» » Плавка пудожгорского титаномагнетитового концентрата на высокочастотном генераторе
03.02.2015

Высокочастотная плавильно-закалочная установка типа ЛГПЗ-30 предназначается для плавки руд и металлов. Она состоит из высокочастотного генератора мощностью 30 кВА, индукционной печи и высокочастотного понизительного трансформатора для закалочного контура. Высокочастотный генератор снабжен силовым масляным трансформатором, подключающимся в сеть 380 В. Генераторная лампа, батарея конденсаторов, высокочастотный трансформатор закалочного контура, индукционная печь и индуктор закалочного контура имеют водяное охлаждение. Управление установкой производится с пульта.
Нагрев шихты осуществляли при рабочем режиме: напряжение 12 кВ, анодный ток 2,5 А, графитовый тигель обеспечивал необходимую температуру процесса плавки (1500—1600°С). Учитывая, что в процессе плавки со стенок тигля попадает значительное количество углерода в шихту, расход восстановителя — нефтяного кокса, содержащего 94% С, подирали опытным путем. Концентрат и восстановитель (сухие) перемешивали и загружали в графитовый тигель. После расплавления шихты но ходу плавки отбирали пробу чугуна и шлака.
Плавки пудожгорского концентрата проводили с навеской шихты в 2,2 кг. Количество восстановителя при этом, учитывая углеродистый материал тигля, было задано в размере 0,7 стехиометрически необходимого. Наблюдение за ходом плавки выявило одну характерную особенность: концентрат оказался весьма чувствительным к избытку восстановителя, поэтому необходимо соблюдение очень точной его дозировки в шихту и всемерного сокращения продолжительности плавки.
В пробе шлака, отобранной через 15 мин после расплавления шихты, содержалось 19,5% FeO, через 25 мин — 7,1% FeO и в шлаке через 50 мин (выпуск металла и шлака) содержалось 5,43% FeO; 60,08% ТiO2 и 1,7%V2О5. Выход металла составил 55,35%, а шлака — 15,65% (от исходного количества концентрата) . Снижение восстановителя до 0,5% от стехиометрии позволило восстановить оксиды железа до желаемого предела и получить полное расплавление шихты. Процесс восстановления оксида железа (Il) в оксидном расплаве протекал следующим образом: в момент расплавления содержание FeO было 35,6%, через 20 мин — 14,45%, через 40 мин — 10,04%, на выпуске — 6,16%, при этом содержание TiO2 — 59% и V2O5 — 1,90%. Выход чугуна составил 55%, а шлака — 16,6%. При указанном расходе восстановителя наблюдалось заметное улучшение физических свойств шлака — его жидкоподвижности; однако она сохранилась устойчиво до половины длительности плавки. Во втором полупериоде вновь наступило загустевание шлака, как и в первой плавке, что свидетельствовало о некотором избытке восстановителя в расплаве.
На третью плавку количество восстановителя было уменьшено до 0,4% стехиометрически необходимого, и это способствовало увеличению времени, в течение которого шлак сохранял свою жидко подвижность (около 3/4 периода от момента расплавления до выпуска шлака).
Восстановление оксида железа (II) в шлаке характеризуется следующими данными: в момент расплавления шихты содержание FeO было 46,5%, через 15 мин — 23,7%, через 20 мин — 8,2%, через 40 мин — 6,77%, в момент выпуска — 4,23% при содержании в нем TiO2 61%и V2O5 1,14%. Выход чугуна при этом был равен 56,2%, а шлака — 17,5%. Последующие две балансовые плавки проводились с увеличением навески концентрата до 4 кг, при этом количество восстановителя оставалось прежним — 0,4 стехиометрически необходимого. Плавки прошли успешно. Шлаки на протяжении всего периода с начала расплавления шихты до выпуска (около 50 мин) сохраняли полную жидкоподвижность и без затруднения выливались из тигля. Это объясняется в первую очередь созданием условий, препятствующих первовосстановлению шлака при плавке его в графитовом тигле.
Полученные шлаки содержали соответственно 58,37 и 60,3% TiO2; 7,0 и 5,03% FeO. Выход чугуна составил 56,4 и 58,5% при выходе, шлака — 18,75 и 22,5%. Подводя общий итог проведенной серии бесфлюсовых плавок в части получения ишаков, следует отметить, что выход шлака не превышает 22,5%, а содержание диоксида титана было как никогда высоким для плавки пудожгорских титаномагнетитов. Такие шлаки несомненно представляют ценность для химической переработки.
Всего в индукционной печи было проведено пять плавок и проплавлено 15 кг концентрата. Полный анализ усредненной партии полученного шлака (2700 кг) был следующий (в %) : TiO2 — 59,2; FeO — 5,9; SiO2 — 15,2; Al2O3 — 7,4; CaO — 5,6; MgO — 4,9; V2O5 — 1,7.
He менее важным, чем титановый шлак, продуктом плавки пудожгорского титаномагнетитового концентрата является чугун, содержащий также количества ванадия, которые делают экономически эффективной переработку этого чугуна путем продувки его в конвертерах.
Выход чугуна при бесфлюсовых плавках титаномагнетитового концентрата находился в пределах 55—58,5% (от веса исходного концентрата), что согласуется с расчетными данными. Восстановление оксидов железа прошло более полно, чем задались при расчете шихты. Полнота восстановления железа оценивается более чем в 97,1%.
Восстановление ванадия в чугун в случае бесфлюсовой плавки в значительной степени зависит от содержания FeO в оксидном расплаве. Получение ванадиевого чугуна, содержащего 0,7—0,8% V, при бесфлюсовой плавке не представляет особых затруднений, степень перехода в чугун — 69,4—76,8%, что лучше указанного показателя, полученного при флюсовой плавке пудожгорского агломерата.