» » Продукты плавки титана
28.04.2015

Шлак

В зависимости от состава исходною сырья шлак с содержанием 80% и выше TiO2 может быть получен при плавке как без флюсов, так и с флюсами.
На состав получаемого шлака особенно влияет соотношение содержания различных окислов в ильменитовом концентрате. Так, например, концентрат с содержанием 45% TiO2 и большого количества окислов железа при небольшом содержании остальных окислов позволяет получить шлак более богатый по титану, чем концентрат, содержащий 55% ТiO2, малое количество окислов железа и значительное количество невосстанавливаемых окислов — Al2O3 и др. При плавке неокускованного ильменитового концентрата среди причин, влияющих на содержание двуокиси титана в шлаке, важную роль играет продолжительность выдерживания шлака в электропечи, что находится в прямой связи с расходом энергии. При плавке на печи средней мощности неокускованной шихты можно считать, что увеличение содержания двуокиси титана на 1% в интервале от 75 до 80% TiO2 вызывает повышение удельного расхода энергии в среднем на 80—90 квт*ч/т шлака; соответственно в интервале от 80 до 85% TiO2 увеличение удельного расхода энергии составит 100—120 квт*ч/т на каждый процент.
При плавке брикетов прямой зависимости между содержанием титана в шлаке и расходом энергии не может быть, так как в данном случае характер восстановительного процесса совсем иной, высокое содержание титана в шлаке не требует длительной его выдержки в печи и достигается при значительно более низком расходе энергии.
После выпуска из печи титанового шлака во время его охлаждения во многих случаях замечено явление растрескивания, расслаивания на чешуйки и рассыпания на мелкие частицы. Исследованиями советских ученых была показана связь этого явления с окислением низших окислов титана на воздухе в определенном интервале температур. В рассыпавшейся части обнаружено значительное количество рутила и установлено, что содержание титана в ней меньше на 5—9% по сравнению со средней пробой, отобранной из жидкого шлака при выпуске.
Содержание закиси железа в шлаке является одной из важнейших его характеристик. Температура плавления шлаков, содержащих 80—82% TiO2 и 1,5—3,0% FeO, полученных из брикетированной шихты, находится в пределах 1450—1650° и зависят от содержания низших окислов титана (с повышением содержания Ti2O3 и TiO температура плавления также повышается).
Получить шлак без железа или с содержанием его менее 1 % при плавке железо-титановых концентратов практически невозможно. При избытке восстановителя, который должен способствовать снижению содержания железа, шлак становится менее текучим и возможность полного отделения корольков железа снижается. Минимальное содержание железа остается приблизительно одинаковым во всех случаях.
Зависимость степени извлечения от содержания различных примесей в шлаке, а также от фазового состава и условий кристаллизации пока не установлена.
Для переработки на тетрахлорид следует считать более благоприятным шлак, в котором осталось минимальное количество железа и количество прочих примесей составляет небольшую величину при высоком содержании окислов титана.
Чугун

Рациональное использование чугуна, получаемого при производстве титановых шлаков, существенно для экономики процесса.
При восстановлении ильменитовых концентратов в большинстве случаев получается малоуглеродистый легированный чугун. Этот продукт может быть использован для переработки на сталь или в качестве литейного чугуна — с дополнительной термической обработкой или без нее.
Состав и свойства чугуна, получаемого при восстановительной плавке, зависят от природы и состава ильменитового концентрата, восстановителя, флюсов и условий плавки.
В табл. 10 приведены некоторые данные о составе чугуна, выплавленного из разных концентратов.
Продукты плавки титана

Легированный чугун отличается очень высокой твердостью и при значительном содержании титана — серебристым изломом. Содержание серы в чугуне зависит главным образом от содержания ее в исходных материалах, добавка извести в шихту снижает содержание серы в чугуне. В некоторых случаях (завод в Сореле, Канаде) содержание серы в металле снижают с помощью извести в специальных рафинировочных электрических печах. Для подачи флюса и для перемешивания ванны применяется азот. Пыле-газовая смесь вводится в ванну через сопло. Содержание серы в чугуне при этом снижается в среднем с 0,61 до 0,04%. Рафинированная сталь содержит: 98,5% Fe, 1,19% С, 0,15% Si, 0,03% Р, 0.04% S1 0,8% Cr. Для рафинирования 1 т стали расходуется 65 кг CaQ, 13,4 кг угля и 9 кг песка. При плавке ильменитового концентрата на 1 т полученного титанового шлака приходится 0,75—0,4 т чугуна в зависимости от состава исходного концентрата.
По литературным данным, в Японии при использовании титаномагнетитов при производстве 1 т металлического титана выход чугуна составляет 10 г и получается 6 т бедного (менее 50% TiO2) шлака.
Свойства чугуна, получаемого при восстановительной плавке ильменитовых концентратов, и способы его использования изучены недостаточно и требуются дальнейшие исследования.