4.4.2 Відновлення ванадію

Ванадій входить до складу фосфористих і титано-магнетитових руд (до 1%). Метал має високу температуру плавлення (1920С) і помірну густину (6,11 кг/м³). В чавуні ванадій є легуючим домішковим елементом, що використовується у виробництві нержавіючих та інструментальних сталей.

Стійкими оксидами ванадію є V₂O₅, V₂O₃ і VO із яких відновлення йде посереднім

V₂O₅ + 2CO →V₂O₃ + 2CO + 199,292 МДж (4.24)

V₂O₃ + CO → 2VO + CO₂ – 85,0 МДж (4.25)

і прямими шляхами

VO + C → V + CO – 321,3 МДж (4.26)

V₂O₃ +3 C → 2V +3 CO 613,701 МДж (4.27)

В умовах доменної печі в чавун переходить 70–90% ванадію. Частина ванадію у вигляді пентоксиду V₂O₅ втрачається зі шлаком.

Умовами високої степені переходу ванадію в метал є основні шлаки, підвищене надходження тепла в горн, проплавка ванадійвмісних матеріалів разом із залізорудними матеріалами, що не містять титан. Наявність в шихті титану внаслідок утворення карбідів і карбонітридів (ТіС і ТіСN) значно ускладнює виплавку ванадієвого чавуну.

4.4.3 Відновлення титану

Титан в невеликій кількості міститься в залізних рудах багатьох родовищ. Відомі мінерали – рутіл (ТіО₂), ільменіт (FeTiO₃), титаномагнетит (FeTiO₃+Fe₃O₄). Густина металу 4540 кг/м³, температура плавлення 1660±20С. Титан є легуючим елементом. Він входить до складу нержавіючих і жаростійких сталей. Сталь, що містить титан, має підвищені механічні властивості.

Внаслідок значної хімічної спорідненості до кисню, титан відновлюється прямим шляхом

ТіО₂ + 2С → Ті + 2СО – 694,4 МДж

До чавуну переходить від 5 до 15% титану, що потрапляє в доменну піч, решта втрачається зі шлаком у вигляді діоксиду. Зазвичай відношення титану в чавуні до вмісту його в шлаку складає 0,07-0,10. Присутність в шлаку ТіО₂ в кількості 1,5–2,0% підвищує в’язкість шлаку.

Розчинність титану в переробному чавуні при 1420С складає 0,09%. Після відновлення титан з’єднується з вуглецем, азотом і киснем, утворюючи карбід ТіС, карбонітрид ТіСN і оксікарбонітрид ТіСNО з обмеженою розчинністю в металі і шлаку. В результаті більша частина цих з’єднань зосереджується на межі розділу чавуну і шлаку, ускладнюючи злиття дрібницх крапель металу і їх проходження крізь шар шлаку.

Наявність на поверхні крапель чавуну оксікарбонітридів титану в титанистих шлаках забезпечує міцний зв’язок зі шлаковою основою, тому при подрібненні і сепарації шлаку метал практично не відділяється від нього і втрачається. При переробці звичайних шлаків переробного чавуну корольки чавуну є механічною домішкою і легко відокремлюються.

При роботі на титанистих шлаках відбувається суттєве відкладення механічно міцних мас з високим вмістом ТіО₂ в горні і головному горновому жолобі. Здатність ТіО₂ утворювати відкладення використовується іноді для ремонту пошкодженого огородження горна доменних печей шляхом тимчасового переведення агрегатів на роботу з підвищеним вмістом ТіО₂ в шихті або вдування діоксиду, титану крізь повітряні фурми в районі пошкодження футеровки.