способ получения ферросиликотитана

Формула изобретения

Способ получения ферросиликотитана в электродуговой печи путем восстановления титана и железа из оксидов титаносодержащего материала в присутствии кремнийсодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве титаносодержащего материала используют ильменитовый концентрат и/или рутил, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевый песок, который смешивают с ильменитовым концентратом и/или рутилом и углеродистым восстановителем в виде газового угля, брикетируют смесь и проплавляют в электродуговой рудовосстановительной печи одностадийным углеродотермическим процессом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению ферросиликотитана для микролегирования стали и чугуна. Способ получения ферросиликотитана может быть использован на предприятиях, имеющих рудовосстановительные электродуговые печи.

Известен способ получения ферросиликотитана в электропечи из шихты, включающей жидкий шлак ферротитана, порошок алюминия, известь, кварцит, ферросилиций и железную руду [см. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. Гасик М.И., Лякишев Н.П., М.: Интермет Инжиниринг. 1999. 764 с.].

В соответствии с указанным способом на струю жидкого шлака, перетекающего в тигель печи, загружают порошок алюминия, известь и кварцит. Затем тигель печи закатывают под электроды, загружают восстановительную часть шихты, содержащую железную руду, алюминиевый порошок, ферросилиций и известь. После проплавления шихты ферросиликотитан сливают в копильник.

Недостатками способа являются большая трудоемкость и многостадийность процесса, а также высокая стоимость алюминиевого порошка и ферросилиция. Кроме того, низкое содержание титана и высокое содержание алюминия в ферросиликотитане ограничивают его применение в сталеплавильном и чугунолитейном производствах.

Задачей является разработка способа получения ферросиликотитана, обеспечивающего относительно высокую концентрацию титана в сплаве, высокую степень его извлечения из ильменитового и рутилового концентратов и безотходное производство при снижении трудоемкости процесса и стоимости ферросплава.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения ферросиликотитана в электродуговой печи восстановлением титана и железа из оксидов в присутствии кремнийсодержащего материала, согласно изобретению в качестве титаносодержащего материала используют ильменитовый концентрат и/или рутил, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевый песок, который смешивают с ильменитовым концентратом, рутилом и углеродистым восстановителем в виде газового угля, брикетируют смесь и проплавляют в рудовосстановительной печи одностадийным углеродотермическим процессом.

Использование в качестве титаносодержащего материала ильменитового концентрата и рутила дает возможность повысить концентрацию титана в ферросиликотитане, а использование брикетированной смеси ильменитового концентрата и/или рутила, газового угля и кварцевого песка позволяет получить более равномерное распределение ее компонентов, увеличить их контактную поверхность и, тем самым, осуществить более полное восстановление титана, железа и кремния из оксидов углеродом при снижении энергоемкости процесса.

Использование относительно дешевых исходных материалов (ильменитовый концентрат, кварцевый песок) и углеродистых восстановителей (отсевы кокса, слабококсующийся каменный уголь) снижает затратность способа. Этому же способствует одностадийное проведение процесса, снижающее трудоемкость способа.

Технический результат - повышение степени извлечения титана в сплав при снижении затратности способа.

Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как использование в качестве титаносодержащего материала ильменитового концентрата и/или рутила, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевого песка, который смешивают с ильменитовым концентратом, рутилом и углеродистым восстановителем, смесь брикетируют и проплавляют в рудовосстановительной печи одностадийным непрерывным углеродотермическим и бесшлаковым процессом с высоким извлечением элементов в сплав и восстановлением всех его компонентов углеродом, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый способ может найти широкое применение в области металлургии, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемый способ получения ферросиликотитана заключается в следующем.

Берут в качестве титаносодержащего материала ильменитовый концентрат и/или рутил, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевый песок, который смешивают с ильменитовым концентратом, рутилом и углеродистым восстановителем в виде газового угля. Полученную смесь брикетируют и проплавляют в рудовосстановительной печи одностадийным углеродотермическим процессом.

Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом. Ильменитовый концентрат и рутил смешивают с кварцевым песком и углеродистым восстановителем, например, газовым углем, и после добавления связующего, например, жидкого стекла, повторно смешивают и окусковывают методами брикетирования или скатывания. Брикеты или окатыши после естественной сушки загружают в рудовосстановительную печь и осуществляют непрерывный процесс плавки с периодической загрузкой шихты по мере ее проплавления и периодическим или непрерывным выпуском жидкого сплава в ковш с последующей разливкой в изложницы.

Пример осуществления способа иллюстрируется таблицей (см. ниже).

Для проведения сравнительных испытаний известного и предложенного способов оценивали удельный расход электроэнергии и извлечение элементов в сплав. Ферросиликотитан получали в однофазной электропечи с трансформатором мощностью 250 кВ·А. В качестве шихты использовали брикеты из смеси, содержащей ильменитовый концентрат, кварцевый песок и газовый уголь. Соотношение компонентов шихты и результаты опытов приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных следует, что при получении предлагаемым способом ферросиликотитана извлечение титана и кремния выше, а расход электроэнергии меньше в сравнении с известным способом.

В сравнении с прототипом заявляемый способ позволяет повысить степень извлечения элементов в сплав, снизить расходы на производство и уменьшить его трудоемкость.

Таблица
Результаты сравнительных испытаний получения ферросиликотитана
Компоненты шихты, кг	Номер опыта	Прототип
1	2	3
Ильменитовый концентрат	93	109	125	-
Кварцевый песок	105	74	45	-
Газовый уголь	85	80	70	-
Кварцит	-	-	-	70
Шлак ферротитана	-	-	-	500
Алюминиевый порошок	-	-	-	80
Известь	-	-	-	70
Железная руда	-	-	-	70
Ферросилиций ФС 75	-	-	-	30
Получено сплава, кг	100	100	100	100
в том числе титана	30	35	40	20
Извлечение элемента, %
титана	99,0	98,3	97,6	58,3
кремния	80,5	83,4	86,8	-
железа	100	100	100	100
Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/кг	13,8	13,4	13,9	16,0*
* с учетом получения алюминия и ферросилиция