[go: up one dir, main page]

RU2410449C1 - Method of processing titanium-magnetite concentrate - Google Patents

Method of processing titanium-magnetite concentrate Download PDF

Info

Publication number
RU2410449C1
RU2410449C1 RU2009144430A RU2009144430A RU2410449C1 RU 2410449 C1 RU2410449 C1 RU 2410449C1 RU 2009144430 A RU2009144430 A RU 2009144430A RU 2009144430 A RU2009144430 A RU 2009144430A RU 2410449 C1 RU2410449 C1 RU 2410449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
concentrate
iron
tmk
tmc
Prior art date
Application number
RU2009144430A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Олегович Попов (RU)
Игорь Олегович Попов
Сергей Михайлович Устинов (RU)
Сергей Михайлович Устинов
Борис Николаевич Бутырский (RU)
Борис Николаевич Бутырский
Андрей Михайлович Пупышев (RU)
Андрей Михайлович Пупышев
Original Assignee
Игорь Олегович Попов
Сергей Михайлович Устинов
Борис Николаевич Бутырский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Олегович Попов, Сергей Михайлович Устинов, Борис Николаевич Бутырский filed Critical Игорь Олегович Попов
Priority to RU2009144430A priority Critical patent/RU2410449C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2410449C1 publication Critical patent/RU2410449C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: invention relates to method of processing titanium-magnetite concentrate. Proposed method comprises mixing proposed concentrate with carbon reducing agent, heating, and reducing metal iron from iron oxides of titanium-magnetite concentrate to produce reduced calcine containing metal and oxide phases on the bases of iron and titanium dioxide. Note here that a portion of titanium-magnetite concentrate (TMC) making 60.5-74.7% is subjected to mixing with carbon reducing agent. Then, reducing sulphuric-acid leaching of iron from obtained calcine is performed to produce leaching residue, as well as calcination of leaching residue to produce titanium oxide concentrate (TOC). Obtained TOC is mixed with second portion of TMC making 36.7-22.0%, and aluminium powder (AP) at the following ratio of components in wt % by wt: TMC - 40-55, TOC - 20-30, AP - 25-30. Then, obtained mix material is loaded into melting furnace. Ignition mix material made up of one third of TMC making 2.7-3.3%, and AL, is poured onto melting furnace surface. Said TMC and AL are mixed at the following ratio, wt %: TMC - 65-75, AP - 25-35. Ignition charge surface is heated to spontaneous aluminothermic process with subsequent melting of mix material and separation into ferrous titanium and slag to be discharged and crystallised. ^ EFFECT: higher efficiency of proposed process due to reduced costs. ^ 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области металлургии и, в частности, к комплексной переработке титаномагнетитовых концентратов и может быть использовано для получения обогащенных по содержанию титана железо-титановых сплавов из ильменитовых, рутиловых и других оксидных титановых концентратов.The invention relates to the field of metallurgy and, in particular, to the integrated processing of titanomagnetite concentrates and can be used to obtain iron-titanium alloys enriched in titanium content from ilmenite, rutile and other oxide titanium concentrates.

Известен способ переработки титаномагнетитового концентрата являющегося продуктом обогащения рудного сырья [Месторождения, металлургия, химическая технология. Резниченко В.А., Шабалин Л.И. Титаномагнетиты. - М.: Наука, 1986, с.118-136]. Способ включает смешение титаномагнетитового концентрата с углеродистым восстановителем (коксом), загрузку полученной смеси (шихты) в нагревательную печь, нагрев шихты и восстановление при этой температуре оксидов двух- и трехвалентного железа с получением восстановленного огарка концентрата, содержащего металлическую и оксидную фазы на основе железа и диоксида титана. После чего проводят плавку огарка с последующим раздельным сливом, кристаллизацию и охлаждение чугуна и титановых шлаков для последующего получения из них соответственно легированных ванадием сплавов и пигментного диоксида титана. При переработке титановых шлаков получают белый пигментный порошок диоксида титана. Способ характеризуется большим количеством технологических переделов, высокими удельными технологическими затратами на получение чугуна, титановых шлаков и пигментного диоксида титана, значительной стоимостью, сравнительно низким содержанием диоксида титана в титановых шлаках и относительно невысоким его извлечением из них в пигментный диоксид титана.A known method of processing titanomagnetite concentrate which is a product of ore dressing [Deposits, metallurgy, chemical technology. Reznichenko V.A., Shabalin L.I. Titanomagnetites. - M .: Nauka, 1986, p.118-136]. The method includes mixing a titanomagnetite concentrate with a carbon reducing agent (coke), loading the resulting mixture (charge) into a heating furnace, heating the charge and reducing oxides of ferrous and ferric iron at this temperature to obtain a reduced calcine concentrate containing metal and oxide phases based on iron and titanium dioxide. After that, the cinder is melted, followed by separate discharge, crystallization and cooling of cast iron and titanium slag for the subsequent production of vanadium alloyed alloys and pigment titanium dioxide, respectively. When titanium slag is processed, a white pigment titanium dioxide powder is obtained. The method is characterized by a large number of technological stages, high specific technological costs for producing cast iron, titanium slag and pigment titanium dioxide, a significant cost, a relatively low content of titanium dioxide in titanium slag and its relatively low extraction from them into pigment titanium dioxide.

Наиболее близким, выбранным за прототип, является способ переработки титаномагнетитового концентрата [Технология доводки и гидрометаллургической переработки хибинского высокотитанистого титаномагнетита. Обогащение руд. - М.: Руда и металлы, 2004, №1, с.25-27, Попов И.О., Макаров A.M., Ракаев А.И., Брянцев А.Я., Брыляков Ю.В.]. Способ включает смешение титаномагнетитового концентрата с углеродистым восстановителем (коксом), загрузку полученной смеси шихты в нагревательную печь, нагрев шихты до температуры 1100-1300°С и восстановление при этой температуре оксидов двух- и трехвалентного железа с получением восстановленного огарка концентрата, содержащего металлическую и оксидную фазы соответственно на основе железа и диоксида титана, охлаждение и измельчение огарка, окислительное сернокислотное выщелачивание (с подачей воздуха в растворы) железа из огарка в оборотном сернокислом растворе ванн электроэкстракции железа, получение электроэкстракцией электролитного железа из растворов выщелачивания огарка, прокалку твердого остатка выщелачивания огарка в нагревательной печи с одновременным окислением содержащегося в нем остаточного углерода кокса и с получением обогащенного оксидного титанового концентрата, содержащего более 70% диоксида титана, охлаждение оксидного титанового концентрата. Следующий этап переработки титаномагнетитового концентрата включает, измельчение оксидного титанового концентрата, сульфатизацию порошка оксидного титанового концентрата в нагретом растворе крепкой серной кислоты, получение сульфатного плава оксидного титанового концентрата, выщелачивание плава водой с переводом в сульфатные растворы титана и примесей железа, получение нерастворимого остатка выщелачивания плава на основе примесной части оксидного титанового концентрата, выделение из сульфатного раствора титана гидролизом в твердый (гидрооксидный) гидролизный осадок метатитановой кислоты, прокаливание гидролизного осадка при температуре ~900-950°С в нагревательной печи с отделением в газовую фазу кристаллизационной воды, паров серной кислоты и сернистого газа, охлаждение и измельчение огарка прокаливания с получением белого пигментного порошка диоксида титана.The closest one selected for the prototype is a method for processing titanomagnetite concentrate [Technology for refinement and hydrometallurgical processing of Khibiny high-titanium titanomagnetite. Ore dressing. - M.: Ore and Metals, 2004, No. 1, pp. 25-27, Popov I.O., Makarov A.M., Rakaev A.I., Bryantsev A.Ya., Brylyakov Yu.V.]. The method includes mixing a titanomagnetite concentrate with a carbon reducing agent (coke), loading the resulting mixture of the mixture into a heating furnace, heating the mixture to a temperature of 1100-1300 ° C and reducing the ferrous and ferric iron oxides at this temperature to obtain a reduced calcine concentrate containing metal and oxide phases, respectively, based on iron and titanium dioxide, cooling and grinding the cinder, oxidative sulfuric acid leaching (with air supply to the solutions) of iron from the cinder to both with sulfuric acid solution of baths of electroextraction of iron, obtaining by electroextraction of electrolyte iron from cinder leach solutions, calcination of the coke leach solid residue in a heating furnace with simultaneous oxidation of the residual carbon coke contained in it and with the production of enriched titanium oxide concentrate containing more than 70% titanium dioxide, cooling titanium concentrate. The next stage of the processing of titanomagnetite concentrate includes grinding the titanium oxide concentrate, sulfatizing the titanium oxide powder in a heated solution of strong sulfuric acid, producing sulfate titanium oxide concentrate, leaching the melt with water and converting it into sulfate solutions of titanium and iron impurities, and obtaining insoluble soluble leach residue based on the impurity part of an oxide titanium concentrate, isolation from a sulfate solution of titanium by hydrolysis in tv a variety of metatitanic acid hydrolysis sediments, calcining the hydrolysis precipitate at a temperature of ~ 900-950 ° C in a heating furnace to separate crystallization water, sulfuric acid vapor and sulfur dioxide into the gas phase, cooling and grinding the calcination calcine to obtain a white pigment titanium dioxide powder .

Недостатком является сравнительно большие удельные затраты и значительное количество технологических переделов получения пигментного диоксида титана, что приводит к низкой эффективности переработки.The disadvantage is the relatively high unit costs and a significant number of technological stages of obtaining pigment titanium dioxide, which leads to low processing efficiency.

Задачей является повышение эффективности переработки титаномагнетитового концентрата за счет уменьшения технологических затрат, количества переделов технологии и получения на его железо-титановой оксидной основе качественного по химическому составу ферротитана.The objective is to increase the processing efficiency of titanomagnetite concentrate by reducing technological costs, the number of technology redistributions and obtaining ferro-titanium of high chemical composition on its iron-titanium oxide base.

Предложен способ переработки титаномагнетитового концентрата, включающий его смешивание с углеродистым восстановителем, нагрев и восстановление металлического железа из оксидов железа титаномагнетитового концентрата с получением восстановленного огарка, содержащего металлическую и оксидную фазы на основе железа и диоксида титана, окислительное сернокислое выщелачивание железа из полученного огарка с получением остатка выщелачивания, прокалку полученного остатка выщелачивания с получением титанового оксидного концентрата. Смешиванию с углеродистым восстановителем подвергают часть титаномагнетитового концентрата (ТМК), составляющую 60.5%-74.7% и из которой получают титановый оксидный концентрат (ТОК). Оксидный концентрат смешивают со второй частью титаномагнетитового концентрата (ТМК), составляющей 36.7%-22%, и порошком алюминия (ПА) при следующих соотношениях компонентов, мас.%: ТМК - 40-55, ТОК - 20:30, ПА - 25-30. Полученную шихту загружают в плавильную печь, на поверхность шихты засыпают запальную смесь, состоящую из третьей части титаномагнетитового концентрата (ТМК), составляющую 2.7%-3.3% и порошка алюминия, которые смешивают при следующих соотношениях компонентов, мас. %: ТМК - 65-75, ПА - 25-35. Нагревают поверхность запальной смеси до начала самопроизвольного алюминотермичекого процесса, с последующим расплавлением шихты и разделением на ферротитан и шлак, которые сливают и кристаллизуют.A method for processing a titanomagnetite concentrate is proposed, including mixing it with a carbon reducing agent, heating and reducing metallic iron from iron oxides of a titanomagnetite concentrate to produce a reduced cinder containing metal and oxide phases based on iron and titanium dioxide, oxidative sulfuric acid leaching of iron from the obtained cinder to obtain a residue leaching, calcining the obtained leach residue to obtain a titanium oxide concentrate. A part of the titanomagnetite concentrate (TMK), comprising 60.5% -74.7%, and from which the titanium oxide concentrate (TOC) is obtained, is mixed with a carbon reducing agent. The oxide concentrate is mixed with the second part of titanomagnetite concentrate (TMK), component 36.7% -22%, and aluminum powder (PA) with the following ratios of components, wt.%: TMK - 40-55, TOK - 20:30, PA - 25- thirty. The resulting mixture is loaded into a smelting furnace, the ignition mixture consisting of the third part of titanomagnetite concentrate (TMK), comprising 2.7% -3.3% and aluminum powder, which are mixed in the following ratios of components, wt. %: TMK - 65-75, PA - 25-35. The surface of the ignition mixture is heated until the spontaneous aluminothermic process begins, followed by melting of the charge and separation into ferrotitanium and slag, which are drained and crystallized.

В предлагаемом способе разделение ТМК на три части и последующее использование их в процессе, предварительное выделение ТОК из части ТМК и использование ПА позволяют получить качественный ферротитан (с содержанием в нем титана более 20 мас.%) из оксидов железа и титана ТМК и ТОК (в сплаве с железом убрать) за одну технологическую операцию. Это позволяет, по сравнению с прототипом, за счет уменьшения многостадийности переработки ТМК снизить затраты на извлечение титана в товарную продукцию, а также увеличить эффективность процесса переработки ТОК при использовании одной основной технологической операции при его алюминотермической плавке совместно с ТМК на ферротитан, и кроме того, значительно уменьшить капиталовложения. Таким образом, совокупность отличительных признаков является необходимой и достаточной для решения поставленной задачи.In the proposed method, the separation of TMC into three parts and their subsequent use in the process, preliminary isolation of TC from a portion of TMC and the use of PA make it possible to obtain high-quality ferrotitanium (with a titanium content of more than 20 wt.%) From iron and titanium oxides of TMC and TC ( alloy with iron to remove) in one technological operation. This allows, in comparison with the prototype, by reducing the multi-stage processing of TMK to reduce the cost of extracting titanium into commercial products, as well as to increase the efficiency of the process of processing the current using one main technological operation during its aluminothermic melting together with TMK on ferrotitanium, and in addition, significantly reduce investment. Thus, the combination of distinctive features is necessary and sufficient to solve the problem.

Расход одной части 60.5%-74.7% ТМК на получение предельных 20 и 30 ед. массы ТОК в шихте и второй части ТМК - 36.7%-22% определен исходя из экспериментальных данных и баланса диоксида титана, по формуле: ТМК1=М(ТОК) × СТОК(TiO2)/СТМК(TiO2), где М(ТОК) - масса ТОК в шихте 20 и 30 ед. массы, СТОК (TiO2) и СТМК (TiO2) - содержание диоксида титана в ТОК и ТМК. При использовании в качестве запальной смеси 2.7-3.3% ТМК от массы исходного ТМК с соотношением в ней ТМК и ПА выделяющейся теплоты после ее поджига достаточно для начального развития алюминотермического процесса в проплавленных шихтах с получением расплавов или спеков соответственно из-за разного состава шихт. При использовании в качестве запальной смеси менее 2.7% ТМК выделяющейся теплоты после ее поджига не хватает для развития алюминотермического процесса в шихтах и практически вся масса шихта в тигле печи остается сыпучей. При использовании в качестве запальной смеси более 3.3% ТМК выделяющейся теплоты достаточно для начального развития алюминотермического процесса, однако это приводит к снижению содержания титана в получаемом ферротитане из-за его разбавления расплавом бедного ферротитана. При содержаниях ПА менее 25 и более 30 мас.% соответственно из-за недостатка или избытка восстановителя (алюминия) для восстановления основных оксидов шихты (Fe2O3, FeO, TiO2, V2O5, MnO и SiO2), содержащихся в смесях ТМК и ТОК удельная теплота алюминотермической реакции (приходящаяся на единицу массы шихты), или экзотермичность процесса, снижается. Со снижением экзотермичности процесса образующейся теплоты от экзотермических реакций алюминотермического процесса становится недостаточным для полного расплавления продуктов реакции и получается некачественный промежуточный продукт плавки в виде спека. При содержании ТОК в шихте менее 20 мас.% и ТМК более 55 мас.% получаемый железо-титановый сплав содержит менее 20 мас.% титана и поэтому не соответствует по ГОСТ марочному ферротитану. При содержании ТОК в шихте более 30 мас.%, экзотермичности процесса недостаточно для расплавления продуктов плавки. При содержании в шихтах ТОК более 30 мас.% и ТМК менее 40 мас.%, тепла экзотермических реакций для расплавления и разделения продуктов алюминотермической плавки недостаточно из-за увеличения в шихте отношения массовых содержаний оксидов TiO2,:(Fe2O3+FeO) и более низкого теплового эффекта алюминотермической реакции восстановления до металла оксидов титана, по сравнению с оксидами железа. Кроме того, экзотермичность ТОК ниже, чем у ТМК из-за более высокого содержания в ТОК примесных оксидов - кальция, натрия, калия, алюминия, магния, которые не восстанавливаются в процессе получения ферротитана и растворяются в шлаке. Наибольшей экзотермичностью обладает запальная смесь с соотношением в ней ТМК: ПА (65-75):(25-35). Именно это соотношение компонентов обеспечивает более полное их химическое реагирование и с наибольшим выделением теплоты (табл.2)The consumption of one part of 60.5% -74.7% of TMK to obtain the maximum 20 and 30 units. the mass of TOK in the charge and the second part of TMK - 36.7% -22% is determined based on experimental data and the balance of titanium dioxide, according to the formula: TMK1 = M (TOK) × С TOK (TiO 2 ) / С ТМК (TiO 2 ), where M (CURRENT) - the mass of CURRENT in the charge of 20 and 30 units. mass, C TOK (TiO 2 ) and C TMK (TiO 2 ) - the content of titanium dioxide in TOK and TMK. When using 2.7-3.3% TMC as the ignition mixture, based on the weight of the initial TMK with the ratio of TMK and PA, the heat released after it is ignited is sufficient for the initial development of the aluminothermic process in the melted batch to produce melts or cakes, respectively, due to the different composition of the batch. When less than 2.7% of TMC is used as the ignition mixture, the heat generated after its ignition is not enough for the development of the aluminothermic process in the blends and almost the entire mass of the charge in the crucible of the furnace remains loose. When using more than 3.3% TMC as the ignition mixture, the generated heat is sufficient for the initial development of the aluminothermic process, however, this leads to a decrease in the titanium content in the resulting ferrotitanium due to its dilution with a melt of poor ferrotitanium. When the PA content is less than 25 and more than 30 wt.%, Respectively, due to a deficiency or excess of a reducing agent (aluminum) for the reduction of basic charge oxides (Fe 2 O 3 , FeO, TiO 2 , V 2 O 5 , MnO and SiO 2 ) contained in mixtures of TMK and TOK, the specific heat of the aluminothermic reaction (per unit mass of the charge), or the exothermicity of the process, decreases. With a decrease in the exothermicity of the process of heat generated from the exothermic reactions of the aluminothermic process, it becomes insufficient to completely melt the reaction products and a poor-quality intermediate product of smelting in the form of cake is obtained. When the current content in the charge is less than 20 wt.% And TMK more than 55 wt.%, The resulting iron-titanium alloy contains less than 20 wt.% Titanium and therefore does not comply with GOST branded ferrotitanium. When the current content in the charge is more than 30 wt.%, The exothermicity of the process is not enough to melt the melting products. When the content in the charge of TOK is more than 30 wt.% And TMK is less than 40 wt.%, The heat of exothermic reactions for melting and separation of aluminothermic smelting products is insufficient due to an increase in the ratio of mass contents of oxides of TiO 2 , :( Fe 2 O 3 + FeO ) and lower thermal effect of the aluminothermic reduction reaction of titanium oxides to the metal, in comparison with iron oxides. In addition, the exothermicity of the TC is lower than that of TMC due to the higher content of impurity oxides in the TC, such as calcium, sodium, potassium, aluminum, and magnesium, which are not reduced during the production of ferrotitanium and dissolve in the slag. The igniter mixture with the ratio TMK: PA (65-75) :( 25-35) in it has the highest exotherm. It is this ratio of components that provides a more complete chemical reaction with the highest heat release (Table 2)

Способ реализуется следующим образом. Из одной части (1 части) титаномагнетитового концентрата предварительно выделяют титановый оксидный концентрат по известной методике. Для этого титаномагнетитовый концентрат смешивают с коксом и шихту загружают в нагревательную печь и нагревают ее в печи до температуры восстановления оксидов железа 1100-1300°С. Восстанавливают углеродом кокса при этой температуре железо из его оксидов до металлического состояния, после чего охлаждают и измельчают 85 мас.%, огарка до размера зерен (-0.3+0.07 мм). Порошок огарка загружают в заполненную сернокислым раствором кислотостойкую емкость реактора снабженного устройствами для нагрева, перемешивания и аэрации воздухом растворов. Ведут выщелачивание железа из порошка огарка. В реакторе при температуре 35-55°С, содержании свободной серной кислоты в водном растворе - 15-100 г/л, начальном отношении массы огарка к раствору (т:ж)=1:(5-15), числе оборотов мешалки - 60-180 об/мин, аэрации воздухом раствора 0.5-1.5 м3 воздуха на м3 раствора в минуту. Отделяют сульфатные растворы железа от твердого титаносодержащего остатка выщелачивания. После выщелачивания железа, пульпу из реактора направляют на фильтр и фильтруют остаток выщелачивания, содержащий диоксид титана. Загружают его в прокалочную печь и нагревают в ней до температуры разложения при 600-900°С содержащихся в остатке примесей кристаллогидратов железа и полного удаления при этой температуре из них влаги в газовую фазу с одновременным при этой же температуре окислениием кислородом воздуха и переводом в газовую фазу примесного углерода содержащегося в остатке. Прокаленный остаток, представляющий собой титановый оксидный концентрат на основе диоксида титана, охлаждают и измельчают до 0.05-0.1 мм - 95% для последующей переработки. Далее другую (2 часть) титаномагнетитового концентрата (ТМК) смешивают с предварительно выделенным из ТМК титановым оксидным концентратом (ТОК) и с порошком алюминия (ПА) (табл.1).The method is implemented as follows. From one part (1 part) of a titanomagnetite concentrate, titanium oxide concentrate is preliminarily isolated by a known method. To do this, titanomagnetite concentrate is mixed with coke and the charge is loaded into a heating furnace and heated in a furnace to a reduction temperature of iron oxides of 1100-1300 ° C. At this temperature, coke is reduced by iron from its oxides to a metal state, after which it is cooled and crushed 85 wt.%, Cinder to a grain size (-0.3 + 0.07 mm). The cinder powder is loaded into the acid-resistant capacity of the reactor filled with sulfuric acid solution equipped with devices for heating, mixing and aeration of solutions with air. Leaching of iron from cinder powder is carried out. In the reactor at a temperature of 35-55 ° C, the content of free sulfuric acid in an aqueous solution is 15-100 g / l, the initial ratio of cinder mass to solution (t: g) = 1: (5-15), the number of revolutions of the mixer is 60 -180 rpm, air aeration of the solution 0.5-1.5 m 3 of air per m 3 of solution per minute. Sulfate solutions of iron are separated from the solid titanium-containing leach residue. After iron leaching, the pulp from the reactor is directed to a filter and the leaching residue containing titanium dioxide is filtered. It is loaded into a calcining furnace and heated in it to a decomposition temperature at 600-900 ° C of the impurities of iron crystalline hydrates contained in the residue and complete removal of moisture from them into the gas phase at the same time, at the same temperature, oxidation by atmospheric oxygen and transfer to the gas phase impurity carbon contained in the residue. The calcined residue, which is a titanium oxide concentrate based on titanium dioxide, is cooled and ground to 0.05-0.1 mm - 95% for subsequent processing. Next, another (2 part) titanomagnetite concentrate (TMK) is mixed with titanium oxide concentrate (TOC) preliminarily extracted from TMK and with aluminum powder (PA) (Table 1).

Шихту загружают в футерованную огнеупорным материалом ванну плавильной печи, на слой шихты, например, по центру загружают запальную смесь, нагревают поверхность запальной смеси до начала в ней алюминотермичекого процесса с помощью электрической искры создаваемой специальным устройством, восстанавливая алюминием оксиды железа, титана, примесных металлов - ванадия, марганца, кремния с одновременным расплавлением и разделением по плотности образующихся продуктов плавки: нижнего, являющегося расплавом ферротитана и верхнего - расплавом шлака. Расплавы ферротитана и шлака сливают из печи, кристаллизуют, механически отделяют друг от друга (откалыванием), обеспечивается получение качественного ферротитана. Сульфатные растворы железа направляют на дальнейшую переработку известными методами.The charge is loaded into the melting furnace bath lined with refractory material, for example, the ignition mixture is centrally loaded onto the charge layer, the surface of the ignition mixture is heated until the aluminum-thermal process begins in it using an electric spark created by a special device, reducing aluminum with iron, titanium, and impurity metal oxides - vanadium, manganese, silicon with simultaneous melting and density separation of the resulting melting products: the lower, which is a melt of ferrotitanium and the upper, is a melt varnish. Ferrotitanium and slag melts are drained from the furnace, crystallized, mechanically separated from each other (by chipping), and high-quality ferrotitanium is obtained. Sulfate solutions of iron are sent for further processing by known methods.

ПримерExample

Для испытаний применялся типичный Хибинский титаномагнетитовый концентрат (ТМК) (продукт комплексной переработки апатито-нефелиновых руд Кольского полуострова) состава, мас.%: 15.9 TiO2, 40.8 FeO, 36.2 Fe2O3, 1.7 SiO2, 1.5 CaO, 0.4 MgO, 0.7 Al2O3, 0.8 Na2O, 0.3 K2O, 0.3 V2O5, 1.2 MnO2, 0.2 P2O5 с классом крупности -1+0.2 мм - 24.1%, -0.2+0.071 мм - 40.6%, -0.071 мм - 35.3% и предварительно выделенный из него(по технологии изложенной в работе [Технология доводки и гидрометаллургической переработки хибинского высокотитанистого титаномагнетита. Обогащение руд. - М. Руда и металлы, 2004, № 1, с.25-27, Попов И.О., Макаров A.M., Ракаев А.И., Брянцев А.Я., Брыляков Ю.В.]) титановый оксидный концентрат (ТОК) состава мас.%: 72.1 TiO2, 3.8 FeO, 7.5 SiO2, 6.6 CaO, 3.4 Al2O3, 1.7 MgO, 3.2 Na2O, 1.3 K2O, 0.1 V2O3, 0.2 MnO, 0.1 P2O5. с классом крупности -1+0.2 мм - 17.1%, -0.2+0.071 мм - 67.2%, -0.071 мм - 15.7%; влажность ТМК и ТОК составляла соответственно 0.03 и 0.01 мас.%. В качестве восстановителя для оксидов железа и титана применялся алюминиевый порошок марки ПА-4 фракции (-0.3+0.1)мм - 85 мас.% и (-0.1) мм - 15 мас.%For testing, we used a typical Khibiny titanomagnetite concentrate (TMK) (product of complex processing of apatite-nepheline ores of the Kola Peninsula) composition, wt.%: 15.9 TiO 2 , 40.8 FeO, 36.2 Fe 2 O 3 , 1.7 SiO 2 , 1.5 CaO, 0.4 MgO, 0.7 Al 2 O 3 , 0.8 Na 2 O, 0.3 K 2 O, 0.3 V 2 O 5 , 1.2 MnO 2 , 0.2 P 2 O 5 with particle size -1 + 0.2 mm - 24.1%, -0.2 + 0.071 mm - 40.6 %, -0.071 mm - 35.3% and previously isolated from it (according to the technology described in [Technology for lapping and hydrometallurgical processing of Khibiny high-titanium titanomagnetite. Ore dressing. - M. Ore and Metals, 2004, No. 1, pp. 25-27, Popov I.O. ., Makarov AM, Rakayev A.I., Bryantsev A.Ya., Brylyakov Yu.V.]) titanium oxide concentrate (TOC), wt.%: 72.1 TiO 2 , 3.8 FeO, 7.5 SiO 2 , 6.6 CaO, 3.4 Al 2 O 3 , 1.7 MgO, 3.2 Na 2 O, 1.3 K 2 O, 0.1 V 2 O 3 , 0.2 MnO, 0.1 P 2 O 5 . with fineness class -1 + 0.2 mm - 17.1%, -0.2 + 0.071 mm - 67.2%, -0.071 mm - 15.7%; the moisture content of TMK and TOK was 0.03 and 0.01 wt.%, respectively. As a reducing agent for iron and titanium oxides, aluminum powder of the grade PA-4 was used, fractions (-0.3 + 0.1) mm - 85 wt.% And (-0.1) mm - 15 wt.%

Условия предварительного выделения ТОК были следующие: смешение ТМК - 76 мас.% и пекового кокса - 24 мас.%, загрузка шихты в камеру нагревательной печи в графитошамотных тиглях (по 0.5 кг шихты в тигле), нагрев шихты в печи и восстановление углеродом кокса оксидов железа ТМК при Т=1250-1260°С в течении 3.5 часов с получением в огарке фазы металлического железа. Выгрузка огарков из печи и их охлаждение (до Т=16-18°С), измельчение и усреднение огарков в шаровой мельнице с получением измельченного огарка с классом крупности (- 0.3+0.1) мм - 68.3 мас.%, (-0.1 мм) - 31.7 мас.%, выщелачивание железа из измельченного огарка в водном растворе серной кислоты (с начальным содержанием H2SO4 в водном растворе - 50 г/л и отношением массы огарка к раствору (т:ж)=1:15, при постоянной температуре раствора 50-52°С. Затем остаток выщелачивания огарка отделялся от раствора фильтрованием и прокаливался при температуре 1100°С в течении 2.5 часов в графитошамотном тигле. Полученный при прокалке продукт - ТОК, после охлаждения измельчался в шаровой мельнице.The conditions for the preliminary isolation of the TOK were as follows: mixing of TMK - 76 wt.% And pitch coke - 24 wt.%, Loading the charge into the chamber of the heating furnace in graphite chamotte crucibles (0.5 kg of the charge in the crucible each), heating the charge in the furnace and reducing carbon oxide coke TMK iron at Т = 1250-1260 ° С for 3.5 hours to obtain metallic iron phases in the cinder. Unloading cinder from the furnace and cooling it (to T = 16-18 ° C), grinding and averaging cinder in a ball mill to obtain a crushed cinder with a fineness class (- 0.3 + 0.1) mm - 68.3 wt.%, (-0.1 mm) - 31.7 wt.%, Leaching of iron from the crushed cinder in an aqueous solution of sulfuric acid (with an initial content of H 2 SO 4 in an aqueous solution of 50 g / l and the ratio of cinder mass to solution (t: W) = 1: 15, with a constant the temperature of the solution is 50-52 ° C. Then the residue of the cinder leaching was separated from the solution by filtration and calcined at a temperature of 1100 ° C for 2.5 hours in graphite chamotte crucible. The product obtained during calcination - TOK, after cooling, was crushed in a ball mill.

Опытные плавки смесей состоящих из ТМК, ТОК и АП проводились в открытых огнеупорных (алундовых) тиглях с внутренним объемом - 1 дм3, на воздухе. Каждую шихту (по 0.9 кг) загружали в отдельный тигель. Поверх шихты в тигле по центру засыпали запальную смесь (0.05-0,06 кг) состоящую (табл.2) из смеси ТМК и алюминиевого порошка в соотношении ТМК - 65-75 мас.% и ПА - 25-30 мас.% обеспечивающей более высокие температуры ее расплавления. (табл.1, табл.2). На поверхность запальной смеси клали нихромовую проволоку (диаметром 2 мм и длиной 20 мм) подключенную через автотрансформатор к сети переменного тока и нагревали до возникновения в смеси алюминотермического процесса восстановления оксидов железа и титана. Далее этот процесс самопроизвольно распространялся уже за счет тепла экзотермических реакций восстановления оксидов железа и титана на всю запальную смесь и весь объем шихты. Через 1.5-2 минуты от начала алюминотермического процесса продукты плавки в тигле полностью расплавлялись и расслаивались, образуя два слоя: нижний - расплав ферротитана и верхний - расплав шлака. При этом экзотермические реакции в тигле завершались. Полученные расплавы далее кристаллизовали и охлаждали в тигле до температуры 18-20°С путем естественной передачи тепла от расплавов. Затем твердые продукты плавки выгружали из тигля, разделяли на ферротитан и шлак откалыванием по границе их раздела, раздельно взвешивали и определяли по стандартной методике химический состав ферротитана и шлака.Experimental melting mixtures consisting of TMK, TOK and AP were carried out in open refractory (alundum) crucibles with an internal volume of 1 dm 3 in air. Each charge (0.9 kg) was loaded into a separate crucible. An ignition mixture (0.05-0.06 kg) consisting of (Table 2) of a mixture of TMK and aluminum powder in the ratio of TMK - 65-75 wt.% And PA - 25-30 wt.% Providing more than high temperatures of its melting. (table 1, table 2). A nichrome wire (2 mm in diameter and 20 mm long) was connected to the surface of the ignition mixture, connected via an autotransformer to an alternating current network, and heated until an aluminothermic reduction of iron and titanium oxides occurred in the mixture. Further, this process spontaneously spread already due to the heat of exothermic reactions of reduction of iron and titanium oxides to the entire ignition mixture and the entire charge volume. After 1.5-2 minutes from the beginning of the aluminothermic process, the melting products in the crucible completely melted and exfoliated, forming two layers: the lower one is the ferrotitanium melt and the upper one is the slag melt. In this case, the exothermic reactions in the crucible were completed. The resulting melts were then crystallized and cooled in a crucible to a temperature of 18-20 ° C by natural heat transfer from the melts. Then, solid melting products were discharged from the crucible, separated into ferrotitanium and slag by chipping along their interface, separately weighed and the chemical composition of ferrotitanium and slag was determined according to the standard method.

Состав запальной смеси в опытах таблицы 1 был следующий: ТМК: АП 65:35 мас.% в опытах № 2-№ 3, ТМК: АП 70:30 мас.% в опытах № 1, № 4-№ 6, ТМК: АП 65:35 мас.% в опытах № 7-№ 12. Расход запальной смеси в опытах № 2-№ 6 составлял 0.05 кг на плавку, а в опытах № 7-№ 12 - 0.06 кг на плавку. Состав железо-титанового сплава образующегося при плавке запальной смеси определен в опыте № 1 (табл.1).The composition of the ignition mixture in the experiments of table 1 was as follows: TMK: AP 65:35 wt.% In experiments No. 2-No. 3, TMK: AP 70:30 wt.% In experiments No. 1, No. 4-No. 6, TMK: AP 65:35 wt.% In experiments No. 7-No. 12. The consumption of the ignition mixture in experiments No. 2-No. 6 was 0.05 kg for melting, and in experiments No. 7-No. 12 - 0.06 kg for melting. The composition of the iron-titanium alloy formed during the melting of the ignition mixture was determined in experiment No. 1 (table 1).

Таблица 1Table 1 Номер опытаExperience Number Соотношение частей ТМК в переработке: ТМКThe ratio of the parts of TMK in processing: TMK Соотношение компонентов в шихте: ТМК: ТОК: ПА мас.%The ratio of components in the charge: TMK: CURRENT: PA wt.% Содержание титана в ферротитане, мас.%сThe titanium content in ferrotitanium, wt.% With Содержание алюминия в ферротитане, мас.%The aluminum content in ferrotitanium, wt.% Оценка продукта плавки1) Smelting product rating 1) 1one 22 33 мас.%wt.% 1..one.. 9797 00 33 70:0:3070: 0: 30 8.68.6 8.98.9 расплавmelt 2.2. 5151 4646 33 60:15:2560:15:25 14.314.3 6.96.9 расплавmelt 3.3. 6767 30thirty 33 50:25:2550:25:25 25.325.3 7.77.7 расплавmelt 4.four. 7070 2626 4four 47:27:2647:27:26 26.926.9 8.08.0 расплавmelt 5.5. 7575 2121 4four 40:30:3040:30:30 29.429.4 8.48.4 расплавmelt 6.6. 7777 1919 4four 45:36:2445:36:24 -- -- спекspec 7.7. 6363 3434 33 50:20:3050:20:30 22.122.1 9.99.9 расплавmelt 8.8. 7272 2424 4four 50:30:2050:30:20 -- -- спекspec 9.9. 6161 3636 33 55:20:2555:20:25 20.220.2 7.97.9 расплавmelt 10;10; 6868 2929th 33 45:24:3145:24:31 19.719.7 12.612.6 расплавmelt 11.eleven. 7171 2525 4four 40:25:3540:25:35 -- -- спекspec 12.12. 6464 3333 33 55:23:2455:23:24 17.917.9 7.47.4 расплавmelt

Таблица 2table 2 Состав запальной смеси, мас.%The composition of the ignition mixture, wt.% Температура расплава шлака, °СSlag melt temperature, ° С ПримерExample ТМКTMK ПАPA 1one 6060 4040 17201720 22 6565 3535 18201820 33 7070 30thirty 18601860 4four 7575 2525 18401840 55 8080 20twenty 17001700

Как следует из табл.1, опытные плавки шихт характеризовались либо получением расплавов ферротитана и шлака, либо образованием спеков. Последние получались из-за недостатка тепла от экзотермических реакций восстановления алюминием оксидов (в основном железа и титана) ТМК и ТОК. При этом во всех опытах использование запалочной смеси из ТМК и ПА обеспечило начальное развитие алюминотермического процесса в массе шихты. В опытах № 3-5, 7, 9 получен ферротитан с содержанием, мас.%: (20.2-29.4) - Ti, (7.2-9.2) - Al, (2-3) - Si, (0.02-0.03) С, (0.06-0.08) - Р, (0.02-0.03) - S, (0.2-0.4) - V, Mn, менее 0.05% суммы (Mo, Sn, Cu, Zr, Cr), остальное железо, который по содержанию титана и примесей относится к качественному или марочному ферротитану (марке ФТи 25 по ГОСТ 4761-91). При этом среднее извлечение титана из оксидов титана ТМК и ТОК в ферротитан составило 72.4%.As follows from Table 1, the experimental melts of the blends were characterized either by the production of melts of ferrotitanium and slag, or by the formation of cakes. The latter were obtained due to the lack of heat from exothermic reactions of aluminum reduction of the oxides (mainly iron and titanium) of TMK and TOK. Moreover, in all experiments, the use of the hardening mixture of TMK and PA ensured the initial development of the aluminothermic process in the charge mass. In experiments No. 3-5, 7, 9, ferrotitanium was obtained with a content, wt.%: (20.2-29.4) - Ti, (7.2-9.2) - Al, (2-3) - Si, (0.02-0.03) С, (0.06-0.08) - P, (0.02-0.03) - S, (0.2-0.4) - V, Mn, less than 0.05% of the total (Mo, Sn, Cu, Zr, Cr), the rest is iron, which in terms of titanium and impurities refers to high-quality or branded ferrotitanium (grade FTi 25 according to GOST 4761-91). The average extraction of titanium from titanium oxides TMK and TOK into ferrotitanium amounted to 72.4%.

Способ позволяет получить ферротитан за одну технологическую операцию. Это позволяет увеличить эффективность процесса переработки и значительно уменьшить капиталовложения.The method allows to obtain ferrotitanium in one technological operation. This allows you to increase the efficiency of the processing process and significantly reduce investment.

Claims (1)

Способ переработки титаномагнетитового концентрата, включающий его смешивание с углеродистым восстановителем, нагрев и восстановление металлического железа из оксидов железа титаномагнетитового концентрата с получением восстановленного огарка, содержащего металлическую и оксидную фазы на основе железа и диоксида титана, окислительное сернокислотное выщелачивание железа из полученного огарка с получением остатка выщелачивания, прокалку полученного остатка выщелачивания с получением титанового оксидного концентрата, отличающийся тем, что смешиванию с углеродистым восстановителем подвергают часть титаномагнетитового концентрата (ТМК), составляющую 60,5-74,7%, и из которой получают титановый оксидный концентрат (ТОК), который смешивают со второй частью титаномагнетитового концентрата (ТМК), составляющей 36,7-22%, и порошком алюминия (ПА) при следующем соотношении компонентов, мас.%: ТМК 40-55, ТОК 20-30, ПА 25-30, загружают в плавильную печь полученную шихту, на поверхность которой засыпают запальную смесь, состоящую из третьей части титаномагнетитового концентрата (ТМК), составляющую 2,7-3,3%, и порошка алюминия (ПА), которые смешивают при следующих соотношениях компонентов, мас.%: ТМК 65-75, ПА 25-35, нагревают поверхность запальной смеси до начала самопроизвольного алюминотермичекого процесса с последующим расплавлением шихты и разделением на ферротитан и шлак, которые сливают и кристаллизуют. A method of processing a titanomagnetite concentrate, including mixing it with a carbon reducing agent, heating and recovering metallic iron from iron oxides of a titanomagnetite concentrate to obtain a reduced cinder containing metal and oxide phases based on iron and titanium dioxide, oxidative sulfuric acid leaching of iron from the cinder obtained to obtain a leach residue , calcining the obtained leach residue to obtain a titanium oxide concentrate, characterized I mean that a part of titanomagnetite concentrate (TMK), comprising 60.5-74.7%, is subjected to mixing with a carbon reducing agent, and from which a titanium oxide concentrate (TOC) is obtained, which is mixed with the second part of titanomagnetite concentrate (TMK), component 36 , 7-22%, and aluminum powder (PA) in the following ratio of components, wt.%: TMK 40-55, TOK 20-30, PA 25-30, load the resulting mixture into the melting furnace, onto the surface of which the ignition mixture is filled, consisting of the third part of titanomagnetite concentrate (TMK), 2.7-3.3%, and aluminum powder (PA), which are mixed at the following ratios of components, wt.%: TMK 65-75, PA 25-35, heat the surface of the ignition mixture until a spontaneous aluminothermic process begins, followed by melting charge and separation into ferrotitanium and slag, which are drained and crystallized.
RU2009144430A 2009-11-30 2009-11-30 Method of processing titanium-magnetite concentrate RU2410449C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144430A RU2410449C1 (en) 2009-11-30 2009-11-30 Method of processing titanium-magnetite concentrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144430A RU2410449C1 (en) 2009-11-30 2009-11-30 Method of processing titanium-magnetite concentrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2410449C1 true RU2410449C1 (en) 2011-01-27

Family

ID=46308421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009144430A RU2410449C1 (en) 2009-11-30 2009-11-30 Method of processing titanium-magnetite concentrate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2410449C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492262C1 (en) * 2012-04-20 2013-09-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of making titanium slag in ore furnace
RU2497970C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Игорь Михайлович Шатохин Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying
CN105907968A (en) * 2016-05-05 2016-08-31 朱鸿民 Method of extracting iron and titanium with ferrotitanium compound minerals as raw material and filtering equipment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB442853A (en) * 1934-05-15 1936-02-17 Wacker Chemie Gmbh Improvements in the manufacture of titanates from titanium ores rich in iron
SU1027258A1 (en) * 1982-03-15 1983-07-07 Институт Металлургии Им.А.А.Байкова Charge for producing ferrotitanium
UA30831U (en) * 2007-12-03 2008-03-11 Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Титана Method for ferrotitanium smelting from iron-titanium concentrate
RU2325456C2 (en) * 2006-06-05 2008-05-27 ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" Stock for ferrotitanium production
RU2338805C2 (en) * 2006-10-27 2008-11-20 Алексей Игоревич Носенков Method of alumino-thermal production of ferro-titanium

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB442853A (en) * 1934-05-15 1936-02-17 Wacker Chemie Gmbh Improvements in the manufacture of titanates from titanium ores rich in iron
SU1027258A1 (en) * 1982-03-15 1983-07-07 Институт Металлургии Им.А.А.Байкова Charge for producing ferrotitanium
RU2325456C2 (en) * 2006-06-05 2008-05-27 ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" Stock for ferrotitanium production
RU2338805C2 (en) * 2006-10-27 2008-11-20 Алексей Игоревич Носенков Method of alumino-thermal production of ferro-titanium
UA30831U (en) * 2007-12-03 2008-03-11 Государственный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Титана Method for ferrotitanium smelting from iron-titanium concentrate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПОПОВ И.О. и др. Технология доводки и гидрометаллургической переработки хибинского высокотитанистого титаномагнетита. Обогащение руд. - М.: Руда и металлы, 2004, №1, с.25-27. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492262C1 (en) * 2012-04-20 2013-09-10 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of making titanium slag in ore furnace
RU2497970C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Игорь Михайлович Шатохин Method for obtaining titanium-containing alloy for steel alloying
CN105907968A (en) * 2016-05-05 2016-08-31 朱鸿民 Method of extracting iron and titanium with ferrotitanium compound minerals as raw material and filtering equipment
CN105907968B (en) * 2016-05-05 2017-12-12 朱鸿民 A kind of method and filter plant that iron, titanium are extracted using ferrotianium grandidierite as raw material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2518860C2 (en) Titanium-enriched ilmenite residue, its application and method of obtaining titanium pigment
CN107083485B (en) A kind of method of comprehensive utilization of alumina laterite
JP2022529477A (en) Method for Preparing Precursor Compound for Lithium Battery Positive Electrode
CN111286653B (en) A kind of method for producing magnesium-lithium alloy by vacuum aluminothermic reduction
CN103045928A (en) Method for producing ferrovanadium by aluminothermic process
KR101029368B1 (en) Method for producing ferro molybdenum from molybdenite
JPS63500873A (en) Vanadium slag and its manufacturing method
EP4279453A2 (en) Process for the production of commercial grade silicon
RU2410449C1 (en) Method of processing titanium-magnetite concentrate
US4169722A (en) Aluminothermic process
AU759721B2 (en) Method of smelting copper sulfide concentrate
CN109112333B (en) A method for preparing titanium-iron alloy by carbothermal reduction-self-propagation
JP2001323329A (en) Chromium-containing metal and method for producing the same
RU2506338C1 (en) Charge and method for aluminothermic production of ferromolybdenum using it
RU2455379C1 (en) Method to melt low-carbon manganiferous alloys
CN111041240B (en) Method for preparing ferrotitanium alloy by using perovskite concentrate as raw material
RU2608936C2 (en) Mixture and method for aluminothermic production of ferrotitanium using same
CN113430398B (en) A kind of JCr98 grade metallic chromium containing vanadium element and preparation method thereof
RU2338805C2 (en) Method of alumino-thermal production of ferro-titanium
RU2329322C2 (en) Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite
WO2024100852A1 (en) Aluminum alloy production method
RU2374349C1 (en) Method of smelting of vanadium-bearing alloys
CN106115703B (en) A kind of method that macrocrystalline tungsten carbide is directly prepared with tungsten ore
RU2549820C1 (en) Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys
RU2102516C1 (en) Method of preparing ferrotitanium

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161201