Ferrotitaniumproduktion: råmaterialer, genvinding og grundlæggende teknologiske metoder

Ferrotitanium (FeTi)fremstilles af titaniumholdige råvarer, som efter reduktion bruges til at fremstille en legering af jern og titanium. Hovedtyperne af udgangsmaterialer ertitanium jernmalm (ilmenit, FeTiO₃),rutil (TiO₂)Ogtitanium skrot, herunder titanium og titanlegeringer såsom Ti-V-Al. I modsætning til oxidråmaterialer kræver titaniumskrot ikke kemisk reduktion og kan behandles ved smeltning.

Valget af reduktionsmiddel har stor betydning for kvaliteten af ​​det endelige ferrotitanium.TiO2 er et kemisk stabilt oxidDerfor fører forskellige reduktionsprocesser til forskellige produkter og kræver tilsvarende procesbetingelser.

1. Reduktion af TiO2 med carbon

Under bedringTiO2 carbonVed høje temperaturer er det ikke muligt direkte at opnå titaniummetal. I stedet dannes dettitaniumcarbid (TiC).

Derfor kan kulstofmetoden føre til at opnåferrotitanium med højt kulstofindhold. Det høje kulstofindhold begrænser brugen af ​​dette materiale i stålfremstillingsprocesser, hvor C-indholdet skal kontrolleres nøje.

Det er grunden til, at den kulstof-termiske proces har sine begrænsninger sammenlignet med den aluminotermiske metode.

2. Silicium termisk reduktion af TiO2

GenopretningTiO2 siliciumi sig selv er svært. Dog tilføjerCaO som fluxfremmer reduktionsreaktionen.

I dette tilfælde kan titanium og silicium dannes stabiletitansiliciderDerfor er det resulterende ferrotitanium karakteriseret ved et højere siliciumindhold.

Den termiske siliciumproces kan således bruges til at fremstille ferrotitanium, når et vist niveau af silicium i slutproduktet er acceptabelt.

3. Aluminotermisk reduktion

Aluminiumi stand til at reducere TiO2 til dannelse af titanium. Men for at reaktionen kan forløbe med succes, er det vigtigt at opretholde det korrekte forhold mellem reduktionsmiddel og råmateriale.

Hvis mængden af ​​aluminium er under det beregnede støkiometriske niveau, kan der dannes betydelige mængder.TiO.

TiO er en mere stabil forbindelse end TiO2, og dens yderligere reduktion med aluminium er vanskelig. I dette tilfælde kan TiO passere ind i slaggen og interagere med oxidkomponenter, herunderA1203 og Si02.

Derfor anvendes det i den aluminiumtermiske procesCaO. Det fremmer dannelsen af ​​et passende slaggesystem og hjælper med at forhindre uønsket ophobning af TiO i slaggen, samtidig med at det fremmer mere fuldstændig genvinding af titaniumholdige råmaterialer.

4. Hvorfor er ilmenit mere praktisk at genoprette end rent TiO₂?

Når man sammenligner forskellige typer råvarer, en vigtig fordelilmenit (FeTiO₃)er, at dens aluminotermiske reduktion er lettere end reduktionen af ​​rent TiO2.

Tilsætning af CaO har en lignende positiv effekt på processen, fremmer dannelsen af ​​en passende slaggefase og forbedrer genvindingsbetingelserne.

Det er derforaluminotermisk reduktion af titaniumkoncentratbetragtes som den vigtigste industrielle rute for produktion af ferrotitanium.

Det resulterende produkt er anderledeslavt kulstofindholddog kan indholdet af aluminium og silicium være højere. Derfor, når du vælger ferrotitanium, er det nødvendigt at tage hensyn til ikke kun Ti-indholdet, men også niveauerneAl, Si og Ci overensstemmelse med kravene til en bestemt stålkvalitet.

5. Grundlæggende metoder til produktion af ferrotitanium

Baseret på egenskaberne ved reduktionsreaktioner kan industriel produktion af ferrotitanium opdeles i fire hovedområder:

Aluminotermisk metode

Anvendes som reduktionsmiddelaluminiumog CaO anvendes til at danne et passende slaggesystem.

Hovedtræk:

• lavt kulstofindhold;
• relativt højt aluminiumindhold;
• muligvis øget siliciumindhold;
• almindeligt anvendt til fremstilling af ferrotitanium til stålfremstilling.

Elektrosilicium-termisk metode

I denne proces udføres restaurering med deltagelse afsilicium i en elektrisk ovn. Anvendelsen af ​​CaO fremmer reduktionsreaktionen.

Hovedegenskaben ved produktet er evnen til at opnåferrotitanium med højt siliciumindhold.

Elektrocarbon-termisk metode

Anvendes som reduktionsmiddelkulstof, og processen udføres ved høj temperatur i en elektrisk ovn.

Da reduktionen af ​​TiO2 med carbon er ledsaget af dannelsenTiC, kan slutproduktet have et højere kulstofindhold.

Omsmeltning af titaniumskrot

Titaniumskrot og affald af titanlegeringer, herunder materialer baseret påTi-V-Al, kræver ikke oxidreduktion.

Sådanne råvarer kan forarbejdes afomsmeltning, som tillader titaniumholdige materialer at blive returneret til produktionscyklussen.

6. Sammenligning af hovedmetoder

Således påvirker valget af teknologi direkte den kemiske sammensætning af ferrotitanium. Hvis kulstofindholdet skal minimeres, kan den aluminotermiske proces være fordelagtig. Hvis et vist indhold af silicium eller kulstof er acceptabelt, kan andre metoder også anvendes afhængigt af kravene til slutproduktet.

7. Hvad skal man kigge efter, når man vælger ferrotitanium?

For stålproducenter er det ikke nok kun at overveje det nominelle titaniumindhold. Ved køb af ferrotitanium er det nødvendigt at kontrollere den fulde kemiske sammensætning af materialet, herunder:

• Ti - titanium indhold;
• Al - aluminiumindhold;
• Si - siliciumindhold;
• C - kulstofindhold;
• P - fosforindhold;
• S- svovlindhold.

Det er også nødvendigt at blive enigestørrelse på stykker, emballagekrav og batchkontrolbetingelser.

For kritiske stålfremstillingsprocesser anbefales det at anmode om et analysecertifikat for hver batch for at sikre, at den kemiske sammensætning er stabil, og at materialet opfylder kravene til den specifikke stålkvalitet.

Konklusion

Produktionferrotitaniumbaseret på genvinding af titaniumholdige oxider eller forarbejdning af metaltitaniumskrot. OpførselTiO2når den interagerer med forskellige reduktionsmidler, bestemmer den egenskaberne for hver produktionsrute.

Kulstofreduktion producererTiC, hvilket fører til øget kulstofindhold. Silicium termisk reduktion ved hjælp af CaO kan føre til dannelse af ferrotitanium med øget siliciumindhold. Ved aluminotermisk reduktion er kontrol med mængden af ​​aluminium og brugen af ​​CaO vigtigt for at forhindre dannelse og ophobning af TiO i slaggen.

Sidenilmenit (FeTiO₃)reduceres lettere af aluminium end rent TiO₂,aluminotermisk metodeer den vigtigste industrielle metode til fremstilling af ferrotitanium. Sammen med det bruges deelektrosilicium-termiske, elektrocarbon-termiske metoder og omsmeltning af titaniumskrot.

I sidste ende er valget af produktionsmetode bestemt af det nødvendige indholdTi, Al, Si og C, råvarens egenskaber og kravene til den endelige anvendelse af ferrotitanium.