Cynhyrchu Ferrotitanium: deunyddiau crai, adferiad a dulliau technolegol sylfaenol

Ferrotitaniwm (FeTi)yn cael ei gynhyrchu o ddeunyddiau crai sy'n cynnwys titaniwm, sydd, ar ôl eu lleihau, yn cael eu defnyddio i gynhyrchu aloi haearn a thitaniwm. Y prif fathau o ddeunyddiau cychwyn ywmwyn haearn titaniwm (ilmenite, FeTiO₃),rutile (TiO₂)Acsgrap titaniwm, gan gynnwys titaniwm ac aloion titaniwm megis Ti-V-Al. Yn wahanol i ddeunyddiau crai ocsid, nid oes angen gostyngiad cemegol ar sgrap titaniwm a gellir ei brosesu trwy doddi.

Mae'r dewis o asiant lleihau yn bwysig iawn ar gyfer ansawdd y ferrotitaniwm terfynol.Mae TiO₂ yn ocsid sy'n sefydlog yn gemegolFelly, mae prosesau lleihau gwahanol yn arwain at wahanol gynhyrchion ac mae angen amodau proses cyfatebol arnynt.

1. Lleihau TiO₂ â charbon

Yn ystod adferiadTiO₂ carbonAr dymheredd uchel, nid yw'n bosibl cael metel titaniwm yn uniongyrchol. Yn lle hynny, mae'n cael ei ffurfiotitaniwm carbid (TiC).

Felly, gall y dull carbon arwain at gaelferrotitanium gyda chynnwys carbon uchel. Mae'r cynnwys carbon uchel yn cyfyngu ar y defnydd o'r deunydd hwn mewn prosesau gwneud dur lle mae'n rhaid rheoli'r cynnwys C yn llym.

Dyna pam mae gan y broses carbon-thermol ei chyfyngiadau o gymharu â'r dull aluminothermig.

2. Gostyngiad thermol silicon o TiO₂

AdferiadTiO₂ siliconyn ei hun yn anodd. Fodd bynnag, gan ychwaneguCaO fel fflwcsyn hyrwyddo'r adwaith lleihau.

Yn yr achos hwn, gall titaniwm a silicon ffurfio sefydlogsilicad titaniwmFelly, nodweddir y ferrotitanium canlyniadol gan gynnwys silicon uwch.

Felly, gellir defnyddio'r broses thermol silicon i gynhyrchu ferrotitanium pan fydd lefel benodol o silicon yn y cynnyrch terfynol yn dderbyniol.

3. Gostyngiad aluminothermig

Alwminiwmyn gallu lleihau TiO₂ i ffurfio titaniwm. Fodd bynnag, er mwyn i'r adwaith fynd rhagddo'n llwyddiannus, mae'n bwysig cynnal y gymhareb gywir o asiant lleihau a phorthiant.

Os yw swm yr alwminiwm yn is na'r lefel stoichiometrig a gyfrifwyd, gellir ffurfio symiau sylweddol.TiO.

Mae TiO yn gyfansoddyn mwy sefydlog na TiO₂, ac mae'n anodd ei leihau ymhellach ag alwminiwm. Yn yr achos hwn, gall TiO basio i'r slag a rhyngweithio â chydrannau ocsid, gan gynnwysAl₂O₃ a SiO₂.

Felly, yn y broses aluminothermig fe'i defnyddirCaO. Mae'n hyrwyddo ffurfio system slag addas ac yn helpu i atal cronni digroeso o TiO yn y slag, tra'n hyrwyddo adferiad mwy cyflawn o ddeunyddiau crai sy'n cynnwys titaniwm.

4. Pam mae ilmenite yn fwy cyfleus i'w adfer na TiO₂ pur?

Wrth gymharu gwahanol fathau o ddeunyddiau crai, yn fantais bwysigilmenite (FeTiO₃)yw bod ei ostyngiad aluminothermig yn haws na gostyngiad TiO₂ pur.

Mae ychwanegu CaO yn cael effaith gadarnhaol debyg ar y broses, gan hyrwyddo ffurfio cyfnod slag priodol a gwella'r amodau adfer.

Dyna pamgostyngiad aluminothermig o ganolbwyntio titaniwmyn cael ei ystyried fel y prif lwybr diwydiannol ar gyfer cynhyrchu ferrotitaniwm.

Mae'r cynnyrch canlyniadol yn wahanolcarbon isel, fodd bynnag, efallai y bydd y cynnwys alwminiwm a silicon yn uwch. Felly, wrth ddewis ferrotitanium, mae angen ystyried nid yn unig y cynnwys Ti, ond hefyd y lefelauAl, Si a Cyn unol â gofynion gradd dur penodol.

5. Dulliau sylfaenol o gynhyrchu ferrotitanium

Yn seiliedig ar nodweddion adweithiau lleihau, gellir rhannu cynhyrchiad diwydiannol ferrotitanium yn bedwar prif faes:

Dull aluminothermig

Wedi'i ddefnyddio fel asiant lleihaualwminiwm, a defnyddir CaO i ffurfio system slag addas.

Prif nodweddion:

• cynnwys carbon isel;
• cynnwys alwminiwm cymharol uchel;
• cynyddu cynnwys silicon o bosibl;
• a ddefnyddir yn eang i gynhyrchu ferrotitanium ar gyfer gwneud dur.

Dull electrosilicon-thermol

Yn y broses hon, mae adferiad yn cael ei wneud gyda chyfranogiadsilicon mewn ffwrnais drydan. Mae'r defnydd o CaO yn hyrwyddo'r adwaith lleihau.

Prif nodwedd y cynnyrch yw'r gallu i gaelferrotitanium gyda chynnwys silicon uchel.

Dull electrocarbon-thermol

Wedi'i ddefnyddio fel asiant lleihaucarbon, a chynhelir y broses ar dymheredd uchel mewn popty trydan.

Ers y gostyngiad o TiO₂ gan garbon yn cyd-fynd â ffurfioTiC, efallai y bydd gan y cynnyrch terfynol gynnwys carbon uwch.

Sgrap titaniwm remelting

Sgrap titaniwm a gwastraff o aloion titaniwm, gan gynnwys deunyddiau yn seiliedig arTi-V-Al, nid oes angen gostyngiad ocsid.

Gellir prosesu deunyddiau crai o'r fath ganremeling, sy'n caniatáu i ddeunyddiau sy'n cynnwys titaniwm gael eu dychwelyd i'r cylch cynhyrchu.

6. Cymharu'r prif ddulliau

Felly, mae'r dewis o dechnoleg yn effeithio'n uniongyrchol ar gyfansoddiad cemegol ferrotitanium. Os oes angen lleihau'r cynnwys carbon, gall y broses aluminothermig fod yn fanteisiol. Os yw cynnwys silicon neu garbon penodol yn dderbyniol, gellir defnyddio dulliau eraill hefyd yn dibynnu ar y gofynion ar gyfer y cynnyrch terfynol.

7. Beth i edrych amdano wrth ddewis ferrotitanium?

Ar gyfer gwneuthurwyr dur, nid yw'n ddigon ystyried y cynnwys titaniwm enwol yn unig. Wrth brynu ferrotitanium, mae angen gwirio cyfansoddiad cemegol llawn y deunydd, gan gynnwys:

• Ti - cynnwys titaniwm;
• Al - cynnwys alwminiwm;
• Si- cynnwys silicon;
• C - cynnwys carbon;
• P - cynnwys ffosfforws;
• S- cynnwys sylffwr.

Mae angen cytuno hefydmaint y darnau, gofynion pecynnu ac amodau rheoli swp.

Ar gyfer prosesau gwneud dur critigol, argymhellir gofyn am dystysgrif dadansoddi ar gyfer pob swp i sicrhau bod y cyfansoddiad cemegol yn sefydlog a bod y deunydd yn bodloni gofynion y radd ddur benodol.

Casgliad

Cynhyrchuferrotitaniwmyn seiliedig ar leihau ocsidau sy'n cynnwys titaniwm neu brosesu sgrap metel titaniwm. YmddygiadTiO₂wrth ryngweithio ag amrywiol asiantau lleihau, mae'n pennu nodweddion pob llwybr cynhyrchu.

Mae lleihau carbon yn cynhyrchuTiC, sy'n arwain at fwy o gynnwys carbon. Gall gostyngiad thermol silicon gan ddefnyddio CaO arwain at ffurfio ferrotitanium gyda mwy o gynnwys silicon. Mewn gostyngiad aluminothermig, mae rheoli faint o alwminiwm a'r defnydd o CaO yn bwysig i atal ffurfio a chronni TiO yn y slag.

Oherwyddilmenite (FeTiO₃)yn cael ei leihau gan alwminiwm yn haws na TiO₂ pur,dull aluminothermigyw'r prif ddull diwydiannol ar gyfer cynhyrchu ferrotitanium. Ynghyd ag ef maent yn cael eu defnyddioelectrosilicon-thermol, dulliau electrocarbon-thermol a remelting sgrap titaniwm.

Yn y pen draw, mae'r dewis o ddull cynhyrchu yn cael ei bennu gan y cynnwys gofynnolTi, Al, Si ac C, nodweddion y porthiant a gofynion y defnydd terfynol o ferrotitanium.