3.Технология производства богатого титанового шлака

3.1.Годовая продукция проектируемого цеха

Годовая производительность цеха составляет 100000 т/год богатого титанистого шлака. Для реализации этого плана необходимо 2 печи с мощностью трансформатора 33 МВА.

Годовая производительность печи составит 23400,6т, а суточная 156,6т.

На 1 тонну БТШ расход шихтовых материалов следующий:

Ильменитовый концентрат 1688,2 кг, коксик 171,1кг

Для покрытия годового объема (100000 т) необходимо (т/год):

Ильменитовый концентрат 168820 т

коксик 17110 т

3.2. Шихтовые материалы

В качестве рудной части при производстве богатого титанового шлака используют ильменитовый концентрат. [2]

Для предварительной оценки пригодности железо-титановых концентратов в производстве титановых шлаков, содержащих более 80 % TiО₂, может быть использовано следующее соотношение:

TiO₂/100-(TiO₂ + FeO + Fe₂O₃) ≥ 5. (3.1)

Сравнительная же ценность концентратов различных месторождений при производстве титановых шлаков без учета конкретных условий их переработки может быть определена из соотношения

TiO₂/ƞП_в + П_н , (3.2)

где П_в – частично восстанавливаемые примеси; ƞ – доля перехода примесей в шлак; П_н – примеси, полностью переходящие в шлак.

При прочих равных условиях, чем выше численное значение этого соотношения, тем большую ценность представляет концентрат для производства высокотитановых шлаков. Наилучшим концентратом для получения высокотитановых шлаков следует считать такой, в котором содержание трудновосстанавливаемых примесей составляет менее 5 % при массовом отношении окислов титана и железа, равном 1,0 – 1,2. В этом случае может быть получен титановый шлак, содержащий 85 – 90 % TiО₂ при 2 – 5 % FeO.

Месторождение титано-циркониевых руд Шокаш расположено в Мартукском районе Актюбинской области в 110 километрах к западу от г. Актобе и разрабатывается Актюбинским заводом.

Месторождение Шокаш характеризуется относительно простым геологическим строением, малой глубиной залегания рудных песков, хорошей естественной отсортированностью песчаного материала, несложным вещественным составом, что обуславливает относительную простоту добычи и обогащения рудных песков данного месторождения[7].

Месторождение Шокаш представлено тремя рудными залежами: Главной, Южной–1 и Южной–2. 97,3% балансовых запасов данного месторождения заключено в Главной залежи, ее протяженность составляет 4,7 км, ширина 200–900 м, средняя мощность рудных песков колеблется от 1,0 до 5,2 м, средняя мощность пород вскрыши – от 0,7 до 5,7 м.

Рудные пески месторождения Шокаш мелко-тонкозернистые и малоглинистые, имеют лейкоксен-рутил-циркон-ильменит-кварцевый состав.

Главная рудная залежь указанного месторождения представляет собой слоисто-полосчатый пласт, в вертикальном разрезе рудной пачки выделяются 3 различных по мощности горизонта, из которых верхний и нижний горизонты по содержанию полезных минералов отнесены к забалансовым рудам и являются соответственно кровлей и подошвой среднего горизонта, где сосредоточены балансовые руды. В свою очередь горизонт балансовых руд Главной рудной залежи подразделяется на 3 подгоризонта: средний – с высокими содержаниями рудных минералов (190–220кг/м³), верхний и нижний – с рядовым содержанием (80–190кг/м³).

Промышленно-ценными компонентами указанных руд являются титансодержащие минералы ильменит, рутил и цирконий (помимо титана содержит циркон), которые сконцентрированы в весьма узком гранулометрическом классе – 0,07–0,044 мм. На большей части территории Главной рудной залежи рудные пески залегает выше уровня грунтовых вод и лишь в центральной части она обводнена до глубины 3,5 м.

К восстановителю при производстве богатого титанового шлака предъявляют следующие основные требования: он должен обладать достаточно высокой реакционной способностью и электрическим сопротивлением, содержать минимальное количество золы и летучих, быть по возможности более дешевым и малодефицитным. [8]

По характеристикам к лучшим восстановителям относятся древесный уголь, пековый и нефтяной коксы. Препятствием является их высокая стоимость и дефицитность. По этим причинам древесный уголь применяют только при производстве кристаллического кремния. Каменный уголь и антрацит имеют высокое электрическое сопротивление низкое содержание золы, однако они растрескиваются при нагреве, поэтому их применяют ограниченно и только с добавками других восстановителей.

Наибольшее применение в качестве восстановителя при производстве ферросилиция получила коксовая мелочь – отсев, который образуется при сортировке доменного кокса. Эта мелочь, называемая коксиком, имеет размер кусков 5-25 мм и содержит <13% золы[9].

Использование кокса как восстановителя имеет свои особенности. Наличие в нем большого количества мелочи затрудняет выход газов и нарушает ход печи. Избыток крупных кусков повышает электропроводность шихты, приводит к уменьшению заглубленности электродов в шихте и снижению производительности печи. Представление о составе кокса, для чего добавляют в шихту кокса из газовых углей отходы графитизации с электродных заводов, карборундсодержащие отходы, нефтекокс и другие восстановители.

Наряду с коксиком применяют в значительных количествах полукокс – продукт коксования углей при температуре 700⁰С, имеющий достаточно стабильный состав, высокое электросопротивление и хорошую реакционную способность. При работе на смеси кокса и полукокса увеличивают глубину посадки электродов и улучшают показатели работы печей.

В качестве восстановителя для получения ферротитана используют вторичный алюминий и реже первичный.

При получении ферротитана используют флюс, которым служит свежеобожженная молотая известь фракции ≤ 3 мм при ˃ 90 % СаО. Основное количество извести входит в навеску шихты для плавки остальное вводится в состав железотермитной добавки для снижения остаточного алюминия в сплаве и повышения выхода титана в шихту и осадителя вводят сравнительно небольшое количество молотого ферросилиция (ФС45 или ФС75) фракции ≤ 2 мм[8].