RU2258760C1 - Method for concentration of titanium-silica concentrates - Google Patents
Method for concentration of titanium-silica concentrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2258760C1 RU2258760C1 RU2004115050/02A RU2004115050A RU2258760C1 RU 2258760 C1 RU2258760 C1 RU 2258760C1 RU 2004115050/02 A RU2004115050/02 A RU 2004115050/02A RU 2004115050 A RU2004115050 A RU 2004115050A RU 2258760 C1 RU2258760 C1 RU 2258760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- electrode
- titanium
- conductive
- melting
- Prior art date
Links
Landscapes
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения искусственного рутила из титаносодержащего сырья, в частности из лейкоксеновых концентратов, полученных при обогащении титано-кремнеземистых руд.The invention relates to metallurgy and can be used to obtain artificial rutile from titanium-containing raw materials, in particular from leukoxene concentrates obtained by the beneficiation of titanium-siliceous ores.
Известен способ обогащения титано-кремнеземистых концентратов, заключающийся в создании в печи жидкой металлической ванны, на поверхность которой загружают шихту, содержащую лейкоксеновый концентрат, в повышении температуры в печи выше температуры плавления металлической ванны и выдержке расплава до разделения по плотности его на кремне-титановый и титано-кремнистый расплавы, которые затем сливают порознь. (См., например, патент RU 2220222 С1 с приоритетом от 16.09.2002 на "Способ обогащения титано-кремнистых концентратов").There is a method of enrichment of titanium-siliceous concentrates, which consists in creating a liquid metal bath in the furnace, onto the surface of which a charge containing leucoxene concentrate is loaded, in raising the temperature in the furnace above the melting temperature of the metal bath and holding the melt until its density is divided into silicon-titanium and titanium-siliceous melts, which are then drained separately. (See, for example, patent RU 2220222 C1 with priority of September 16, 2002 on "Method for the enrichment of titanium-silicon concentrates").
Данное изобретение является прототипом для заявленного решения.This invention is a prototype for the claimed solution.
Одним из основных недостатков известного изобретения является его инерционность и значительные теплопотери, связанные с нагревом металлической ванны до температуры плавления титано-кремнеземистого концентрата.One of the main disadvantages of the known invention is its inertia and significant heat loss associated with heating a metal bath to the melting point of a titanium-siliceous concentrate.
Предложенное изобретение свободно от вышеперечисленных недостатков.The proposed invention is free from the above disadvantages.
Способ обогащения титано-кремнеземистых концентратов, включающий загрузку и плавку шихты, отличающийся тем, что плавку осуществляют в водоохлаждаемом кристаллизаторе, в который на дно загружают слой неэлектропроводной исходной шихты и создают в центре нее канал с диаметром, приблизительно равным двум диаметрам электрода, который заполняют токопроводящей шихтой, после чего соединяют кристаллизатор с минусом, а электрод с плюсом блока питания постоянного тока и опускают электрод до соприкосновения с токопроводящей шихтой до возникновения устойчивой дуги, а после начала кристаллизации титанового шлака осуществляют выход плавки на основной рабочий период - наплавление шлакового блока, в течение всего периода которого периодически до окончания плавки осуществляют порционную загрузку шихты заданной рецептуры. Токопроводяшую шихту создают добавлением в исходную шихту не менее 33% коксика от массы шихты. Слой неэлектропроводной исходной шихты, загружаемой на дно кристаллизатора, составляет 1,5-2 диаметра электрода.A method of enriching titanium-siliceous concentrates, including loading and melting the charge, characterized in that the melting is carried out in a water-cooled crystallizer, into which a layer of a non-conductive initial charge is loaded to the bottom and a channel is created in the center with a diameter of approximately two diameters of the electrode, which is filled with a conductive charge, then connect the mold with a minus, and the electrode with the plus of the DC power supply and lower the electrode until it contacts the conductive charge until Nia stable arc, and after the beginning of crystallization of titanium slag melting is carried out on the primary working period - slag fusing unit to perform predetermined charge Batch formulations for the entire period which periodically until the end of melting. The conductive charge is created by adding at least 33% of the coke content of the charge to the initial charge. The layer of non-conductive initial charge loaded on the bottom of the mold is 1.5-2 diameter of the electrode.
Все перечисленные признаки позволяют устранить вышеперечисленные недостатки прототипа. Кроме того, в процессе плавки происходит дополнительное обогащение шихты за счет направленной кристаллизации шлака при наплавлении слитка. При этом более тугоплавкие кристаллы оксидов титана кристаллизируются первыми и оттесняют более легкий силикатный расплав вверх.All of these signs can eliminate the above disadvantages of the prototype. In addition, in the smelting process, an additional enrichment of the mixture occurs due to the directed crystallization of slag during the deposition of the ingot. In this case, more refractory crystals of titanium oxides crystallize first and push the lighter silicate melt up.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображено устройство для осуществления способа обогащения титано-кремнеземистых концентратов.The invention is illustrated by the drawing, which schematically shows a device for implementing the method of enrichment of titanium-silica concentrates.
Обозначения на чертеже следующие.The designations in the drawing are as follows.
Печь, которая выполнена в виде кристаллизатора 1, изготовленного из меди и охлаждаемого водой, на дне которого находится исходная шихта 2 с токопроводящим каналом 3 в центре. Токопроводящий канал 3 состоит из исходной шихты с содержанием в ней коксика не менее 33% от массы шихты и выполнен с диаметром, соответствующим двум диаметрам электрода 4, который коаксиально установлен в кристаллизаторе 1. Электрод 4 выполнен графитизированным и подключен к плюсу, а кристаллизатор 1 - к минусу блока питания 5 постоянного тока.The furnace, which is made in the form of a crystallizer 1, made of copper and cooled by water, at the bottom of which there is an initial charge 2 with a conductive channel 3 in the center. The conductive channel 3 consists of an initial charge with a coke content of at least 33% of the mass of the charge and is made with a diameter corresponding to two diameters of the electrode 4, which is coaxially mounted in the mold 1. The electrode 4 is graphitized and connected to the plus, and the mold 1 to the minus of the power supply 5 DC.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
На дно кристаллизатора 1 подают шихту 2, образуя слой высотой, соответствующей величине 1,5-2 диаметра электрода. Исходная шихта 2 состоит из титано-кремнеземистого концентрата и 5-6% коксика от массы концентрата фракции 0,1 мм, которая при комнатной температуре неэлектропроводна. Этот слой может быть также образован из исходного концентрата с материалом гарнисажного слоя; возможно - из чистого исходного концентрата или только из материала гарнисажа. В центре этого слоя создают токопроводящий канал 3, диаметр которого пропорционален внутреннему диаметру печи и приблизительно равен двум диаметрам электрода 4. Из этого следует, что при диаметре кристаллизатора 1, равном 1,6 м, и диаметре электрода 300 см начальный слой на дне кристаллизатора будет выглядеть следующим образом. При насыпной плотности концентрата, равной 1420 кг/м3, и при насыпной плотности порошка коксика 863 кг/м3 расчетная плотность смеси из 67% концентрата и 33% коксика составит 1240 кг/м3. Соответственно, масса проводящей шихты в токопроводящем канале 4 будет равна 346 кг, из которых 232 кг чистого концентрата и 114 кг коксика. Масса "заполнителя" вокруг токопроводящего канала 3 составит 1600 кг. После создания токопроводящего канала 3 электрод 4 опускают внутрь кристаллизатора 1 до соприкосновения с шихтой токопроводящего канала 3 и возникновения устойчивой дуги.At the bottom of the mold 1 serves the mixture 2, forming a layer with a height corresponding to a value of 1.5-2 diameter of the electrode. The initial charge 2 consists of a titanium-siliceous concentrate and 5-6% coke from the mass of the concentrate fraction of 0.1 mm, which is non-conductive at room temperature. This layer can also be formed from the initial concentrate with the material of the skull layer; possibly from pure starting concentrate or only from skull material. In the center of this layer, a conductive channel 3 is created, the diameter of which is proportional to the inner diameter of the furnace and approximately equal to the two diameters of the electrode 4. It follows that with the diameter of the mold 1 equal to 1.6 m and the diameter of the electrode 300 cm, the initial layer at the bottom of the mold will be look like this. With a bulk density of the concentrate equal to 1420 kg / m 3 , and with a bulk density of coke powder of 863 kg / m 3, the calculated density of the mixture of 67% concentrate and 33% of coke will be 1240 kg / m 3 . Accordingly, the mass of the conductive charge in the conductive channel 4 will be equal to 346 kg, of which 232 kg of pure concentrate and 114 kg of coke. The mass of the "filler" around the conductive channel 3 will be 1600 kg. After creating the conductive channel 3, the electrode 4 is lowered into the mold 1 until it contacts the charge of the conductive channel 3 and a stable arc appears.
Общая масса концентрата на дне кристаллизатора начального слоя составляет 1832 кг. При стартовой мощности печи в 3000 кВт/ч время расплавления такого количества шихты составит 1,2-1,5 часа, при этом получится 1212 кг титанового шлака и 426 кг силикатного шлака, которые образуют жидкий шлаковый слой толщиной 25 см. В это же время начинается кристаллизация титанового шлака, что означает выход печи на основной рабочий период плавки - наплавление шлакового блока.The total mass of the concentrate at the bottom of the mold of the initial layer is 1832 kg. With a starting capacity of the furnace of 3000 kW / h, the melting time of this amount of charge will be 1.2-1.5 hours, which will result in 1212 kg of titanium slag and 426 kg of silicate slag, which form a liquid slag layer 25 cm thick. At the same time crystallization of titanium slag begins, which means the furnace goes to the main working period of melting - the deposition of slag block.
После выхода на основной рабочий период плавки мощность снижают до 2535 кВт/ч и в печь загружают в течение всего периода наплавления шлакового блока шихту 2 заданной рецептуры. Углерод, введенный в шихту в виде коксика, способствует лучшему разделению жидких фаз, энергичному замешиванию подаваемой сыпучей шихты 2 в расплав и переводит горение электрической дуги в слой пенистого шлака, экранируя дугу и уменьшая потери тепла за счет излучения дуги в пустое пространство печи. В ходе плавки за счет углерода происходит также восстановление высших оксидов титана до низших. Обогащение титанистого шлака протекает за счет эффекта расслоения в жидком состоянии титано-кремнеземистого концентрата на две несмешивающиеся жидкости - титанистоцелевой шлак и кремнеземистый побочный шлак, и дальнейшего разделения расплавов по плотности. Дополнительное обогащение титанистого шлака оксидами титана достигается за счет направленной кристаллизации титанистого шлака при наплавлении слитка на водоохлаждаемый кристаллизатор. При этом более тугоплавкие кристаллы оксидов титана кристаллизуются первыми и оттесняют более легкий силикатный расплав вверх. При плавке на постоянном токе полярности: "-" на ванне, "+" на электроде, обеспечивается дополнительное удаление оксидов железа из шлака в металл, уменьшение содержания в шлаке оксида кремния за счет улета моноокиси кремния и ускорение оседания капель электропроводного титанистого шлака из силикатного шлака с преимущественно ионной проводимостью.After reaching the main working period of the smelting, the power is reduced to 2535 kW / h and the charge 2 of a given formulation is loaded into the furnace during the entire period of fusion of the slag block. Carbon introduced into the charge in the form of coke, promotes better separation of the liquid phases, vigorously mixing the supplied bulk charge 2 into the melt and transfers the combustion of the electric arc to a layer of foamy slag, shielding the arc and reducing heat loss due to arc radiation into the empty space of the furnace. During the smelting process, due to carbon, the higher titanium oxides are also reduced to lower ones. The enrichment of titanium slag proceeds due to the effect of separation in the liquid state of a titanium-siliceous concentrate into two immiscible liquids - titanium-target slag and siliceous by-product slag, and further separation of the melts by density. Additional enrichment of the titanic slag with titanium oxides is achieved due to the directed crystallization of the titanic slag during deposition of the ingot onto a water-cooled crystallizer. In this case, more refractory crystals of titanium oxides crystallize first and push the lighter silicate melt up. When melting at a direct current of polarity: “-” on the bath, “+” on the electrode, additional removal of iron oxides from the slag to the metal, reduction of the content of silicon oxide in the slag due to the release of silicon monoxide, and acceleration of the deposition of droplets of electrically conductive titanium slag from silicate slag are provided with predominantly ionic conductivity.
Загрузку печи осуществляют периодически, порциями по 50-150 кг, сообразуя подачу шихты с расходом электроэнергии и визуальным наблюдением за проплавлением шихты, не допуская "раскрытие" колошника, т.е. поверхность расплава должна быть закрыта слоем непроплавленной шихты 2, причем во время плавки осуществляют равномерное перемещение электрода вверх. Длительность этого периода плавки составляет 11-12 часов.The furnace loading is carried out periodically, in portions of 50-150 kg, according to the charge supply with the energy consumption and visual monitoring of the charge penetration, not allowing the “opening” of the top, i.e. the surface of the melt must be covered by a layer of unmelted charge 2, and during melting, the electrode is uniformly moved up. The duration of this melting period is 11-12 hours.
Для выведения усадочной раковины титанистой части блока и создания ровной поверхности раздела титанистой и силикатной частей шлакового блока в конце плавки проводят постепенное уменьшение снимаемой мощности в течение 1,5-2 часов. При завершении плавки прекращается подача шихты в печь и проводится проплавление колошника печи для более полного осаждения капель титанистого шлака из силикатного шлака и, соответственно, для максимально возможного разделения титанистого и кремнистого шлака. После окончания плавки печь обесточивается и кристаллизатор 1 без отключения водяного охлаждения выкатывают.To remove the shrinkage shell of the titanic part of the block and create a smooth interface between the titanium and silicate parts of the slag block at the end of the smelting, a gradual decrease in the removed power is carried out for 1.5-2 hours. Upon completion of the smelting, the charge to the furnace is stopped and the furnace top is melted to more fully precipitate drops of titanium slag from silicate slag and, accordingly, to maximize the separation of titanium and silicon slag. After melting, the furnace is de-energized and the mold 1 is rolled out without shutting off water cooling.
При использовании 100 кг титано-кремнеземистого концентрата и коксика состава, представленного в Таблице 1:When using 100 kg of titanium-siliceous concentrate and coke composition shown in Table 1:
На 1000 кг титанового шлака:Per 1000 kg of titanium slag:
Фазовая структура титанистого шлака состоит из вытянутых в вертикальном направлении кристаллов полуторного оксида титана TiO3, разделенных прослойками силикатного стекла с редкими металлическими включениями углеродистого железа.The phase structure of titanium slag consists of vertically elongated crystals of sesquioxide titanium oxide TiO 3 separated by interlayers of silicate glass with rare metallic inclusions of carbon iron.
Фазовая структура силикатного шлака состоит из силикатного стекла. Иногда встречаются не успевшие осесть глобули титанистого шлака.The phase structure of silicate slag consists of silicate glass. Sometimes there are no time to settle globules of titanic slag.
Основным отходом производства является силикатный шлак состава с 75% SiO2 и 20% Ti2O3, образующийся при использовании 67,5% исходного концентрата в количестве 350 кг на 1 т титанистого шлака с 82% Ti2О3 (92% TiO2 в пересчете). Данный шлак может быть использован для производства шлакоситаллового литья при последующем разбавлении силикатного шлака известьсодержащими материалами до SiO2/CaO=1,5.The main production waste is silicate slag with 75% SiO 2 and 20% Ti 2 O 3 , which is formed when using 67.5% of the initial concentrate in an amount of 350 kg per 1 ton of titanium slag with 82% Ti 2 O 3 (92% TiO 2 in terms of). This slag can be used for the production of slag-metal casting with subsequent dilution of silicate slag with lime-containing materials to SiO 2 / CaO = 1.5.
В процессе проведения разделительной плавки образуется до 38 кг пыли на 1000 кг титанового шлака.In the process of separation melting, up to 38 kg of dust per 1000 kg of titanium slag is formed.
Пыль не абразивная. Удельное электрическое сопротивление пыли неблагоприятно для улавливания ее в электрофильтрах, пыль имеет высокий угол естественного отсоса и плохо удаляется из бункеров, хорошо смачивается водой. Пыль с такими свойствами хорошо улавливается в тканевых фильтрах.Dust is not abrasive. The electrical resistivity of dust is unfavorable for trapping it in electrostatic precipitators, the dust has a high angle of natural suction and is poorly removed from the bunkers, well wetted by water. Dust with such properties is well captured in fabric filters.
Учитывая, что такая пыль будет обогащена оксидом кремния за счет селективного испарения моноксида кремния в ходе плавки, целесообразно не использовать ее для нового переплава в печи, а совместно с силикатным шлаком использовать для производства шлакоситаллового литья. Пыль, улавливаемая при дроблении титанового шлака, в дальнейшем идет на переплав в электропечь.Considering that such dust will be enriched with silicon oxide due to the selective evaporation of silicon monoxide during smelting, it is advisable not to use it for new remelting in the furnace, and, together with silicate slag, to use for the production of slag-metal casting. The dust captured during the crushing of titanium slag is subsequently recycled to an electric furnace.
Состав отходящих газов при плавке в закрытом режиме, об.%: СО - до 41%; CO2 -11,606%; Н2О - 1,675%; N2 - 44,676%; СН4 - 0,778% (возможно наличие водорода Н2 - до 2%). Количество отходящих газов - 370 м3/1000 кг титанистого шлака.The composition of the exhaust gases during melting in closed mode, vol.%: WITH - up to 41%; CO 2 -11.606%; H 2 O - 1.675%; N 2 - 44.676%; CH 4 - 0.778% (possibly the presence of hydrogen H 2 - up to 2%). The amount of exhaust gases - 370 m 3/1000 kg of titaniferous slag.
Отходящие газы, кроме очистки от пыли, необходимо очищать от угарного газа и других горючих газов. Целесообразно использовать колошниковые газы в качестве вспомогательного технологического топлива в других технологических процессах.Exhaust gases, in addition to dust removal, must be cleaned of carbon monoxide and other combustible gases. It is advisable to use blast furnace gases as an auxiliary process fuel in other technological processes.
Данный способ позволяет производить без дополнительных масштабных восстановительных процессов обогащение титанистого шлака оксидами титана за счет направленной кристаллизации титанистого шлака при наплавлении слитка в водоохлаждаемом кристаллизаторе.This method allows to carry out enrichment of titanium slag with titanium oxides without additional large-scale recovery processes due to directed crystallization of titanium slag during deposition of the ingot in a water-cooled crystallizer.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004115050/02A RU2258760C1 (en) | 2004-05-19 | 2004-05-19 | Method for concentration of titanium-silica concentrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004115050/02A RU2258760C1 (en) | 2004-05-19 | 2004-05-19 | Method for concentration of titanium-silica concentrates |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2258760C1 true RU2258760C1 (en) | 2005-08-20 |
Family
ID=35846094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004115050/02A RU2258760C1 (en) | 2004-05-19 | 2004-05-19 | Method for concentration of titanium-silica concentrates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2258760C1 (en) |
Citations (2)
| 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 |
| RU2220222C1 (en) * | 2002-09-16 | 2003-12-27 | Баканов Виталий Константинович | Method of concentration of titanium siliceous concentrates |
-
2004
- 2004-05-19 RU RU2004115050/02A patent/RU2258760C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| 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 |
| RU2220222C1 (en) * | 2002-09-16 | 2003-12-27 | Баканов Виталий Константинович | Method of concentration of titanium siliceous concentrates |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГАСИК М.И. и др. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. М., СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 1999, с.560-570. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI564397B (en) | System and method for extracting and smelting titanium | |
| CN101365814B (en) | Process for obtaining one or more metals continuously or intermittently from slag containing metals or metal compounds | |
| CN100475987C (en) | Method and device for recovering non-ferrous metals from residues containing zinc | |
| CN109996896A (en) | Method for producing titanium-aluminium-vanadium alloy | |
| EP4186604A1 (en) | Method for recovering valuable metal | |
| US4312849A (en) | Phosphorous removal in silicon purification | |
| JP5183638B2 (en) | Recovery of non-ferrous metals from zinc and lead industry byproducts using electrothermal smelting in submerged plasma | |
| EA004622B1 (en) | Treatment of metal sulphide concentrates | |
| CN108251654A (en) | A kind of electroslag remelting device and method for being used to refine old metal particle | |
| US4246249A (en) | Silicon purification process | |
| US4822585A (en) | Silicon purification method using copper or copper-aluminum solvent metal | |
| US4312847A (en) | Silicon purification system | |
| MX2007015380A (en) | Method and device for extracting a metal from a slag containing the metal. | |
| JP2022135749A (en) | Waste photovoltaic panel processing method | |
| RU2258760C1 (en) | Method for concentration of titanium-silica concentrates | |
| WO1990004043A2 (en) | Method of producing titanium | |
| RU2518805C2 (en) | Aluminium slag processing | |
| US4312846A (en) | Method of silicon purification | |
| US2680681A (en) | Preparation of titanium slag composition | |
| US4353738A (en) | Lead smelting method | |
| CN223448953U (en) | A controllable power supply electric furnace device for valuable metal recovery | |
| RU2258759C1 (en) | Pyro-metallurgic plant for concentration of titanium-silica concentrates | |
| CN223435451U (en) | An ultra-low frequency power supply electric furnace device for extracting metal from solid waste slag | |
| JP7591174B1 (en) | Method for producing gold-containing materials | |
| RU2220222C1 (en) | Method of concentration of titanium siliceous concentrates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060520 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060520 |
|
| RZ4A | Other changes in the information about an invention |