Producció de ferrotitani: matèries primeres, recuperació i mètodes tecnològics bàsics
Ferrotani (FeTi)es produeix a partir de matèries primeres que contenen titani que, després de la reducció, s'utilitzen per produir un aliatge de ferro i titani. Els principals tipus de materials de partida sónmineral de ferro de titani (ilmenita, FeTiO₃),rutil (TiO₂)Iferralla de titani, incloent titani i aliatges de titani com ara Ti-V-Al. A diferència de les matèries primeres d'òxid, la ferralla de titani no requereix reducció química i es pot processar per fusió.
L'elecció de l'agent reductor és de gran importància per a la qualitat del ferrotitani final.TiO₂ és un òxid químicament establePer tant, diferents processos de reducció condueixen a productes diferents i requereixen les condicions de procés corresponents.
1. Reducció de TiO₂ amb carboni
Durant la recuperacióCarboni TiO₂A altes temperatures, no és possible obtenir directament titani metall. En canvi, es formacarbur de titani (TiC).
Per tant, el mètode del carboni pot conduir a l'obtencióferrotitani amb alt contingut en carboni. L'alt contingut de carboni limita l'ús d'aquest material en processos d'acer on el contingut de C s'ha de controlar estrictament.
És per això que el procés tèrmic del carboni-té les seves limitacions en comparació amb el mètode aluminotèrmic.
2. Reducció tèrmica de silici del TiO₂
RecuperacióSilici TiO₂en si mateix és difícil. Tanmateix, afegintCaO com a fluxafavoreix la reacció de reducció.
En aquest cas, el titani i el silici poden formar-se establessiliciurs de titaniPer tant, el ferrotitani resultant es caracteritza per un contingut de silici més elevat.
Així, el procés tèrmic de silici es pot utilitzar per produir ferrotitani quan un cert nivell de silici en el producte final és acceptable.
3. Reducció aluminotèrmica
Aluminiés capaç de reduir TiO₂ per formar titani. Tanmateix, perquè la reacció continuï amb èxit, és important mantenir la proporció correcta entre agent reductor i matèria primera.
Si la quantitat d'alumini està per sota del nivell estequiomètric calculat, es poden formar quantitats importants.TiO.
El TiO és un compost més estable que el TiO₂, i la seva reducció posterior amb alumini és difícil. En aquest cas, el TiO pot passar a l'escòria i interactuar amb components d'òxid, inclososAl₂O₃ i SiO₂.
Per tant, en el procés aluminotèrmic s'utilitzaCaO. Afavoreix la formació d'un sistema d'escòria adequat i ajuda a prevenir l'acumulació no desitjada de TiO a l'escòria, alhora que promou una recuperació més completa de les matèries primeres que contenen titani.
4. Per què és més convenient restaurar la ilmenita que el TiO₂ pur?
Quan es comparen diferents tipus de matèries primeres, un avantatge importantilmenita (FeTiO₃)és que la seva reducció aluminotèrmica és més fàcil que la reducció del TiO₂ pur.
L'addició de CaO té un efecte positiu similar en el procés, afavorint la formació d'una fase d'escòria adequada i millorant les condicions de recuperació.
Per aixòreducció aluminotèrmica del concentrat de titanies considera la principal via industrial per a la producció de ferrotitani.
El producte resultant és diferentbaix en carboni, però, el contingut d'alumini i silici pot ser més elevat. Per tant, a l'hora d'escollir ferrotitani, cal tenir en compte no només el contingut de Ti, sinó també els nivells.Al, Si i Cd'acord amb els requisits d'un grau d'acer específic.
5. Mètodes bàsics de producció de ferrotitani
A partir de les característiques de les reaccions de reducció, la producció industrial de ferrotitani es pot dividir en quatre àrees principals:
Mètode aluminotèrmic
S'utilitza com a agent reductoralumini, i el CaO s'utilitza per formar un sistema d'escòries adequat.
Característiques principals:
- baix contingut de carboni;
- contingut d'alumini relativament alt;
- possiblement un augment del contingut de silici;
- àmpliament utilitzat per produir ferrotitani per a la fabricació d'acer.
Mètode electrosilici-tèrmic
En aquest procés es realitza la restauració amb la participació desilici en un forn elèctric. L'ús de CaO afavoreix la reacció de reducció.
La característica principal del producte és la capacitat d'obtenirferrotitani amb alt contingut en silici.
Mètode electrocarboni-tèrmic
S'utilitza com a agent reductorcarboni, i el procés es realitza a alta temperatura en un forn elèctric.
Atès que la reducció de TiO₂ per carboni va acompanyada de la formacióTiC, el producte final pot tenir un contingut de carboni més elevat.
Refont de ferralla de titani
Residus de titani i residus d'aliatges de titani, inclosos els materials basats enTi-V-Al, no requereix reducció d'òxids.
Aquestes matèries primeres es poden processar pertornant a fondre, que permet retornar els materials que contenen titani al cicle de producció.
6. Comparació de mètodes principals
| Mètode | Agent reductor bàsic | Característica principal del producte |
|---|---|---|
| Aluminotèrmic | Al+CaO | Baix contingut en C, més Al i Si |
| Electrosilicontèrmica | Si | Major contingut de Si |
| Electrocarboni-tèrmica | C | Contingut C més alt a causa de-a causa de la formació de TiC |
| Fons de ferralla | No es requereix | Reciclatge de metalls de Ti i aliatges de titani |
Així, l'elecció de la tecnologia afecta directament la composició química del ferrotitani. Si cal minimitzar el contingut de carboni, el procés aluminotèrmic pot ser avantatjós. Si un determinat contingut de silici o carboni és acceptable, també es poden utilitzar altres mètodes en funció dels requisits del producte final.
7. Què cal buscar a l'hora d'escollir ferrotitani?
Per als fabricants d'acer, no n'hi ha prou amb considerar només el contingut nominal de titani. En comprar ferrotitani, cal comprovar la composició química completa del material, incloent:
- Ti - contingut de titani;
- Al - contingut d'alumini;
- Si - contingut de silici;
- C - contingut de carboni;
- P - contingut de fòsfor;
- S - contingut de sofre.
També cal posar-se d'acordmida de les peces, requisits d'embalatge i condicions de control de lots.
Per als processos crítics de fabricació d'acer, es recomana sol·licitar un certificat d'anàlisi per a cada lot per assegurar-se que la composició química és estable i que el material compleix els requisits del grau d'acer específic.
Conclusió
Produccióferrotitanibasat en la reducció d'òxids que contenen titani o el processament de ferralla metàl·lica de titani. ComportamentTiO₂quan interactua amb diversos agents reductors, determina les característiques de cada via de producció.
La reducció de carboni produeixTiC, que comporta un augment del contingut de carboni. La reducció tèrmica de silici mitjançant CaO pot conduir a la formació de ferrotitani amb un augment del contingut de silici. En la reducció aluminotèrmica, el control de la quantitat d'alumini i l'ús de CaO són importants per evitar la formació i l'acumulació de TiO a l'escòria.
Des deilmenita (FeTiO₃)es redueix amb l'alumini més fàcilment que el TiO₂ pur,mètode aluminotèrmicés el principal mètode industrial per a la producció de ferrotitani. Juntament amb ell s'utilitzenMètodes electrosilici-tèrmics, electrocarboni-tèrmics i refusió de ferralla de titani.
En definitiva, l'elecció del mètode de producció ve determinada pel contingut requeritTi, Al, Si i C, les característiques de la matèria primera i els requisits de l'ús final del ferrotitani.