» » Плавка пудожгорского титаномагнетитового концентрата в 80 кВа-электропечи
03.02.2015

Исследования, проведенные при плавке в индукционной печи, показали высокую чувствительность концентрата к избытку восстановителя и возможность получения ванадиевых чугунов с хорошим извлечением ванадия при бесфлюсовой плавке титаномагнетитов. Эти исследования позволили перейти к организации процесса бесфлюсовой плавки в электропечи. Исследования были проведены в двухэлектродной однофазной 80 кВА-электропечи, которая питалась от силового трансформатора типа ОСУ-80 мощностью 80 кВА. Напряжение с высокой стороны составляет 380 В, ток — 210 А, напряжение с низкой стороны — 44,7 В, ток — 1728 А. При рабочем режиме электроплавки средняя величина тока составляет около 1500 А, что обеспечивало температуру расплава 1600—1700°С. Печь состоит из следующих основных частей: сварного металлического кожуха размером 850 X 950 X 650 мм, металлической рамы, механизма подъема электродов с редуктором и электродвигателем, электродержателей. Мощность электродвигателя на каждый электрод — 0,5 кВА. Ход электродов — 600 мм. Число электродов — 2, диаметр их — 75 мм, расстояние между ними по осям — 150 мм. Глубина ванны — 400 мм при размере ее в плане 250 X 360 мм.
Шихта перед плавкой состояла из концентрата и восстановителя (нефтяного кокса), которые перемешивали вручную и использовали в порошкообразном виде. Плавки были начаты с малой загрузки шихты: 20 кг концентрата и 3,7 кг коксика. Затем дополнительно было загружено 10 кг концентрата.
Однако нормальная работа электропечи без резких колебаний нагрузки началась лишь после того, как в печь было загружено еще 30 кг концентрата и 5,5 кг нефтяного кокса. Контроль за ходом плавки осуществляли посредством отбора проб шлака на пруток. Несмотря на внешне благоприятный ход процесса плавки, не удалось избежать перевосстановления оксидов титана в шлаке, так как из-за ограниченного количества концентрата не удалось подобрать шихтовку по восстановителю.
Характерный состав титанового шлака приведен ниже (в %):
Плавка  пудожгорского титаномагнетитового концентрата в 80 кВа-электропечи

Несмотря на имеющиеся колебания в содержании диоксида титана и оксида железа (II) и ряд неполадок чисто технического характера, проведенная плавка показала принципиальную возможность осуществления в дуговой электропечи бесфлюсовой плавки пудожгорского титаномагнетитового концентрата. Чугун этих плавок содержал 1,02% V. Степень перехода ванадия в чугун составила 79%.
Вторая кампания плавок в дуговой печи была проведена на партии титаномагнетитового концентрата, содержащего 55,02% Feобщ; 16,9% TiO2 и 0,9% V2O5.
Предварительно с целью разогрева печи была проведена плавка 70 кг иршинского ильменитового концентрата. После выпуска чугуна и шлака, прошедшего нормально, в горячую печь была произведена загрузка 65 кг пудожгорского концентрата и 12 кг восстановителя. Общая продолжительность плавки составила примерно 3 ч. Режим работы печи был спокойным, без резких колебаний нагрузки. По ходу плавки производили систематический отбор шлака, что позволяло следить за восстановлением оксида железа (II). В конце третьего часа шлак очередной пробы имел отчетливо выраженный кремовый цвет поверхности, свидетельствовавший о завершении процесса восстановления FeO в расплаве. Был произведен выпуск. Из печи вышло 25 кг металла, а шлак из-за слабого прогрева был оставлен в печи. Содержание ванадия в чугуне составило 0,8%.
Вторая порция шихты того же состава и в том же количестве была загружена в ванну, содержащую шлак предыдущего выпуска. Продолжительность плавки составила 2 ч 40 мин. Так как шлак из первой порции шихты был оставлен в печи, то после второй загрузки печь была переполнена расплавом. Поэтому приходилось время от времени отключать печь и производить отбивку застывающих в верхней части корок шлака. Электрический режим оставался спокойным. Выпуск плавки прошел удовлетворительно. Был выпущен металл второй порции шихты и общий шлак. Масса чугуна составила 35 кг, шлака - 28 кг. В шлаке содержалось 58% TiO2, 12% FeO и 1,5% V2O5.
Таким образом, приведенные выше результаты по бесфлюсовой плавке пудожгорского концентрата как в индукционной печи, так и в 80 кВА однофазной электропечи показали полную возможность организации такого процесса и в более крупном масштабе. Полученные опытные данные хорошо согласуются с расчетными по выходу чугуна, шлака и его составу. Значительное отличие составляет только расход электроэнергии, который оказался почта вдвое больше расчетного (2300 против 1265 кВт*ч на 1 т концентрата). Большой расход электроэнергии объясняется тем, что плавки проводились на небольшой электропечи с большими тепловыми потерями и периодическим процессом.
Технологические показатели несомненно могут быть улучшены при использовании подготовленной шихты. Это было показано последующими исследованиями по предварительному восстановлению концентрата во вращающейся печи с последующей плавкой его в электропечи. При этом удельный расход электроэнергии был снижен в 1,5—2 раза.
Результаты этих исследований показали эффективность бесфлюсовой плавки пудожгорского концентрата.
В результате проведенных технологических исследований разработана технология бесфлюсовой плавки, заключающаяся в том, что пудожгорский титаномагнетитовый концентрат и восстановитель в виде подготовленной шихты плавится в электропечи без введения флюса. Содержание в шихте восстановителя не должно превышать определенного количества, обеспечивающего получение шлака с 4—7% FeO. При бесфлюсовой плавке достигается степень восстановления ванадия в чугун 77—79% при восстановлении железа не менее 97%, при этом выход чугуна составляет 54—56%, а шлака 23-28% от массы концентрата. Электрический режим процесса бесфлюсовой плавки в 80 кВА однофазной двухэлектродной электропечи не вызывает сомнений в организации подобного процесса в мощных электропечах. Бесфлюсовая плавка пудожгорского титаномагнетитового концентрата позволила поднять концентрацию диоксида титана в шлаках до 58—61%. Химическая переработка титанового шлака с таким содержанием диоксида титана несомненно позволит получить более высокие показатели, чем шлаков от флюсовой плавки.