Переваги технології одностадійного періодичного виробництва титанового шлаку

В даний час виробництво титанового шлаку з високим вмістом TiO2 (80% і більше) виявилося доцільним і економічно вигідним тільки в рудно-термічних печах.

Одностадійне виробництво має ряд переваг перед іншими методами отримання синтетичного рутилу. Двоступінчастий складніший, оскільки передбачає відновлювальний випал і кислотне вилуговування, утворює значну кількість небезпечних рідких відходів і вимагає більших фінансових вкладень. Плавлення синтетичного рутилу одностадійним способом є перспективним завдяки економічній рентабельності (зниження собівартості виробництва), можливості контролю технологічного процесу та можливості отримання високоякісної продукції.

Технологічні параметри відновної плавки в рудно-термічних печах

Види шихти для відновної плавки в рудно-термічних печах

Для відновної плавки ільменітового концентрату в рудно-термічних печах використовують два види шихтової суміші – брикетну і порошкоподібну.

Для кращого використання відновника, зменшення викидів пилу та зниження питомих енерговитрат вигідно працювати з брикетною шихтою. Однак виникають труднощі через злежування брикетів і цементацію їх киплячим розплавом, що порушує водопроникність шихти.

Тому в промисловій практиці розроблена також комбінована шихта — суміш брикетів і порошкоподібних шихт. Співвідношення між ними залежить від виду титанового концентрату. Вміст порошкоподібної шихти коливається від 30 до 50%.

Брикети виготовляють на вальцьових пресах із застосуванням сульфідного розчину як сполучного.

Типи руднотермічних печей і вимоги до них

Для виплавки титанових шлаків в країнах колишнього СРСР (Україна, Казахстан, Росія) використовуються триелектродні руднотермічні печі з трансформаторами наступної потужності:

Для кращого використання відновника, зменшення викидів пилу та зниження питомих енерговитрат вигідно працювати з брикетною шихтою. Однак виникають труднощі через злежування брикетів і цементацію їх киплячим розплавом, що порушує водопроникність шихти.

Тому в промисловій практиці розроблена також комбінована шихта — суміш брикетів і порошкоподібних шихт. Співвідношення між ними залежить від виду титанового концентрату. Вміст порошкоподібної шихти коливається від 30 до 50%.

Брикети виготовляють на вальцьових пресах із застосуванням сульфідного розчину як сполучного.

5 МВА з кількістю шихти до 24 т;

16,5 МВА із зарядкою до 100 т;

25 МВА з зарядкою до 120 т.

В даний час такі шлаки виплавляють у відкритих і закритих рудно-термічних печах періодичним способом, що включає плавлення всієї шихти в печі з подальшим випуском продуктів плавки. Періодичність процесу обумовлена ​​необхідністю отримання синтетичного рутилу з мінімальною кількістю оксидів заліза. Для цього в кінці процесу плавки у ванну печі додають відновник. Ця операція називається регулюванням шлаку.

Періодичний процес у відкритій печі, особливо на етапі шлакорегулювання, коли поверхня розплавленого шлаку не покрита твердою шихтою, супроводжується значними втратами тепла через вихідні гази та радіацію від поверхні розплаву та стінок печі.

Застосування закритих руднотермічних печей для виплавки шлаків істотно покращує техніко-економічні аспекти процесу. Це пояснюється тим, що підвищується продуктивність печі, зменшуються питомі енерговитрати, зменшуються втрати концентрату (за рахунок виносу шихти) з відхідними газами за рахунок меншої кількості утворюваних відхідних газів (у декілька разів). Крім того, зменшуються втрати тепла.

До печей для плавлення синтетичного рутилу пред'являються кілька вимог:

Піч повинна мати відносно високу питому потужність, щоб забезпечити швидкий нагрів шихти до температури близько 900-1200 градусів без її значного плавлення та підтримувати рідкоплинний стан високов’язких шлаків на кінцевій стадії процесу;

Діаметр електрода і витрата електрода повинні бути оптимізовані для забезпечення необхідної концентрації теплової енергії.

Технічні характеристики руднотермічної печі потужністю 25 МВА

Характеристики OTF 25 МВА:

Тип електродів – графітові;

Діаметр електрода – 0,71 м;

Кількість електродів – 3 шт.;

Кількість трансформаторів – 3 шт.;

Потужність трансформатора – 8333 кВА;

Маса завантаженого концентрату на плавку – 120 т;

Топка – секційна, з водяним охолодженням;

Охолоджувач – оборотна технологічна вода;

Два отвори для кранів для окремого врізання синтетичного рутилу та супутнього металу.

Технічні характеристики процесу відновної плавки

Температура титанового шлаку, що випускається – 1680 1760o C, супутнього металу – 1470-1530o C. Маса титанового шлаку при випуску – max 18 т.

Технологія забезпечує:

Продуктивність печі – 62627 т/рік;

Вилучення титану з концентрату з переробкою пилу в товарні продукти (титановий шлак) не менше 98%;

Виробництво титанового шлаку заданого складу;

Виробництво попутного стандартного металу.

Продукти, отримані при плавці ільменітового концентрату в рудно-термічних печах.

В результаті виплавки ільменітових концентратів отримують титанові шлаки з вмістом TiO2 від 84% до 90% і вмістом FeO від 5% до 7% в залежності від складу вихідних концентратів.

Як правило, хімічний склад титанових шлаків, отриманих при переробці різних концентратів і їх сумішей, зазнає незначних змін. Вона визначається в першу чергу повнотою реакцій відновлення оксидів заліза і ступенем повторного відновлення діоксиду титану (TiO2) до нижчих оксидів.

Технологія виробництва титанових шлаків дозволяє виробляти їх промислово як для отримання губчастого титану, так і для одержання пігменту діоксиду титану хлоридним або сірчанокислотним методами.

Розподіл основних елементів між шлаком і чавуном при плавці шихти можна оцінити наступним чином:

Перехід до шлаку: титан – 98,5%, залізо – 3,5%, кремній – 72.0%. Частина кремнію випаровується у вигляді нижчого оксиду;

Перехід до чавуну: залізо – {{0}}%, титан – 0.8-1.2%, кремній – 10-12%, ванадій – 45-48%.

Автоматизація процесу виплавки титанового шлаку

Завданням системи автоматизації відповідного процесу є контроль і стабілізація технологічних параметрів підготовки шихти до плавки та забезпечення безперебійної роботи обладнання та механізмів за заданою програмою.

Всі процеси транспортування матеріалів, навантаження і розвантаження, подрібнення, сортування, дозування і змішування, брикетування, сушіння механізовані і автоматизовані.

Автоматизація системи дозування призначена для забезпечення раціональної швидкості завантаження печей шихтою заданого складу, узгодження і контролю основних параметрів дозування шихтових матеріалів, їх змішування, транспортування і подачі в бункери печі.

Найбільш суттєвий вплив на ККД руднотермічної печі має автоматичне регулювання електричного режиму процесу плавки та ковзання електродів. Відповідна автоматизація процесу полягає в автоматичному регулюванні охолодження топкового трансформатора, водяного охолодження колошника, ковзання електродів, регулювання верхнього тиску та інших параметрів.

Автоматизація газоочистки є вирішальним фактором безперебійного перебігу технологічного процесу, забезпечення ефективного використання електроенергії та сировини.

Шукаєте глибокий інженерний досвід у процесі виробництва титанового шлаку, щоб покращити його та отримати вигоду? Наші професіонали готові вам допомогти.

Заплануйте дзвінок

Особливості технологічного процесу виробництва титанового шлаку

Гарантовані показники ефективності запропонованої технології виробництва титанового шлаку в руднотермічних печах (ОРП)

Запропонована технологія в руднотермічних печах (РУП) забезпечує:

Продуктивність печі- 62627 т/рік;

Вилучення титану з концентрату з переробним пилом в товарну продукцію (титановий шлак) – не менше 98%;

Отримання титанового шлаку необхідного складу – вміст TiO2 – 84-90% і FeO – 5-7%;

Виробництво у вигляді товарного продукту, який можна використовувати як для отримання губчастого титану, так і для отримання пігменту діоксиду титану хлоридним або сірчанокислотним методами;

Виробництво попутного металу;

Забезпечення вибухобезпеки процесу та рекуперації вторинних енергоресурсів.

Автоматизована система управління технологічними процесами (АСУ ТП) дозволяє:

Скоротити час плавки на 3-5% за рахунок механізації та автоматизації дозування та завантаження печі;

Зменшити «кипіння» шлаку за рахунок рівномірної засипки по всій площі ванни печі, поліпшити умови плавки та управління процесом;

Завдяки автоматизації процесу електроплавки можна збільшити середньогодинну напругу на 7-9% і скоротити час плавки на 6-8%;

Зменшити питому енергоспоживання на 50-100 кВт на 1 т титанового шлаку та збільшити продуктивність печі на 6-8%.

Підсумок (Висновок)

Титановий шлак є затребуваним продуктом на світовому ринку зі значним обсягом виробництва, що характеризується стабільною довгостроковою тенденцією зростання.

Є основним товарним продуктом (напівфабрикатом) у технологічному ланцюжку одержання пігменту діоксиду титану, металевого титану, сплавів на основі титану, виробів високої технологічності.

Його одержують з ільменітових концентратів одностадійним способом шляхом відновної плавки в руднотермічних печах (ОРП).

Залежно від складу ільменітового концентрату в процесі плавки отримують титанові шлаки з вмістом TiO2 від 84% до 90% і вмістом FeO від 5% до 7%. Ці шлаки вважаються товарними продуктами.