Титаномістячи мінерали.

Титан є одним з найбільш поширених хімічних елементів як за змістом його в земній корі, так і по наявності мінералів цього металу в дуже багатьох гірських породах.

Відомо більше 80 мінералів, які за сумарним вмістом титану складають досить велику частку в земній корі. Найважливіші мінерали титану в основному входять до складу п'яти характерних груп - рутилу, ільменіту, перовскіту, ніоботанталотітанатов і Стено, з яких найбільше значення мають групи рутилу і ільменіту.

Титанові мінерали - ільменіт, рутил, Стено - зустрічаються в розсіяному стані майже у всіх типах порід - магматичних і їх ефузивних породах, в породах метаморфічного комплексу (гнейси, амфіболіти, слюди), а також в осадових породах, особливо в глинах, бокситах, пісках і пісковиках. Переважна кількість відомих мінералів титану утворилося у зв'язку з магматогенних процесами, в результаті яких формуються мінерали цього металу в поєднанні з киснем і залізом і в меншій мірі - з кальцієм і кремнієм.

Переробка рудної сировини.

Промислові способи отримання титану і його основних сполук базуються на використанні в якості вихідної сировини титанових концентратів, що містять не менше 92-94% TiO ₂ в рутилових концентратах, 52-65% TiO ₂ в ільменітових концентратах з розсипів і 42-47% TiO ₂ в ільменітових концентратах з корінних родовищ.

Ільменитовий концентрати використовуються головним чином як сировини для випуску діоксиду титану і металу, а також виплавки феросплавів і карбідів, а рутилові - для виробництва обмазки зварювальних електродів.

Близько 50% світового виробництва титанових концентратів базується на переробці руд розсипних родовищ і 50% - на переробці руд корінних родовищ.

Селекція входять до складу колективних концентратів немагнітних мінералів заснована на використанні різної їх електричної провідності, в міру спадання якої зазначені мінерали розташовуються в наступний ряд:

Таким чином, якщо в колективному концентраті переважають рутил, циркон і алюмосилікати, то процес доведення починається зазвичай з переділу електростатичної сепарації. Якщо ж у колективному концентраті переважає ільменіт, то технологічний процес доведення починається з переділу магнітної сепарації.

При доведенні чорнових колективних концентратів широко застосовується гвинтові сепаратори, пластинчасті і роликові магнітні сепаратори мокрого і сухого дії з високою напруженістю магнітного поля, магнітні сепаратори з перехресними стрічками, а також пневматичні і мокрі концентраційні столи та інше обладнання.

Останнім часом для підвищення вилучення мінералів з ​​вихідного сировини все частіше використовується так званий процес оттіркі, що полягає в обробці колективного концентрату розчинами лугу або слабкою плавикової кислоти при інтенсивному перемішуванні. При цьому з поверхні мінералів, зокрема рутилу і циркону, видаляються залізисті і глинисті плівки, утрудняють селекцію матеріалів.

Виплавка титанових шлаків.

Цю відновну плавку проводять у трьохелектродних круглих електропечах потужністю 3,5-20 МВА, з влаштування подібних з застосовуваним для плавки нікелю, електротермії цинку або сталеплавильними. Температура переділу 1650-1750 ^Про С. Середовище повинне бути помірно-відновної, вугільна футеровка непридатна. Подину викладають притертими магнезитовим цеглою, стіни захищають гарніссажем з тугоплавкого шлаку, накопиченим за особливим режимом. Чавун випускають через річку, підняту над подом на 400 мм, а шлак-через жужільну летку, іноді - разом з чавуном.

Завдання плавки - отримати багатий титановий шлак і чавун, перехід заліза в який обмежують: FeO єдина речовина, що дозволяє отримати помірно в'язкий шлак, при недоліку його було б потрібно зайвий перегрів. Щоб уникнути розбавлення шлаку і зайвих витрат, флюси застосовують рідко. На відміну від кольорової й чорної металургії тут над чавуном виходить сплав титанату, а не силікатів. Титанати заліза більше легкоплавкі, чим окисли титану, особливо ільменіт (1400 ^О С) і Fe ₂ TiO ₄ (1395 ^О С), вони в основному і знижують в'язкість шлаку. Відновлення FeO і TiO до металу можна записати в загальному вигляді рівнянням, з якого легко отримати:

pCo ₂ / pCo = a [Fe] / a [Ti] * a (TiO) / a (FeO) = exp (dZFeO-dZTiO) / RT

Розподіл заліза і титану між чавуном і шлаком - функція різниці спорідненості цих металів до кисню і залежить від парціального тиску окису вуглецю в порах шихти, що визначається витратою відновлення і температурою. Насправді рівновага не досягається через швидке відновлення заліза, накопичення чавуну на початку переділу і нестачі часу для подальшого вирівнювання складу фаз.