إنتاج الحديدوتيتانيوم: المواد الخام والاسترداد والأساليب التكنولوجية الأساسية

فيروتيتانيوم (FeTi)يتم إنتاجه من مواد خام تحتوي على التيتانيوم، والتي تستخدم بعد الاختزال لإنتاج سبيكة من الحديد والتيتانيوم. الأنواع الرئيسية للمواد الأولية هيخام حديد التيتانيوم (إلمينيت، FeTiO₃),الروتيل (TiO₂)خردة التيتانيوم، بما في ذلك التيتانيوم وسبائك التيتانيوم مثل Ti-V-Al. على عكس المواد الخام للأكسيد، لا تتطلب خردة التيتانيوم اختزالًا كيميائيًا ويمكن معالجتها عن طريق الصهر.

إن اختيار عامل الاختزال له أهمية كبيرة بالنسبة لجودة الحديدوتيتانيوم النهائي.TiO₂ هو أكسيد مستقر كيميائيالذلك، تؤدي عمليات الاختزال المختلفة إلى منتجات مختلفة وتتطلب ظروف عملية مقابلة.

1. تقليل TiO2 بالكربون

أثناء التعافيTiO₂ الكربونفي درجات الحرارة المرتفعة، ليس من الممكن الحصول على معدن التيتانيوم مباشرة. بدلا من ذلك، يتم تشكيلهاكربيد التيتانيوم (TiC).

لذلك، يمكن أن تؤدي طريقة الكربون إلى الحصول عليهاالحديدوتيتانيوم الذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون. يحد المحتوى العالي من الكربون من استخدام هذه المادة في عمليات صناعة الصلب حيث يجب التحكم بشكل صارم في محتوى الكربون.

ولهذا السبب فإن العملية الحرارية للكربون- لها حدودها مقارنة بطريقة الألومنيوم الحرارية.

2. التخفيض الحراري للسيليكون لـ TiO₂

استعادةTiO₂ السيليكونفي حد ذاته أمر صعب. ومع ذلك، إضافةCaO كتدفقيعزز رد فعل التخفيض.

في هذه الحالة، يمكن أن يشكل التيتانيوم والسيليكون مستقرًامبيدات سيليكات التيتانيومولذلك، يتميز الحديدالتيتانيوم الناتج بمحتوى أعلى من السيليكون.

وبالتالي، يمكن استخدام عملية السيليكون الحرارية لإنتاج الحديدوتيتانيوم عندما يكون مستوى معين من السيليكون في المنتج النهائي مقبولاً.

3. تخفيض الألومينوثرميك

الألومنيومقادر على اختزال TiO2 لتكوين التيتانيوم. ومع ذلك، لكي يستمر التفاعل بنجاح، من المهم الحفاظ على النسبة الصحيحة لعامل الاختزال والمواد الأولية.

إذا كانت كمية الألومنيوم أقل من المستوى المتكافئ المحسوب، فقد تتكون كميات كبيرة.تيو.

يعتبر TiO مركبًا أكثر استقرارًا من TiO₂، كما أن اختزاله الإضافي باستخدام الألومنيوم أمر صعب. في هذه الحالة، يمكن لـ TiO المرور إلى الخبث والتفاعل مع مكونات الأكسيد، بما في ذلكAl₂O₃ وSiO₂.

لذلك، يتم استخدامه في عملية الألومينوثرميكتساو. إنه يعزز تكوين نظام خبث مناسب ويساعد على منع التراكم غير المرغوب فيه لـ TiO في الخبث، مع تعزيز الاسترداد الكامل للمواد الخام المحتوية على التيتانيوم.

4. لماذا يعد الإلمنيت أكثر ملاءمة للاستعادة من TiO2 النقي؟

عند مقارنة أنواع مختلفة من المواد الخام، هناك ميزة مهمةإلمينيت (FeTiO₃)هو أن اختزاله الألمنيومي الحراري أسهل من اختزال TiO2 النقي.

إضافة CaO لها تأثير إيجابي مماثل على العملية، مما يعزز تكوين مرحلة الخبث المناسبة ويحسن ظروف الاسترداد.

لهذا السببتخفيض الألمنيوم الحراري لتركيز التيتانيوميعتبر الطريق الصناعي الرئيسي لإنتاج الحديد والتيتانيوم.

المنتج الناتج مختلفمنخفض الكربونومع ذلك، قد يكون محتوى الألومنيوم والسيليكون أعلى. لذلك، عند اختيار الحديدوتيتانيوم، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار ليس فقط محتوى Ti، ولكن أيضًا المستوياتآل، سي و جوفقا لمتطلبات درجة الصلب محددة.

5. الطرق الأساسية لإنتاج الحديد والتيتانيوم

بناءً على خصائص تفاعلات الاختزال، يمكن تقسيم الإنتاج الصناعي للفيروتيتانيوم إلى أربعة مجالات رئيسية:

طريقة الألومينوثرميك

يستخدم كعامل اختزالالألومنيومويستخدم CaO لتشكيل نظام الخبث المناسب.

الميزات الرئيسية:

• محتوى منخفض الكربون.
• نسبة عالية نسبيا من الألومنيوم.
• ربما زيادة محتوى السيليكون.
• تستخدم على نطاق واسع لإنتاج الحديد والتيتانيوم لصناعة الصلب.

طريقة السيليكون الحراري

في هذه العملية، تتم عملية الترميم بمشاركةالسيليكون في فرن كهربائي. استخدام CaO يعزز رد فعل الاختزال.

السمة الرئيسية للمنتج هي القدرة على الحصول عليهاالحديدوتيتانيوم مع نسبة عالية من السيليكون.

الطريقة الكهروكربونية الحرارية

يستخدم كعامل اختزالالكربون، وتتم العملية على درجة حرارة عالية في فرن كهربائي.

نظرًا لأن اختزال TiO₂ بواسطة الكربون يكون مصحوبًا بالتكوينTiCقد يحتوي المنتج النهائي على نسبة أعلى من الكربون.

إعادة صهر خردة التيتانيوم

خردة التيتانيوم ونفايات سبائك التيتانيوم، بما في ذلك المواد المعتمدة عليهاتي-V-آل، لا تتطلب تخفيض الأكسيد.

يمكن معالجة هذه المواد الخام بواسطةإعادة الصهرمما يسمح بإعادة المواد التي تحتوي على التيتانيوم إلى دورة الإنتاج.

6. مقارنة الطرق الرئيسية

وبالتالي، فإن اختيار التكنولوجيا يؤثر بشكل مباشر على التركيب الكيميائي للفيروتيتانيوم. إذا كانت هناك حاجة إلى تقليل محتوى الكربون، فقد تكون عملية الألومنيوم الحرارية مفيدة. إذا كان محتوى معين من السيليكون أو الكربون مقبولاً، فيمكن أيضًا استخدام طرق أخرى وفقًا لمتطلبات المنتج النهائي.

7. ما الذي تبحث عنه عند اختيار الحديدوتيتانيوم؟

بالنسبة لصانعي الصلب، لا يكفي النظر فقط في المحتوى الاسمي من التيتانيوم. عند شراء الحديدوتيتانيوم، من الضروري التحقق من التركيب الكيميائي الكامل للمادة، بما في ذلك:

• Ti - محتوى التيتانيوم;
• نسبة الالمنيوم -;
• Si - محتوى السيليكون;
• C - محتوى الكربون;
• P - محتوى الفوسفور;
• S - محتوى الكبريت.

ومن الضروري أيضا الموافقةحجم القطعومتطلبات التعبئة والتغليف وشروط مراقبة الدفعة.

بالنسبة لعمليات صناعة الفولاذ الحرجة، يوصى بطلب شهادة تحليل لكل دفعة للتأكد من أن التركيب الكيميائي مستقر وأن المادة تلبي متطلبات درجة الفولاذ المحددة.

خاتمة

إنتاجالحديدوتيتانيوميعتمد على اختزال الأكاسيد المحتوية على التيتانيوم أو معالجة خردة معدن التيتانيوم. سلوكتيو₂عند التفاعل مع عوامل الاختزال المختلفة، فإنه يحدد خصائص كل مسار إنتاج.

ينتج تخفيض الكربونTiCمما يؤدي إلى زيادة محتوى الكربون. يمكن أن يؤدي التخفيض الحراري للسيليكون باستخدام CaO إلى تكوين الحديد تيتانيوم مع زيادة محتوى السيليكون. في اختزال الألمنيوم الحراري، يعد التحكم في كمية الألومنيوم واستخدام CaO أمرًا مهمًا لمنع تكوين وتراكم TiO في الخبث.

منذإلمينيت (FeTiO₃)يتم اختزاله بواسطة الألومنيوم بسهولة أكبر من TiO2 النقي،طريقة الألومينوثرميكهي الطريقة الصناعية الرئيسية لإنتاج الحديد والتيتانيوم. جنبا إلى جنب معها يتم استخدامهاالطرق الحرارية الكهربائية والكهربائية والكربونية الحرارية وإعادة صهر خردة التيتانيوم.

في نهاية المطاف، يتم تحديد اختيار طريقة الإنتاج من خلال المحتوى المطلوبتي، آل، سي وCوخصائص المادة الأولية ومتطلبات الاستخدام النهائي للفيروتيتانيوم.