2. Руды и концентраты титана. Подготовка титановых концентратов к плавке.

Известно много минералов титана, которые объединены в пять групп: рутила (ТО₂), ильменита (FeO∙TiО₂), перовскита (CaO∙TiO₂), пирохлора [(Na, Ca...)(Nb,Ti)₂O₆ (F, ОН)] и сфена [CaTi(SiO₄)∙(O,OH,F)]. Наиболее важным и самым распространенным минералом является ильменит. Он образует непрерывные твердые растворы с гейкилитом MgO∙TiO₂ и гематитом Fe₂O₃. Основное значение для металлургии ферротитана имеют ильменитовые, титаномагнетитовые и титано-циркониевые руды. Их подвергают обогащению гравитационным, магнитным и флотационным методами. Для выплавки ферротитана применяют титановые концентраты.

Окислительный обжиг титановых концентратов. Ферротитан получают из ильменитовых концентратов. Для выплавки стандартного ферротитана серы в концентрате должно быть <0,03-0,04 %. Содержание серы снижают путем окис­лительного обжига концентрата во вращающихся печах при 600-800 °С. При обжиге, кроме окисления серы, происходит окис­ление FeO до Fe₂О₃ по реакции 2(FeO∙TiО₂) + 1/2О₂ = Fe₂О₃ + 2TiО₂, что способствует повышению термичности шихты при плавке и бо­лее высокому извлечению титана.

Билет №11

1. Электротермия высокоуглеродистого ферромарганца.

Высокоуглеродистый ферромарганец выплавляют в рудно-термических электропечах закрытого типа РПЗ-63 и РКГ-81. В основе процесса вы­плавки высокоуглеродистого ферромарганца лежат реакции восста­новления высших оксидов марганца МnО₂, Мn₂О₃, Мn₃О₄ в верхних горизонтах печи с участием СО, тогда как оксид МnО восстанавли­вается только твердым углеродом. Теоретическая температура нача­ла восстановления оксида марганца до карбида МпС_х по реакции МnО_т + (1+x)С = МnС_x + СО, равна 1597 К. В присутствии оксидов железа восста­новление МnО протекает при более низких температурах. Темпера­туры начала восстановления и плавления ферромарганца близки, по­этому жидкие капли насыщенного углеродом металла, осаждаясь на подину печи, взаимодействуют с коксом и со шлаковым расплавом, что приводит к восстановлению кремния по схеме: (Mn, Fe)₇C₃ + (SiO₂) = [Si]_Mn,Fe + CO. Растворение фосфора в первых порциях металлической фазы су­щественно снижает его активность, вследствие чего практически весь фосфор (90%), содержащийся в шихте, переходит в сплав. В основном, высокоуглеродистый ферро­марганец выплавляют экономичным бесфлюсовым процессом. Степень извлечения марганца в металл опреде­ляется количеством восстановителя (углерода) в шихте. При низком содержании марганца в концентрате и повышенном содержании фосфора, когда невозможно получить одновременно ме­талл стандартного состава и передельный шлак с содержанием марганца >35%, высокоуглеродистый ферромарганец выплавляют флю­совым методом. При флюсовом способе высокоуглеродистый фер­ромарганец выплавляют с использованием исходных концентратов, коксика и известняка. Для достижения более низкого содержания фосфора в шихту вводят расчетное количество передельного мало­фосфористого шлака, полученного в результате электрометаллургйческой дефосфорации марганцевых концентратов. Процесс ведут на возможно полное восстановление марганца. Основность шлака 1,2-1,3. При выплавке высокоуглеродистого ферромарганца металл и шлак выпускают из печи совместно в ковш и шлаковую чашу. После выпуска продуктов плавки тележку с ковшом подают в разливочный пролет. Шлак сливают в чашу, а оставшийся в ковше шлак загущают песком для предупреждения попадания его на слитки. Затем ковш с ферромарганцем подают на разливочную машину, а шлак вывозят для шлакопереработки или в отвал. Высокоуглеродистый ферромар­ганец разливают на ленточных машинах с чугунными изложницами.

Наряду с получением высокоуглеродистого ферромарганца в электропечах его производят в доменных печах.