Преимущества одностадийной технологии периодического производства титанового шлака

В настоящее время производство титановых шлаков с высоким содержанием TiO2 (80% и более) доказало свою целесообразность и экономическую целесообразность только в руднотермических печах.

Одностадийное производство имеет ряд преимуществ перед другими способами получения синтетического рутила. Двухстадийный более сложен, поскольку предполагает восстановительный обжиг и кислотное выщелачивание, образует значительное количество опасных жидких отходов и требует более высоких финансовых вложений. Плавка синтетического рутила одностадийным способом перспективна ввиду экономической целесообразности (снижения себестоимости производства), возможности управления технологическим процессом и возможности получения высококачественной продукции.

Технологические параметры восстановительной плавки в руднотермических печах

Виды шихты для восстановительной плавки в руднотермических печах

Для восстановительной плавки ильменитового концентрата в рудно-термических печах используют два вида шихты – брикетную и порошкообразную.

Для более эффективного использования восстановителя, снижения выбросов пыли и снижения удельных энергозатрат выгодна работа с брикетной шихтой. Однако возникают трудности из-за слеживания брикетов и их цементации кипящим расплавом, что нарушает проницаемость шихты.

Поэтому в промышленной практике получила развитие и комбинированная шихта - смесь брикетов и порошкообразных шихт. Соотношение между ними зависит от типа титанового концентрата. Содержание порошкообразной шихты варьируется от 30 до 50%.

Брикеты производятся на валковых прессах с использованием в качестве связующего раствора сульфидного раствора.

Виды руднотермических печей и требования к ним.

Для выплавки титановых шлаков в странах бывшего СССР (Украина, Казахстан, Россия) применяют трехэлектродные рудно-термические печи с трансформаторами следующей мощности:

Для более эффективного использования восстановителя, снижения выбросов пыли и снижения удельных энергозатрат выгодна работа с брикетной шихтой. Однако возникают трудности из-за слеживания брикетов и их цементации кипящим расплавом, что нарушает проницаемость шихты.

Поэтому в промышленной практике получила развитие и комбинированная шихта - смесь брикетов и порошкообразных шихт. Соотношение между ними зависит от типа титанового концентрата. Содержание порошкообразной шихты варьируется от 30 до 50%.

Брикеты производятся на валковых прессах с использованием в качестве связующего раствора сульфидного раствора.

5 МВА с количеством шихты до 24 т;

16,5 МВА с загрузкой до 100 т;

25 МВА с загрузкой до 120 т.

В настоящее время такие шлаки выплавляют в открытых и закрытых руднотермических печах периодическим способом, который предполагает расплавление всей шихты в печи и последующий выпуск продуктов плавки. Периодический характер процесса обусловлен необходимостью получения синтетического рутила с минимальным содержанием оксидов железа. Для этого в ванну печи в конце процесса плавки добавляют восстановитель. Эту операцию называют корректировкой шлака.

Периодический процесс в открытой печи, особенно на этапе регулирования шлака, когда поверхность расплавленного шлака не покрыта твердой шихтой, сопровождается значительными потерями тепла через уходящие газы и излучение с поверхности расплава и стенок печи.

Использование закрытых рудно-термических печей для выплавки шлаков существенно улучшает технико-экономические аспекты процесса. Это связано с тем, что увеличивается производительность печи, снижаются удельные энергозатраты, сокращаются потери концентрата (за счет уноса шихты) с уходящими газами за счет меньшего количества образующихся отходящих газов (меньше в несколько раз). Кроме того, уменьшаются теплопотери.

К печам для плавки синтетического рутила предъявляется ряд требований:

Печь должна иметь сравнительно большую удельную мощность, чтобы обеспечить быстрый нагрев шихты до температуры около 900-1200 градусов без ее значительного плавления и поддерживать жидкотекучее состояние высоковязких шлаков на заключительной стадии процесса;

Диаметр электрода и скорость его расхода должны быть оптимизированы для обеспечения необходимой концентрации тепловой энергии.

Технические характеристики руднотермической печи мощностью 25 МВА

Характеристики ОТО 25 МВА:

Тип электродов – графитовые электроды;

Диаметр электрода – 0,71 м;

Количество электродов – 3 шт.;

Количество трансформаторов – 3 шт.;

Мощность трансформатора – 8333 кВА;

Масса загружаемого концентрата на плавку – 120 т;

Колошник печи – секционный, с водяным охлаждением;

Охлаждающая среда – оборотная техническая вода;

Два летка для раздельного выпуска синтетического рутила и сопутствующего металла.

Характеристики процесса восстановительной плавки

Температура выпуска титанового шлака – 1680 1760о С, сопутствующего металла – 1470-1530о С. Масса титанового шлака при выпуске – не более 18 т.

Технология обеспечивает:

Производительность печи – 62627 т/год;

Извлечение титана из концентрата с переработкой пыли в товарную продукцию (титановый шлак) не менее 98%;

Производство титанового шлака заданного состава;

Производство сопутствующего стандартного металла.

Продукты, получаемые при плавке ильменитового концентрата в рудно-термических печах.

В результате выплавки ильменитовых концентратов получают титановые шлаки с содержанием TiO2 от 84 до 90 % и FeO от 5 до 7 % в зависимости от состава исходных концентратов.

Как правило, химический состав титановых шлаков, полученных при переработке различных концентратов и их смесей, претерпевает незначительные изменения. Оно определяется, прежде всего, полнотой реакций восстановления оксидов железа и степенью повторного восстановления диоксида титана (TiO2) до низших оксидов.

Технология производства титановых шлаков позволяет производить их в промышленных масштабах как для получения губчатого титана, так и для получения пигмента диоксида титана хлоридным или сернокислотным методами.

Распределение основных элементов между шлаком и чугуном при плавке шихты можно оценить следующим образом:

Перевод в шлак: титана – 98,5%, железа – 3,5%, кремния – 72,0%. Часть кремния испаряется в виде низшего оксида;

Перевод в чугун: железо – {{0}}%, титан – 0,8-1,2%, кремний – 10-12%, ванадий – 45-48%.

Автоматизация процесса выплавки титанового шлака

Задачей системы автоматизации соответствующего процесса является контроль и стабилизация технологических параметров подготовки шихты к плавке и обеспечение бесперебойной работы оборудования и механизмов по заданной программе.

Все процессы транспортировки материалов, погрузки и разгрузки, измельчения, классификации, дозирования и смешивания, брикетирования и сушки механизированы и автоматизированы.

Автоматизация системы дозирования предназначена для обеспечения рациональной скорости загрузки печей шихтой заданного состава, координации и контроля основных параметров дозирования шихтовых материалов, их смешивания, транспортировки и подачи в бункеры печи.

Наиболее существенное влияние на эффективность руднотермической печи оказывает автоматическое управление электрическим режимом процесса плавки и проскальзыванием электродов. Соответствующая автоматизация процесса состоит из автоматического управления охлаждением трансформатора печи, водяным охлаждением колошника печи, проскальзыванием электродов, регулированием колошника и других параметров.

Автоматизация газоочистки является важнейшим фактором бесперебойного протекания технологического процесса, обеспечения эффективного использования электрической энергии и сырья.

Ищете глубокие инженерные знания в процессе производства титанового шлака, чтобы улучшить его и получить прибыль? Наши профессионалы здесь, чтобы помочь вам.

Запланировать звонок

Особенности процесса производства титановых шлаков

Гарантированные эксплуатационные показатели предлагаемой технологии производства титановых шлаков в руднотермических печах (ОТП)

Предлагаемая технология в рудно-термических печах (ОТП) предусматривает следующее:

Производительность печи- 62627 т/год;

Извлечение титана из концентрата с переработкой пыли в товарную продукцию (титановый шлак) – не менее 98%;

Получение титанового шлака необходимого состава – содержание TiO2 – 84-90% и FeO – 5-7%;

Производство в виде товарного продукта, который может быть использован как для получения губчатого титана, так и для получения пигмента диоксида титана хлоридным или сернокислотным методами;

Производство попутного металла;

Обеспечение взрывобезопасности технологических процессов и утилизация вторичных энергоресурсов.

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) позволяет:

Сократить время плавки на 3-5% за счет механизации и автоматизации дозирования и загрузки печи;

Снизить «кипение» шлака за счет равномерной загрузки по всей площади ванны печи, улучшить условия плавки и управления технологическим процессом;

За счет автоматизации процесса электроплавки можно увеличить среднечасовую потребляемую мощность на 7-9% и сократить время плавки на 6-8%;

Снизить удельный расход электроэнергии на 50-100 кВт на 1 тонну титанового шлака и увеличить производительность печи на 6-8%.

Резюме (Заключение)

Титановый шлак – востребованный на мировом рынке продукт со значительным объемом производства, характеризующийся последовательной и долгосрочной тенденцией роста.

Является первичным товарным продуктом (полуфабрикатом) в технологической цепочке получения пигмента диоксида титана, металлического титана, сплавов на его основе и продуктов глубокой переработки.

Его получают из ильменитовых концентратов одностадийным способом путем восстановительной плавки в рудно-термических печах (ОТП).

В зависимости от состава ильменитовых концентратов в процессе плавки получают титановые шлаки с содержанием TiO2 от 84% до 90% и FeO от 5% до 7%. Эти шлаки считаются товарной продукцией.