolin N.A., Shavrin S.V., Shumanov N.S. Pyrometallurgical processing of complex ores. M.: Metallurgy, 1997, p.432.
2. Патент Российской Федерации №2206630. Способ переработки титаномагнетитовой ванадийсодержащей руды на титанистый чугун, ванадиевый шлак и титаносодержащий сплав / Коршунов Е.А., Смирнов П.А., Буркин С.П., Дерябин Ю.А., Логинов Ю.Н., Миронов Г.В., МПК С 22 С 33/00, 37/00, заявл. 31.05.2001, опубл. 20.04.2001, Бюллетень № 11.2. Patent of the Russian Federation No. 2206630. A method of processing titanomagnetite vanadium-containing ore into titanium cast iron, vanadium slag and a titanium-containing alloy / Korshunov EA, Smirnov PA, Burkin SP, Deryabin Yu.A., Loginov Yu.N., Mironov GV , IPC C 22 C 33/00, 37/00, declared 05/31/2001, publ. 04/20/2001, Bulletin No. 11.
3. Тарасов А.В., Уткин П.И. Общая металлургия. М.: Металлургия, 1997, с.592.3. Tarasov A.V., Utkin P.I. General metallurgy. M.: Metallurgy, 1997, p. 592.
4. Еднерал Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М.: Металлургиздат, 1963, с.640.4. The United F.P. Electrometallurgy of steel and ferroalloys. M .: Metallurgizdat, 1963, p. 640.
5. Патент Российской Федерации № 2165461. Способ производства чугуна и шлака / Коршунов Е.А., Смирнов П.А., Буркин С.П., Тарасов А.Г., Логинов Ю.Н., Сарапулов Ф.Н. МКИ С 21 В 11/00, заявл. 27.05.99, опубл. 20.04.2001, Бюллетень №11.5. Patent of the Russian Federation No. 2165461. Method for the production of pig iron and slag / Korshunov EA, Smirnov PA, Burkin SP, Tarasov AG, Loginov Yu.N., Sarapulov F.N. MKI C 21 V 11/00, declared 05.27.99, publ. 04/20/2001, Bulletin No. 11.
6. Заявка на патент РФ № 2001113326/02 (013744) от 14.05.2001. Плавильный агрегат. Авторы: Коршунов Е.А., Сарапулов Ф.Н., Буркин С.П., Тарасов А.Г., Арагилян О.А., Третьяков B.C.6. Application for a patent of the Russian Federation No. 2001113326/02 (013744) dated 05/14/2001. The melting unit. Authors: Korshunov E.A., Sarapulov F.N., Burkin S.P., Tarasov A.G., Aragilyan O.A., Tretyakov B.C.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003127922/02A RU2250271C1 (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Method of high-titanium-bearing foundry alloy production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003127922/02A RU2250271C1 (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Method of high-titanium-bearing foundry alloy production |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2250271C1 true RU2250271C1 (en) | 2005-04-20 |
Family
ID=35634862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003127922/02A RU2250271C1 (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Method of high-titanium-bearing foundry alloy production |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2250271C1 (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2295582C1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "ДАТА-ЦЕНТР" (ООО Фирма "ДАТА-ЦЕНТР") | Titania-containing slag processing method |
| RU2311469C2 (en) * | 2005-06-30 | 2007-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "ДАТА-ЦЕНТР" (ООО Фирма "ДАТА-ЦЕНТР") | Method of production of titanium-containing product and device for realization of this method |
| CN100469910C (en) * | 2006-07-17 | 2009-03-18 | 中国科学院过程工程研究所 | A method for producing titanium alloys directly from titanium-containing minerals |
| RU2485194C1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method for obtaining titanium-aluminium alloy from oxide titanium-containing material |
| CN103173628A (en) * | 2013-04-18 | 2013-06-26 | 北京科技大学 | Process for extracting titanium from titanium-containing blast furnace slag through aluminothermic method |
| RU2522876C1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-07-20 | Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный горный университет" | Titanium slag processing |
| RU2567768C2 (en) * | 2013-09-27 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method of alloy production based on titanium from water suspension of particles of ore containing compounds of titanium, and device of its implementation |
| RU2575895C2 (en) * | 2014-07-18 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Production of alloy containing titanium, copper and silicon and device to this end |
| RU2606670C2 (en) * | 2013-09-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method for producing alloy containing titanium, iron, chromium and silicon, from aqueous suspension of particles of ores containing titanium, iron, chromium and silicon compounds, and device therefor |
| RU2606669C2 (en) * | 2013-09-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method for producing alloy consisting of titanium, iron, chromium and zirconium, from aqueous suspension of particles of ores containing titanium, iron, chromium and zirconium compounds, and device therefor |
| RU2634562C2 (en) * | 2015-12-11 | 2017-10-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method for producing "superalloy" based on titanium, aluminium, iron, chromium, copper and silicon from water suspension of particles containing compounds of these ore elements, and device for its implementation |
| US11280013B2 (en) * | 2011-12-22 | 2022-03-22 | Universal Achemetal Titanium, Llc | System and method for extraction and refining of titanium |
| CN117512359A (en) * | 2023-11-09 | 2024-02-06 | 安徽思凯瑞环保科技有限公司 | Impurity removing process and impurity removing system for impurity silicon in high titanium powder |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1479542A1 (en) * | 1987-05-19 | 1989-05-15 | Институт черной металлургии | Method of producing titanium-containing alloying compositions |
| CN1126766A (en) * | 1995-08-23 | 1996-07-17 | 宝鸡特殊钢厂 | Production process of ferro-titanium alloy |
| SI9800280A (en) * | 1998-10-29 | 1999-02-28 | Štefan Žvab | Production process of ferro-titanium alloy |
-
2003
- 2003-09-16 RU RU2003127922/02A patent/RU2250271C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1479542A1 (en) * | 1987-05-19 | 1989-05-15 | Институт черной металлургии | Method of producing titanium-containing alloying compositions |
| CN1126766A (en) * | 1995-08-23 | 1996-07-17 | 宝鸡特殊钢厂 | Production process of ferro-titanium alloy |
| SI9800280A (en) * | 1998-10-29 | 1999-02-28 | Štefan Žvab | Production process of ferro-titanium alloy |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2311469C2 (en) * | 2005-06-30 | 2007-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "ДАТА-ЦЕНТР" (ООО Фирма "ДАТА-ЦЕНТР") | Method of production of titanium-containing product and device for realization of this method |
| RU2295582C1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью Фирма "ДАТА-ЦЕНТР" (ООО Фирма "ДАТА-ЦЕНТР") | Titania-containing slag processing method |
| CN100469910C (en) * | 2006-07-17 | 2009-03-18 | 中国科学院过程工程研究所 | A method for producing titanium alloys directly from titanium-containing minerals |
| US11280013B2 (en) * | 2011-12-22 | 2022-03-22 | Universal Achemetal Titanium, Llc | System and method for extraction and refining of titanium |
| RU2485194C1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method for obtaining titanium-aluminium alloy from oxide titanium-containing material |
| RU2522876C1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-07-20 | Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный горный университет" | Titanium slag processing |
| CN103173628A (en) * | 2013-04-18 | 2013-06-26 | 北京科技大学 | Process for extracting titanium from titanium-containing blast furnace slag through aluminothermic method |
| CN103173628B (en) * | 2013-04-18 | 2014-12-24 | 北京科技大学 | Process for extracting titanium from titanium-containing blast furnace slag through aluminothermic method |
| RU2567768C2 (en) * | 2013-09-27 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method of alloy production based on titanium from water suspension of particles of ore containing compounds of titanium, and device of its implementation |
| RU2575899C2 (en) * | 2013-09-27 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method of producing alloy containing aluminium and titanium and device for its implementation |
| RU2606670C2 (en) * | 2013-09-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method for producing alloy containing titanium, iron, chromium and silicon, from aqueous suspension of particles of ores containing titanium, iron, chromium and silicon compounds, and device therefor |
| RU2606669C2 (en) * | 2013-09-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method for producing alloy consisting of titanium, iron, chromium and zirconium, from aqueous suspension of particles of ores containing titanium, iron, chromium and zirconium compounds, and device therefor |
| RU2575895C2 (en) * | 2014-07-18 | 2016-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Production of alloy containing titanium, copper and silicon and device to this end |
| RU2634562C2 (en) * | 2015-12-11 | 2017-10-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Method for producing "superalloy" based on titanium, aluminium, iron, chromium, copper and silicon from water suspension of particles containing compounds of these ore elements, and device for its implementation |
| CN117512359A (en) * | 2023-11-09 | 2024-02-06 | 安徽思凯瑞环保科技有限公司 | Impurity removing process and impurity removing system for impurity silicon in high titanium powder |
| CN117512359B (en) * | 2023-11-09 | 2024-05-03 | 安徽思凯瑞环保科技有限公司 | Impurity removing process and impurity removing system for impurity silicon in high titanium powder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU706170B2 (en) | Process for the production of hydraulic binders and/or alloys, such as, e.g., ferrochromium or ferrovanadium | |
| RU2250271C1 (en) | Method of high-titanium-bearing foundry alloy production | |
| CN101838718A (en) | Medium frequency furnace internal dephosphorization and desulfurization smelting process | |
| RU2206630C2 (en) | Method of converting titanomagnetite vanadium- containing ore into titanic iron, vanadium slag and titanium-containing alloy | |
| RU2228967C2 (en) | Method of production of titanium-containing master alloy | |
| JPH08337810A (en) | Production of iron or steel alloyed with nickel | |
| JP5625654B2 (en) | Hot metal production method | |
| RU2299921C2 (en) | Method of producing complex foundry alloys from converter vanadium slag | |
| US1521607A (en) | Method of extracting and recovering vanadium | |
| JPS61166910A (en) | Manufacturing method of chromium-containing alloy | |
| Steenkamp et al. | Introduction to the production of clean steel | |
| US3091524A (en) | Metallurgical process | |
| JP2000144272A (en) | Recovery of chromium and iron during melting and refining of chromium-containing steel | |
| RU2295582C1 (en) | Titania-containing slag processing method | |
| US2350725A (en) | Process for recovering metals from steel slags | |
| RU2102516C1 (en) | Method of preparing ferrotitanium | |
| JP3063537B2 (en) | Stainless steel manufacturing method | |
| US5382278A (en) | Pretreatment of chromium-bearing metal scrap to remove chromium | |
| RU2350670C2 (en) | Method of concentrates treatment from ore, containing oxides of ferric, titanium and vanadium and facility for its implementation | |
| EP4417713A1 (en) | The novel two-step (semi-)continuous process for clean slag and steel or hot metal | |
| RU2287024C1 (en) | Method of production of iron from charge containing silicon and iron oxides | |
| US5240496A (en) | Pretreatment of chromium-bearing metal scrap to remove chromium | |
| RU2177049C1 (en) | Method of preparing ferro-silico-titanium foundry alloy | |
| JPH0776752A (en) | Method for melting chromium-containing steel | |
| JP3462659B2 (en) | Method for desulfurizing hot metal of electric arc furnace for stainless steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20090828 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170917 |