RU2385352C2 - Procedure for blast melting titanium-magnetite raw material - Google Patents
Procedure for blast melting titanium-magnetite raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2385352C2 RU2385352C2 RU2008119924/02A RU2008119924A RU2385352C2 RU 2385352 C2 RU2385352 C2 RU 2385352C2 RU 2008119924/02 A RU2008119924/02 A RU 2008119924/02A RU 2008119924 A RU2008119924 A RU 2008119924A RU 2385352 C2 RU2385352 C2 RU 2385352C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manganese
- titanium
- iron
- slag
- cast iron
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 15
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 43
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 12
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002529 flux (metallurgy) Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 37
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 15
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 44
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 19
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005422 blasting Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 abstract 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 15
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 10
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002593 Fe-Ti Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 3
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- JCDAAXRCMMPNBO-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Ti+4].[Fe+3].[Fe+3] JCDAAXRCMMPNBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 2
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 2
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 2
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WJWCOKLRDRGPAY-UHFFFAOYSA-N [V+5][Mn++] Chemical compound [V+5][Mn++] WJWCOKLRDRGPAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ARZRWOQKELGYTN-UHFFFAOYSA-N [V].[Mn] Chemical compound [V].[Mn] ARZRWOQKELGYTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N iron titanium Chemical compound [Ti].[Fe] IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001038 titanium pigment Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургическому производству чугуна из титаномагнетитового сырья и может быть использовано для попутного извлечения титана, ванадия и других ценных компонентов, а также для регулирования процесса плавки при повышенных содержаниях титана в доменной шихте.The invention relates to the metallurgical production of cast iron from titanomagnetite raw materials and can be used for the associated extraction of titanium, vanadium and other valuable components, as well as for regulating the smelting process at elevated titanium contents in the blast furnace charge.
В существующих условиях восстановительной плавки полиметаллического титаномагнетитового сырья на чугун образуются оксикарбонитриды и, если количество последних превышает предел растворимости, они начинают выделятся из чугуна и накапливаются в горне, ухудшается процесс плавки высокотитановых магнетитов.Under the existing conditions of reducing melting of polymetallic titanomagnetite raw materials to cast iron, oxycarbonitrides are formed and, if the amount of the latter exceeds the solubility limit, they begin to stand out from cast iron and accumulate in the furnace, and the melting process of high titanium magnetites is worsened.
Представляет интерес вариант использования доменных печей для выплавки из полиметаллического титаномагнетитового сырья не только ванадиевого чугуна, но и товарного титанового шлака, пригодного для получения пигмента. В связи с этим флюсовая доменная плавка позволяет осуществить не только отделение титана от железа, но и в определенных условиях может селективно перевести ванадий, хром в один из продуктов плавки, предотвратить образование оксикарбонитридов и неплавких масс и способствовать ровной и интенсивной работе печи, обеспечивающей эффективное отделение железа от титана, а титана от ванадия и хрома. В предлагаемом способе соединения ванадии и хрома рассмативаются как пигмент (окрашивающие вещества), по этой причине утилизация титанового шлака доменного производства для двуокиси титана до сих пор не решена.Of interest is the option of using blast furnaces for smelting from polymetallic titanomagnetite raw materials not only vanadium cast iron, but also commercial titanium slag suitable for producing pigment. In this regard, flux blast furnace smelting allows not only the separation of titanium from iron, but under certain conditions it can selectively transfer vanadium and chromium to one of the smelting products, prevent the formation of oxycarbonitrides and non-melting masses and promote smooth and intensive operation of the furnace, which ensures efficient separation iron from titanium, and titanium from vanadium and chromium. In the proposed method, the compounds of vanadium and chromium are considered as a pigment (coloring matter), for this reason, the disposal of titanium slag from blast furnace production for titanium dioxide has not yet been solved.
Известен способ доменной плавки титаномагнетитовых руд, включающий вдувание углеводородных заменителей кокса в горн печи, загрузку и проплавку рудных составляющих шихты, кокса и флюсов, обеспечивающий снижение температур в фурменных очагах, что способствует получению низкокремнистых чугунов (0,15-0,35 Si) и конечного доменного шлака с основностью в пределах от 0,9 до 1,2 (Производство чугуна. Технологическая инструкция, ТИ-102-Д-78-95, ТИ-115-Д-40-87, НТМК, ЧусМЗ). Этот способ позволяет получать чугун следующего химического состава, мас.%: С 4,0-4,5; V 0,43-0,45; Si 0,1-0,20; Ti 0,15-0,18; Mn 0,25-0,35; P и S 0,05-0,06 и шлак - CaO 30,2; SiO2 25,2; ТiO2 10,3; Аl2O3 11,7; MgO 10,0; MnO 0,50; FeO 8,0; V2O5 0,20, Cr2O3 0,15. Технология позволяет производить доменную плавку низкотитановых ванадийсодержащих магнетитов, содержащих до 5% TiO2, на печах любого объема. Несмотря на достаточно устойчивую работу печей при низком нагреве горна, специфика плавки низкотитанового магнетитового сырья связана с повышенными потерями до 5-7% железа со шлаком, который практически является отходом производства и не находит применения в производстве титанового пигмента.A known method of blast furnace smelting of titanomagnetite ores, including the injection of hydrocarbon substitutes for coke in the furnace, loading and smelting of the ore components of the mixture, coke and fluxes, which reduces the temperature in the tuyere centers, which contributes to the production of low-silicon cast irons (0.15-0.35 Si) and final blast furnace slag with a basicity ranging from 0.9 to 1.2 (Production of cast iron. Technological instruction, TI-102-D-78-95, TI-115-D-40-87, NTMK, ChusMZ). This method allows to obtain cast iron of the following chemical composition, wt.%: C 4.0-4.5; V 0.43-0.45; Si 0.1-0.20; Ti 0.15-0.18; Mn 0.25-0.35; P and S 0.05-0.06 and slag CaO 30.2; SiO 2 25.2; TiO 2 10.3; Al 2 O 3 11.7; MgO 10.0; MnO 0.50; FeO 8.0; V 2 O 5 0.20, Cr 2 O 3 0.15. The technology allows blast-furnace melting of low-titanium vanadium-containing magnetites containing up to 5% TiO 2 on furnaces of any volume. Despite the rather stable operation of furnaces with low heating of the hearth, the specifics of smelting low-titanium magnetite raw materials are associated with increased losses of up to 5-7% iron with slag, which is practically a waste product and is not used in the production of titanium pigment.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки титаномагнетитов (RU патент 2210598, опубл. 2003.08.20), включающий вдувание углеводородных заменителей кокса в горн печи, загрузку и проплавку рудных составляющих шихты, кокса, флюсов и марганецсодержащих продуктов, в количестве, обеспечивающем отношение в конечном доменном шлаке массовой доли монооксида марганца к диоксиду титана в пределах 0,05-0,2.The closest in technical essence and the achieved result is a method of blast furnace melting of titanomagnetites (RU patent 2210598, publ. 2003.08.20), including the injection of hydrocarbon substitutes for coke in the furnace, loading and smelting of ore components of the charge, coke, fluxes and manganese-containing products, in quantities providing the ratio in the final blast furnace slag of the mass fraction of manganese monoxide to titanium dioxide in the range of 0.05-0.2.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- одновременное восстановление железа и титана с получением сплава Fe-Ti, последующая карбидизация которого приводит к образованию избыточного оксикарбида титана, выделяющегося в виде неплавных масс, загромождающих горн;- the simultaneous reduction of iron and titanium to obtain an Fe-Ti alloy, the subsequent carbidization of which leads to the formation of excess titanium oxycarbide, released in the form of smooth masses cluttering the furnace;
- «размазывание» хромофоров (ванадия, хрома) по продуктам плавки - чугуну и шлаку, а присутствие в доменном шлаке ванадия и хрома осложняет переработку шлака и ухудшает экологическую обстановку;- “smearing” of chromophores (vanadium, chromium) by smelting products - cast iron and slag, and the presence of vanadium and chromium in blast furnace slag complicates slag processing and worsens the environmental situation;
- технологические трудности получения качественного пигмента из доменного шлака с высоким содержанием хромофоров (ванадий, хром);- technological difficulties in obtaining high-quality pigment from blast furnace slag with a high content of chromophores (vanadium, chromium);
- потеря железа с доменным шлаком.- loss of iron with blast furnace slag.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является предотвращение образования оксикарбонитридов титана, повышение извлечения хромофоров (V, Cr) в чугун, сокращение потерь железа с доменным шлаком, получение товарных титановых шлаков, пригодных для производства пигмента.The technical result of the invention is to prevent the formation of titanium oxycarbonitrides, increase the extraction of chromophores (V, Cr) in cast iron, reduce iron loss with blast furnace slag, and obtain commercial titanium slags suitable for pigment production.
Предлагаемое изобретение решает задачу выплавки ванадийсодержащего чугуна из средне- и высокотитановых магнетитов с содержанием TiO2 в интервале 5-17% в доменных печах любого объема.The present invention solves the problem of smelting vanadium-containing cast iron from medium and high titanium magnetites with a TiO 2 content in the range of 5-17% in blast furnaces of any volume.
Предлагаемый способ доменной плавки средне- и высокотитанового магнетитового сырья включает загрузку и проплавку сырья, кокса, флюсов и марганецсодержащих добавок, вдувание в горн печи углеводородных заменителей кокса и выпуск чугуна и титанового шлака. Согласно изобретению оборотные марганецсодержащие добавки вводят в агломерационную или доменную шихту в количестве, обеспечивающем содержание марганца не менее 1,0% при соотношении Mn:V от 1,0:1,3, углерода в пределах 4,5-5,2%, а в шлаке обеспечивают соотношение окиси кальция к двуокиси титана СаО:TiO в пределах 0,3-0,7 введением карбоната кальция. Плавку предпочтительно вести при температуре 1400-1450°С. В качестве марганецсодержащей добавки используют оборотные марганцевые продукты (ВКМ, ЭДМ, марганцевый агломерат). ВКМ - высокочистый концентрат марганца, известный под аббревиатурой ХДМ - химический диоксид марганца, получают при кипячении водных очищенных растворов сульфата марганца рН 8,5 с воздушным барботажем, фильтрацией и прокалкой, состоит из MnO и MnO2, общее содержание в пересчете на MnO 98%. ЭДМ - электролитический диоксид марганца получают из растворов сульфата марганца электролизом, состоит на 98% из MnO2. Оба продукта являются оборотными в «марганцевой» технологии комплексной переработки средне- и высокотитановых магнетитов.The proposed method for blast-furnace smelting of medium- and high-titanium magnetite raw materials includes loading and smelting raw materials, coke, fluxes and manganese-containing additives, injection of hydrocarbon substitutes for coke in the furnace furnace and the production of cast iron and titanium slag. According to the invention, reverse manganese-containing additives are introduced into the sinter or blast furnace mixture in an amount providing a manganese content of at least 1.0% with a ratio of Mn: V from 1.0: 1.3, carbon in the range of 4.5-5.2%, and in the slag provide a ratio of calcium oxide to titanium dioxide CaO: TiO in the range of 0.3-0.7 by the introduction of calcium carbonate. Melting is preferably carried out at a temperature of 1400-1450 ° C. Reverse manganese products (VKM, EDM, manganese agglomerate) are used as a manganese-containing additive. VKM - a high-purity manganese concentrate, known as HDM - chemical manganese dioxide, is obtained by boiling aqueous purified solutions of manganese sulfate pH 8.5 with air sparging, filtration and calcination, consists of MnO and MnO 2 , the total content in terms of MnO is 98% . EDM - electrolytic manganese dioxide obtained from solutions of manganese sulfate by electrolysis, consists of 98% of MnO 2 . Both products are negotiable in the "manganese" technology for the complex processing of medium and high titanium magnetites.
Введение марганецсодержащей добавки в шихту титаномагнетитового сырья и поддержание в чугуне содержания марганца в пределах не менее 1,0% при соотношения марганца к ванадию от 1:1,3 позволяют снизить количество избыточных оксикарбонитридов титана в чугуне, а также заменить вюститное железо в шлаке с 7 до 1% на свободную окись марганца, содержание в чугуне углерода в пределах 4,5-5,2% позволяет повысить извлечение сопутствующих элементов (ванадия, хрома) в металлическую фазу на 10-15%. Легкоплавкость шлака обеспечивается за счет повышенного содержания MnO и соотношения окиси кальция к двуокиси титана CaO:TiO2 в пределах 0,3-0,7 введением карбоната кальция. При этом температуру необходимо поддерживать в пределах 1400-1450°С, которая благоприятствует растворимости углерода в чугуне.The introduction of a manganese-containing additive into the charge of titanomagnetite raw materials and maintaining the manganese content in the cast iron at least 1.0% at a ratio of manganese to vanadium from 1: 1.3 can reduce the amount of excess titanium oxycarbonitrides in cast iron, as well as replace the bulky iron in the slag with 7 up to 1% for free manganese oxide, the carbon content in cast iron in the range of 4.5-5.2% allows to increase the extraction of related elements (vanadium, chromium) in the metal phase by 10-15%. The slag fusibility is ensured due to the increased content of MnO and the ratio of calcium oxide to titanium dioxide CaO: TiO 2 in the range of 0.3-0.7 by the introduction of calcium carbonate. In this case, the temperature must be maintained within the range of 1400-1450 ° C, which favors the solubility of carbon in cast iron.
Известно, что процессу науглероживания железа должно предшествовать восстановление его из окислов, при этом вторая стадия зависит от продолжительности контакта металла с коксом в горне печи и температуры. Обе стадии определяются восстановимостью шихты: чем легче восстанавливается шихта, тем ранее может начаться процесс насыщения углеродом металла. Главная цель предлагаемого технического решения - устранить процесс одновременного восстановления титаната железа до сплава Fe-Ti, титан удержать в оксидной форме и тем самым снизить образование избыточного сверх предела растворимости оксикарбонитрида титана в чугуне, который выделяется и забивает горн неплавкими массами. Управлять процессом восстановления железа и получения чугуна из титаната железа (ильменита) в плавильной печи можно марганцем. Оксиды марганца восстанавливаются труднее оксидов железа, но эффективно вытесняют их из ильменита по уравнению:It is known that the process of carburization of iron should be preceded by its reduction from oxides, while the second stage depends on the duration of metal contact with coke in the furnace hearth and temperature. Both stages are determined by the recoverability of the charge: the easier the charge is restored, the earlier the process of carbon saturation of the metal can begin. The main goal of the proposed technical solution is to eliminate the process of simultaneous reduction of iron titanate to an Fe-Ti alloy, to keep titanium in oxide form and thereby reduce the formation of excess titanium oxycarbonitride in cast iron, which is released and clogs the furnace, with non-melting masses. It is possible to control manganese reduction process and iron production from iron titanate (ilmenite) in a melting furnace. Manganese oxides are more difficult to recover than iron oxides, but they effectively displace them from ilmenite according to the equation:
2FeTiO3+Mn2O3→Fe2O3+2MnTiO3, ΔG=-90 кДж/моль.2FeTiO 3 + Mn 2 O 3 → Fe 2 O 3 + 2MnTiO 3 , ΔG = -90 kJ / mol.
Выполненные нами термодинамические расчеты показывают, что при указанных температурах карбидизация марганца цементитом (Fe3C) сведена к нулю.Our thermodynamic calculations show that at the indicated temperatures the carbidization of manganese with cementite (Fe 3 C) is reduced to zero.
Таким образом, нелинейность эволюции системы Fe-Ti-V-Cr-Mn-O-C в доменной печи связана с:Thus, the nonlinearity of the evolution of the Fe-Ti-V-Cr-Mn-O-C system in a blast furnace is associated with:
- полиморфным превращением FeTiO3 при температуре 1350-1400°С;- polymorphic conversion of FeTiO 3 at a temperature of 1350-1400 ° C;
- перегревом системы до одновременного восстановления титана железа и образования сплава Fe-Ti;- overheating of the system to the simultaneous reduction of iron titanium and the formation of an alloy Fe-Ti;
- карбидизацией сплава в горне печи приводит к образованию избыточного оксикарбонитрида титана и получения неплавких масс;- carbidization of the alloy in the furnace furnace leads to the formation of excess titanium oxycarbonitride and the production of non-melting masses;
- поведением свободного элементного марганца в чугуне, который предотвращает образование сплава Fe-Ti и оксикарбонитридов при плавке средне- и высокотитановых магнетитов.- the behavior of free elemental manganese in cast iron, which prevents the formation of an alloy of Fe-Ti and hydroxycarbonitrides during the melting of medium and high titanium magnetites.
Соотношение CaO:TiO2, равное 0,3-0,7 в доменных шлаках, и содержание MnO до 2% позволяет удержать титан в высшей степени окисления, снижает вязкость и приводит к сепарации шлака от металловключений.The ratio of CaO: TiO 2 equal to 0.3-0.7 in blast furnace slag, and the MnO content of up to 2% allows titanium to be retained in the highest oxidation state, reduces viscosity and leads to the separation of slag from metal inclusions.
Содержание марганца в чугуне предотвращает образование тугоплавких масс в чугуне, однако повышение более 1% при соотношении марганца к ванадию более 1,3 неблагоприятно сказывается на других пирогидрометаллургических переделах и приводит к увеличению материальных и энергетических затрат. Содержание углерода в чугуне менее 4,5% не позволяет селективно перевести хромофоры в чугун, содержание выше 5,2% приводит к образованию критического содержания оксикарбонитридов титана в чугуне. Сооотношение в шлаке окиси кальция к двуокиси титана менее 0,3% не обеспечивает легкоплавкость шлака, а выше 0,7 нежелательно для передела получения пигмента из доменных шлаков сернокислотным методом. Температура в пределах 1400-1450°С благоприятна для растворимости углерода в чугуне. Применение в качестве марганецсодержащих добавок оборотных марганцевых продуктов не приводит к дополнительному введению примесей, что влияет на повышение качества готовой продукции.The manganese content in cast iron prevents the formation of refractory masses in cast iron, however, an increase of more than 1% with a manganese to vanadium ratio of more than 1.3 adversely affects other pyrohydrometallurgical processes and leads to an increase in material and energy costs. The carbon content of cast iron of less than 4.5% does not allow selective conversion of chromophores into cast iron, the content of more than 5.2% leads to the formation of a critical content of titanium oxycarbonitrides in cast iron. The ratio in the slag of calcium oxide to titanium dioxide of less than 0.3% does not provide low-melting slag, and above 0.7 is undesirable for the redistribution of pigment from blast furnace slag by the sulfuric acid method. The temperature in the range of 1400-1450 ° C is favorable for the solubility of carbon in cast iron. The use of reverse manganese products as manganese-containing additives does not lead to the additional introduction of impurities, which affects the improvement of the quality of the finished product.
Пример осуществления способаAn example of the method
Проведена серия плавок средне- и высокотитановых магнетитов в лабораторных условиях из сырья Копанского и Куранахского месторождений, состава:A series of smelting of medium and high titanium magnetites in laboratory conditions from raw materials of the Kopan and Kuranakh deposits, composition:
Шихта по содержанию марганца и кальция корректировалась высокочистым концентратом марганца (содержание MnO2 не менее 98%) - оборотные марганцевые продукты - химический диоксид марганца (ХДМ) или электролитический диоксид марганца (ЭДМ) и карбонатом кальция в соответствии с заданными соотношениями. Расход марганца составлял 10-40 кг/т чугуна, а соотношение окиси кальция к двуокиси титана изменялось от 0,2 до 0,8 в шихте. Расход кокса был принят из расчета 500 кг/т чугуна. После чего проводили плавку с получением ванадийсодержащего чугуна и титанового шлака, поддерживая содержание углерода в чугуне углеводородным газом. Это достигается одновременным повышением температуры дутья и расхода природного газа. Температура дутья поддерживалась в пределах 1100-1300°С, а расход природного газа изменялся от 150 до 300 м3/т чугуна.The charge in terms of manganese and calcium was corrected with a high-purity manganese concentrate (MnO 2 content of at least 98%) —reverse manganese products — chemical manganese dioxide (CDM) or electrolytic manganese dioxide (EDM) and calcium carbonate in accordance with predetermined ratios. Manganese consumption was 10-40 kg / t of pig iron, and the ratio of calcium oxide to titanium dioxide varied from 0.2 to 0.8 in the charge. Coke consumption was adopted at the rate of 500 kg / t of pig iron. After that, melting was carried out to obtain vanadium-containing cast iron and titanium slag, while maintaining the carbon content in the cast iron with hydrocarbon gas. This is achieved by simultaneously increasing the temperature of the blast and the consumption of natural gas. The temperature of the blast was maintained within 1100-1300 ° C, and the flow rate of natural gas varied from 150 to 300 m 3 / t of cast iron.
Результаты опытов приведены в табл.1, 2 и 3.The results of the experiments are given in tables 1, 2 and 3.
Состав чугуна и титанового шлака из сырья месторождений Копанское и Куранахское приведены ниже.The composition of cast iron and titanium slag from raw materials from the Kopanskoye and Kuranakhskoye deposits is given below.
Месторождение КопанскоеKopanskoe deposit
Таким образом, присадка оборотных модифицирующих марганцевых добавок в шихту доменной печи до указанных содержаний марганца, поддержание углерода в чугуне определенного соотношения, а также в шлаке оксида кальция к двуокиси титана повышает глубину восстановления и степень извлечения железа и ванадия в металлическую фазу, меняет механизм восстановления титаната железа и снижает образование оксикарбонитридов титана, способствует стабилизации титана в высшей степени окисления и позволяет получить ожиженные доменные шлаки без хромофоров с содержанием TiO2 до 35-45%, пригодных для производства пигментного диоксида титана. Высокомарганцовистые ванадийсодержащие чугуны можно перерабатывать в кислородных конвертерах дуплекс-процессом по принятой технологии (ТИ 102-СТ. КК-66-95).Thus, the addition of circulating modifying manganese additives to the charge of a blast furnace to the indicated manganese contents, maintaining carbon in a certain ratio of cast iron, as well as in calcium oxide slag to titanium dioxide, increases the reduction depth and the degree of extraction of iron and vanadium into the metal phase, changes the mechanism of titanate reduction iron and reduces the formation of titanium oxycarbonitrides, helps to stabilize titanium in the highest degree of oxidation and allows to obtain liquefied blast furnace slags without chromoph s with TiO 2 content to 35-45%, suitable for the production of pigmentary titanium dioxide. High manganese vanadium-containing cast irons can be processed in oxygen converters by the duplex process according to the adopted technology (TI 102-ST. KK-66-95).
В условиях плавки ванадиевых титаномагнетитов в доменной печи только 3-4% загруженного с шихтой марганца остается в шлаке, существенно уменьшая его вязкость и условия кристаллизации. В присутствии марганца окислительно-восстановительный потенциал системы будет таков, что перенос кислорода в расплаве происходит со значительно большей скоростью, чем в растворе. Марганец замещает железо в титанате железа, вытесняя его в виде окиси. Это создает предпосылки для снижения потерь железа с доменным шлаком. При снижении потерь железа с доменным шлаком до 1,5-2,5% затраты на производство ванадиевого и обычного (передельного) чугунов будет выравниваться и эффективность экономики переработки ванадиевых титаномагнетитов в перспективе будет определяться извлечением титана из доменных шлаков, а ванадия, марганца и хрома - из шлаков стального передела. Предлагаемый способ позволит не только переработать полиметаллическое средне- и высокотитановое магнетитовое сырье, разделяя при этом железо и титан, предотвращая образование неплавких масс и зарастание горна печи, селективно переводя хром и ванадий только в один продукт плавки, но и в конечном результате создать технологию комплексного извлечения всех ценных компонентов из средне- и высокотитанового магнетитового сырья.Under the conditions of melting vanadium titanomagnetites in a blast furnace, only 3-4% of manganese loaded with a charge remains in the slag, substantially reducing its viscosity and crystallization conditions. In the presence of manganese, the redox potential of the system will be such that oxygen transfer in the melt occurs at a much higher rate than in solution. Manganese replaces iron in iron titanate, displacing it in the form of oxide. This creates the prerequisites for reducing losses of iron with blast furnace slag. If losses of iron with blast furnace slag are reduced to 1.5-2.5%, the cost of producing vanadium and ordinary (pig) cast iron will be leveled and the economic efficiency of processing vanadium titanomagnetite in the future will be determined by the extraction of titanium from blast furnace slag, and vanadium, manganese and chromium - from slags of steel redistribution. The proposed method will allow not only processing polymetallic medium and high titanium magnetite raw materials, while separating iron and titanium, preventing the formation of melting masses and overgrowing of the furnace hearth, selectively converting chromium and vanadium into only one melting product, but also in the final result to create a technology for complex extraction all valuable components from medium and high titanium magnetite raw materials.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KZ2008/0302.1 | 2008-03-19 | ||
| KZ20080302 | 2008-03-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008119924A RU2008119924A (en) | 2009-11-27 |
| RU2385352C2 true RU2385352C2 (en) | 2010-03-27 |
Family
ID=41476244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008119924/02A RU2385352C2 (en) | 2008-03-19 | 2008-05-21 | Procedure for blast melting titanium-magnetite raw material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2385352C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116200557B (en) * | 2022-12-28 | 2024-05-10 | 昆明工业职业技术学院 | Blast furnace smelting method of double-zero silicon high-vanadium molten iron |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1696478A1 (en) * | 1988-09-12 | 1991-12-07 | Уральский научно-исследовательский институт черных металлов | Method of melting titanium-magnetite ores in blast furnace |
| RU2131927C1 (en) * | 1998-02-20 | 1999-06-20 | Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" | Method of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron-ore materials |
| RU2001125873A (en) * | 2001-09-20 | 2003-06-20 | ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" | Method for blast furnace smelting of titanomagnetite ores |
| RU2210598C2 (en) * | 2001-09-20 | 2003-08-20 | ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" | Method of blast-furnace smelting of titanomagnetite ores |
-
2008
- 2008-05-21 RU RU2008119924/02A patent/RU2385352C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1696478A1 (en) * | 1988-09-12 | 1991-12-07 | Уральский научно-исследовательский институт черных металлов | Method of melting titanium-magnetite ores in blast furnace |
| RU2131927C1 (en) * | 1998-02-20 | 1999-06-20 | Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" | Method of pyrometallurgical processing of vanadium-containing and iron-ore materials |
| RU2001125873A (en) * | 2001-09-20 | 2003-06-20 | ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" | Method for blast furnace smelting of titanomagnetite ores |
| RU2210598C2 (en) * | 2001-09-20 | 2003-08-20 | ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" | Method of blast-furnace smelting of titanomagnetite ores |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008119924A (en) | 2009-11-27 |
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 | |
| CN100577822C (en) | Method for extracting vanadium and dephosphorizing from molten iron containing vanadium and steelmaking process using the method | |
| RU2226220C2 (en) | Steelmaking slag reprocessing method | |
| CN104164531A (en) | Method for producing cast iron by adopting converter blowing smelting and purification | |
| AU712106B2 (en) | Process for separating titanium and/or vanadium from pig iron | |
| CN100357470C (en) | Method for preparing ferro-titantium, steel and ferrovanadium from vanadium-titantium iron headings | |
| RU2352672C2 (en) | Extraction method of metallic element, particularly metallic chromium, from charge containing metal oxides in arc furnace | |
| CN111074037B (en) | Process method for upgrading structure of manganese-rich slag smelting product | |
| JPH08337810A (en) | Production of iron or steel alloyed with nickel | |
| RU2385352C2 (en) | Procedure for blast melting titanium-magnetite raw material | |
| US4155753A (en) | Process for producing silicon-containing ferro alloys | |
| KR20110098495A (en) | How to sort vanadium from vanadium-containing molten metal | |
| JP2947063B2 (en) | Stainless steel manufacturing method | |
| WO2001086006A2 (en) | Improved process for the production of stainless steels and high chromium steels and stainless steelproduced thereby | |
| Steenkamp et al. | Introduction to the production of clean steel | |
| US4274867A (en) | Method for producing low-carbon steel from iron ores containing vanadium and/or titanium | |
| RU2398907C2 (en) | Procedure for production of high grade ferrotitanium | |
| KR101189183B1 (en) | Recovery method of valuable metals from spent petroleum catalysts | |
| RU2088687C1 (en) | Method of producing ferronickel | |
| US5482690A (en) | Low-residue high-extraction production of sodium dichromate | |
| US4740239A (en) | Process for exploitation of low grade oxidic and iron-bearing complex ores or concentrates | |
| RU2639396C1 (en) | Method for pyrometallurgical processing of oxidized nickel ore | |
| JP3063537B2 (en) | Stainless steel manufacturing method | |
| US2879158A (en) | Method for the separation of impurities from cobalt-containing materials | |
| RU2177049C1 (en) | Method of preparing ferro-silico-titanium foundry alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120522 |