20 Минералы руды и концентраты титана их характеристика

Руды комплексные их обогащают попутно получая Zr,ca,V ,Fe в мире >150 месторожденийруды обогащают гравитационным, флотационным и магнитными методами Титановый концентрат 1 сорта, используемый для производства ферротитана, должен содержать >42% TiO2, < 53,6% Fe2O3; <2,5% SiO2; <0,025 Р и <7% Н2О. Его подвергают окислительному обжигу при температуре 1100—1150° С для снижения содержания серы с 0,1—0,5 до 0,04% и разрушения кристаллической решетки ильменита с переходом закисного железа в окисное, что позволяет повысить термичность процесса, увеличить использование титана и снизить расход алюминия Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной обработки — порошок диоксида титана TiO2. Пирометаллургическим методом руду спекают с коксом и обрабатывают хлором, получая пары тетрахлорида титана TiCl4:  TiO2+ 2C + 2Cl2 =TiCl4 + 2CO  Образующиеся пары TiCl4при 850°C восстанавливают Mg:  TiCl4+ 2Mg = 2MgCl2+ Ti  Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Ильменитовые концентраты восстанавливают в электродуговых печах с последующим хлорированием возникающих титановых шлаков. Рaфинируют титан иодидным способом или электролизом, выделяя Ti из TiCl4. Для получения титановых слитков применяют дуговую, электроннолучевую или плазменную переработку.

21 Технология производства ферротитана

Ферротитан производят металлотермическим способом с использованием в качестве восстановителя алюминия в виде порошка с крупностью зерен < 2 мм.

     Шихтовыми материалами при производстве ферротитана  служат ильменитовый концентрат, содержащий 50-60 % TiO2 и 50-40 % (FeO + Fe2 O3), порошковый алюминий, железная руда и мелкая известь. Шихту плавят в разъемной трубе-шахте, установленной на поддоне-тележке. Перед началом плавки на дно шахты засыпают и утрамбовывают слой магнезитового порошка. Внутрь вставляют цилиндр из кровельного железа. Зазор между цилиндром и шахтой засыпают магнезитовым порошком.

     В готовую шахту через лоток загружают около 200 кг шихты. Затем шихту зажигают запальной смесью, состоящей из магниевой стружки и селитры, которая при нагревании разлагается с образованием атомарного кислорода.

     Запальную смесь помещают в лунку в центре загруженной шихты и зажигают при помощи электрической искры. От теплоты, выделяемой при горении запальной смеси, начинается экзотермический процесс восстановления сначала близлежащих к запалу слоев шихты, а затем воспламеняется весь объем шихты в шахте.

     По мере развития процесса восстановления из бункера в шахту равномерно подсыпают остальную стружку. Плавление 4 т шихты длится 12-15 мин. Во время плавки идут реакции: TiO2 + 4/3A1 = 3Ti + 2/3A12O3 - 195 кДЖ, Fe2 O3 + 2А1 = FeO + А12О3 - 846,4 кДЖ. Условия, создаваемые при металлотермическом получении ферротита, обеспечивают необходимую температуру для получения жидкотекучего шлака. Корольки металлического сплава при этом собираются на дне шахты в блок. Тугоплавкий шлак содержит 70 % А12О3.

     По окончании плавки на поверхность шлака дают термитную осадительную смесь железной руды, алюминиевого порошка, ферросилиция и извести. Дополнительная теплота от взаимодействия оксидов руды и восстановителей разжижает шлак. Запутавшиеся в шлаке корольки ферротитана дополнительно оседают на дно.

     После затвердевания блок шлака снимают, а блок ферротитана охлаждают в баке с водой и затем дробят на куски. Для получения 1 т ферротитана марки ФТи20 с 20 % Ti затрачивается 880 кг концентрата, 190 кг железной руды, 400 кг алюминиевого порошка, 100 кг извести и 25 кг 75 %-ного ферросилиция.