FeTi - ді алюмотермиялы балыту

Б - да FeTi - ді алуды е ке таралан дісіні бірі болып, дайын нім тотытарын келесі реакциялар бойынша алюмотермиялы деу саналады:

 

TiO2 + 4 / 3Al = Ti + 2 / 3Al2О3 = 2495кДж / кг оксида

SiO2 + 4 / 3Al = Si + 2 / 3Al2О3 = 4074кДж / кг оксида

2FeO + 4 / 3Al = 2Fe + 2 / 3Al2О3 = 4003кДж / кг оксида

2 / 3Fe2O3 + 4 / 3Al = 4 / 3Fe + 2 / 3Al2О3 = 5359кДж / кг оксида.

 

Темір тотытары толы 99% деледі, кремнезем 90% - а дейін, ал титан тотыы 75 - 80% - а. ожда алан титан, иын делетін, тменгі тотытар (шамамен Ti жне Ti2O3 арасында) трінде болады. FeTi ндірісіні технологиялы тізбегі 10.1 - ші суретте крсетілген.

 

 

Сурет 10.1 - ожды айта деу жне жартылай нім немесе жоары глиноземді цементтен клинкерді алу бойынша FeTi - ді технологиялы слбасы: 1 - Таразылар; 2 - араластырыш; 3 - FeTi - ды аблытуа арналан балымалы мойынды; 4 - Метал жне ожа арналан шміш; 5 - сатаыш; 6 - Оралан машина; 7 - ожды деуге арналан электрлі пеш; 8 - Копильник; 9 - ра грануляцияа арналан жабды

 

FeTi - ды ажырамалы жартыдан немесе бірнеше блімшелерден тратын, жиналмалы шойынны мойындыында балытады. Мойынды, аумаы ота тзімді кірпіштермен жабдыталан, арбада орналастырылады. Мойындыты абыраларын ыздырылан кйде балалы магнезит (95%), сйы шыны (0,7%) жне ота тзімді сазды (4,3%) оспаларымен су ерітіндісімен торкретирлеу дісімен футерлейді. Футеровканы ені 10 - 15мм. Футеровканы баса да дістерін олданады, мысалы, еденге магнезитті кпіршікті абатын себедіде, ал мойынды абыраларын асбестпен жасап стіне саз жаады. Торкретирлеу - футеровканы е дамыан дісі.

Арбадаы дайындалан мойынды, шикірама арналан бункерлермен, мойындыа беруге арналан шнектермен, ша стау жне вентиляцияа арналан ондырымен жабдыталан, балыту камерасына беріледі.

Балыту рдісін тменгі йіндімен жргізеді, бл дегеніміз балыту рдісіні алдында мойындыа шамамен 200 кг шикірам себеді, оны стіне йілген оспаны (селитр + магнит жоасы). йілген йманы арнайы электрлі йіндімен немесе магнит жоасымен ртейді. Экзотермиялы рдістер арынды болан кезде, мойындыа шнекті кмегімен бункерде дайындалан шикірамды береді. Шикрамны алдын ала балу жылдамдыы детте шамамен минутына 300 кг райды, ваннаны беті 1м2 боланда. Мндай жылдамды ваннаны балу кезінде жылу шыынын азайтатын, шикірамны жіішке абатымен, апталуын амтамасыз етеді.

Тиеуді жоары жылдамдыы шикірам ймаларын лаытырып тастауа келуі ммкін. Дл сондай шикірамдаы ылалдылыты жне мойындыты футеровкасыны болуы кезінде арастырылады. Балыманы, 3000 - 4500 кг массалы шикірамды алуа есептелген, ілмекпен береді. Балытуды затыы, дайын нім 4,2т болан кезде, 15 - 18 минут райды. Балытуа арналан шикірамны млшері 10.1 кестеде келтірілген.

 

 

Кесте 10.1 - FeTi - ды балытуа арналан шикірамны млшері (100кг дайын нім немесе темір кені)

 

Шикірам райтындар Ильменит дайын нім Темір кені Al кпіршігі FeSi к айнатылан тз
йінді оспа - 30 - 38 12 - 20 15 - 20 -
Шикірамны негізгі блігі 15 - 30 46 - 60 0 - 6 8 - 13 0 - 2
Темір термиялы дегіші - 35 - 40 - 10 - 25 -

 

FeТi - ді 1 тоннасына кететін шикірам материалдарыны шыын келесідей:

Ильменитті дайын німіні 940кг

Алюминий кпіршігіні 400кг

кті 100кг

Ферросилициді(ФС75) 24кг

Темір кеніні 130кг

Титан алдытарыны 9 кг

 

Темір термиялы оспа метал оспасыны жасы тнуына сер етеін ттырлыты тмендетіп, ожды температурасын жоарлатады. сіресе, титанны тыыздыы тмен боландытан, FeТi - ді балыту кезінде темір термиялы оспаны олдану тиімді.

Термиялы оспадан делген FeТi - ді тамшылары, ож арылы тмен тсіп, FeТi - ді те жеіл тамшыларын ерітеді осылайша оларды ождан метала ткізеді.

Темір термиялы оспаларды олдану металдаы титанны млшерін азайтпайды, керісінше, метал тамшыларыны ождан ймаа туіні арасында титанны рамы шамалы жоарлайды.

Кптеген жадайларда, титан алдытарын, мойындыа тиеу арылы балу рдісінде балытады жне бл титанны рамын ймада 30 - 35% - а дейін жоарлатуа ммкіндік береді. Темір теермиялы тнбасын алдын ала балытып аланнан кейін, йманы мойындыта метал жне ожды бден суыанынша стап трады, рі арай болта бекітілген мойындытарды алып тастап оны вагон жетегінен алады. йманы ождан бліп алады, оны сумен жызып 10 - 15 кг - а дейін сатайды. ысалыы 1 - 3 райды.

ожды рамы келесідей, %: 66 - 69 Al2O3, 12 - 16 TiO2, 0,5 FeO, 0,2 SiO2, 0,11 MnO, 12 - 14 CaO, 1 - 2 MgO.

Балытуды йіндімен бірге бл нсасы да жоары йіндімен нсасы да ммкін болады. Бл жадайда, барлы пішінделген, растырылан жне араластырылан шикірамды балыту мойындыына тиейді жне йінді оспа арылы жоары жаын ртейді, балу рдісі жоарыдан тмен арай жреді. Балу аяталаннан кейін мойындытаы сйы німдерді клемі шамамен мойындыты 1 / 3 - ін райды, яни мойындыты клемі, тменгі йіндімен жргізгендегі нсаа араанда 3 есе тмен. Мойындыты клемін дрыс олданбау ебек німділігін нашарлатады. лкен ауматаы цех ажет болады, металды ождан жне футеровкадан тазарту кезіндегі оны шыын артады. Сонымен бірге, жоары йіндісі бар йма, мойындыты ауаны кмегімен шикіраммен толтыру жеткілікті боландытан жне рдіс бірден жргізіліп болатындытан, те арапайым болып келеді. Тменгі йіндімен жмыс жасаан кезде шикірамды мойындыа аздаан млшерде балу рдісіні туімен беру керек, бл сйкесінше механизациялауды аажет етеді.

Жоары йіндімен жмыс жасаан кезде балытуды жоары жылдамдыы арастырылады, ол балуды сйы німдерімен тсірілетін шикірамны тменгі абатыны ыздырылуымен тсіндіріледі. Шикірамды мойындытан шыарып тастау балу рдісінде, тменгі йіндігіге араанда тмен. Жоары йіндімен жмыс жасауды кемшілігі болып, ылдытармен бірге жретін, рдсті кейде иын туіне келетін, шикірамды тзеу жылдамдыын реттеуді ммкін болмауы саналады. Тменгі йіндімен жмыс жасаан кезде шикірамды беру жне оны тзету жылдамдыын реттеуді ммкіншілігі бар. Шикірамды тзеу жылдамдыы р трлі. Тменгі йіндімен балыту кезінде шикірамды йманы бетіне здіксіз береді жне делген рдістер шетте жреді, атты шикірам - йма. Жоары йіндімен балыту кезінде алдын ала балыту жылдамдыы жне шикірамды деу жоары болады, нтижесінде, ймада тзілетін метал тамшылары атты шикірама тсіріледі жне онымен жанасып, делген рдістер жретін абатты жоарлатады.

Тменгі йіндімен жмыс жасаан кезде, сйы йманы айнасы барлы уаытта шикірам абатымен жабыландытан, балытуды ішкі пеш рдісіні наты ерекшелігі болып саналатын, жылу шыындары тмендейді. Металлды шыындары азаяды. Мысалы, FeNb - ны жоары йіндімен балыту кезінде, шыындар дегіш материала байланысты 6 - 7% райды, ал тменгі йіндімен балытанда 1,5% - дан астам емес.

Келтірілген салыстырмалардан, екі дісті артышылытары мен кемшіліктерінен, жоары йінді тиімдірек екенін крумізге болады, сондытан да кбінесе ішкі пеш рдісі олданылады.

FeTi - ді балытан кездегі ТЭП - ті те жоары шамасы, ожды электрлі ыздыру нтижемінде ммкін болады. Айтарлытай сер метал жне ожды шыару арылы ішеі пеш балытуында алында. Бл йманы ыздырылан мойындыа оны кп сатылы олданылуы кезінде беруге ммкіндік береді. FeTi - ді алуда баалы шикізат ретінде, рамында перовскит СаО · ТiО2 бар, дайын нім саналады. Бл жадайда, шамамен ильменитті 25% дайын німін перовскитпен алмастырады. Шикізатты рамына темір кенін осады жне кті алып тастайды. Алюминиймен тотытарды деуді экзотермиялы реакциясындаы жылу жеткіліксіз боландытан, балыту алдында шикірамны температурасы шамамен 573К - ге жетуі шін, перовскитті дайын німін 873 - 973К - ге дейін ыздырып алан дрыс.

Осы рдісте титанды бліп алу 77% райды. FeTi - ді ішкі пеште аглотермиялы діспен балыту ммкін болады, себебі жылу титан тотытарын деген кезде тзілетіндіктен. Жылу, рдісті туіне жеткілікті болатын, темір тотытарын деуге арналан химиялы реакцияны толытырады. Бл дісте, балытулар алдыы балытулар аяталаннан кейін йманы алан блігінде электр кішн алады жне пешке шикірамны алан тотыын (кпен дайын нім) тиейді, бл уаытта электродтар шикірама тиелген.

Шикірам пеште толы еріп боланнан кейін сндіріп, рамында титанны дайын німі, екіншілік алюминийдегі алюминий кпіршігі, к, темір кен жне FeSi бар, шикірамны негізгі блігін юді бастайды. Содан кейін тотытарды дейді жне темір термиялы тнбаны енгізеді.

Шикірамны рамы 10.2 - ші кестеде келтірілген. Шикірамды ильменитті дайын німіні 4000 - 6000кг - на есептейді.

 

Кесте 10.2 - Шикірамны рамы

 

Шикірам Ильменитті дайын німі Темір кені Алюминий кпіршігі FeSi к
Тотыты 20 - 40 - - - 3 - 8
Негізгі 80 - 60 0 - 15 45 - 60 0 - 6 5 - 10
Тнба - 35 - 40 - 10 - 25

 

Алдын ала балытып аланнан кейін пешті осып, тиемелерді жинайды жне ожды рамында 32 - 37% титан бар, йма тамшыларыны жасы тнуы шін ыздырады.

Айтарлытай артышылыа сйы жне атты ождарды айта деумен жне жоары глиноземді цемент ндірісіне олданылатын, жоары глиноземді жартылай німді жне силикотитанды алумен FeTi - ды балыту технологиясы ие. Технология Ключев ферроорытпа зауытында жасалан. 10.2 - ші суретте ферротитанны сйы ождарын айта деуді технологиялы слбасы келтірілген

 

 

 

Сурет 10.2 - FeTi ождарын айта деуді технологиялы слбасы: 1 - Газды тазарту трубасы; 2 - FeTi - ды балытуа арналан шикірам бункері; 3 - ожды айта деуге арналан шикірам бункері; 4 - FeTы - ды балытуа арналан мойынды; 5 - Метала жне ожа арналан шміш; 6 - ожды айта деуге арналан электрлі пеш; 7 - Электрлі пешті сырты ваннасы; 8 - Копильник; 9 - ождаыш

 

Балыту аяталаннан кейін ожды бір блігі (шамамен 2 тоннасы) пеште аып теді жне бл зекке алюминий кпіршігін, к жне кварцитті береді. Сосын пеш тигелін электрод астында тегістейді, рамында, рдісті термиялыын жоарлатуа жне делген титанны еруіне ажетті темір кені бар, шикірамны делген блігін кмеді. Сонымен атар, алюминий кпіршігін, FeSi, кті осады. Алдын ала балытаннан кейін, металды копильникке яды, ожда (жартылай нім) осы кезде копильниктен теді.

2т сйы ожды айта деу кезінде электр энергия шыыны 320 - 370кВт · саат райды. Силикотитанны рамы: 17 - 20% Тi, 18 - 24% Si, 25 - 30% Аl, 0,35% - дан аспайтын С, 0,02% S, 0,05% Р.

 

Кесте 10.3 - Титан алдытарындаы німдерді химиялы рамы, %

Аты Al2O3 SiO2 MgO FeO TiO2
ТКГ - 70 70 - тен астам емес 2 - ден кем емес 5,5 - тен астам емес 1 - ден астам емес 2 - ден астам емес
ТКГ - 60 60 - тан астам емес 3 - тен кем емес 6,5 - тен астам емес 1 - ден астам емес 5 - тен астам емес

 

Жартылай німнен келесі рамдаы жоары глиноземді цемент алады: Al2O3 - 68 - 71%, СаО - 14 - 17%, (SiO2 + FeO) - 1 - 2%, ота тзімділігі 1670 - 1710ºС. Цемент 400 - 700 маркасындаы цементке сйкес келеді.

FeTi - ді атты ождарын, болат балымалы тріндегі уаттылыы 180кВ · А, кміртекті материалмен апталан ваннасы бар, электрлі пеште айта дейді.

оспалау жне ышылсыздандыру шін рамында 20 - 25% Ti, 15 - 25% Si, 2 - 8% Аl бар Fe - Si - Ti технологиясы жасалан.

Бл ймаларды балытуды ішкі пештерде алюмотермиялы діспен жргізеді. Титанны оспаларын, келесі жйе лигатурасын: Мо - Аl - Ti (45 - 54% Мо, 6 - 10% титанны, аланы алюминий) алады.

Зауыттарда шикірама сйы алюминийді енгізу арылы FeTi - ды балыту технологиясы олданылады. Осы технология бойынша сйы алюминийді ысыммен, алдын ала кйдірілген ильменитті дайын німі тиелген, айналмалы араластырыш машинаа енгізеді.

Алюминий ерітіндісі жарып тетіндер арылы дайын німні айналмалы абыыны ішіне келіп тседі. Алюминийді нтатау, оны, араластырыш абаттарды тотату нтижесінде р трлі жылдамдыпен озалатын абаттар арасында буландыру нтижесінде жреді. Сйы алюминийді немесе оны кпіршіктерін олдану рбір ферроорытпа зауытындаы ндіріс жадайына байланысты болады.

Титан технологиясы

Титанды жоары жиілікте рылымды материал ретінде олданады, титанны дайын німін иын кп сатылы айта деу технологиясы бойынша алады. Алашында дайын німдерді уаттылыы 10 - 15 МВА кен дегіш пештерде жоары титанны ожын алу шін жргізеді.

Шикіраммен берілетін коксик ильменит ймасынан темір тотыын деуді амтамасыз етеді, нтижесінде титан тотыыны рамы TiО2 шамасында 82 - 84% - а жетеді, ал FeО - ны рамы 3 - 4% - а дейін тмендейді. ожды шыатын кездегі температурасы шамамен 1700ºС.

Екінші сатыда титан ожын, титанны трт валентті хлоридін TiCl4 алу шін, кміртекті атысуымен газ тріндегі хлормен хлорлауа тсіреді.

Титан ожыны артышылыы ретінде, оны, титанны тменгі тотытарын ауны жоары тотыына дейін ышылсыздандыру серінен салындату кезінде здігінен сеппеленуіне икемділгі саналады.

Ti3+ - ді ышылсыздандыру келесі реакция бойынша жруі ммкін:

 

Fe2+ + 2Ti3+ = Feo + 2Ti4+,

 

Канададаы тмен сортты ильменит кендерін деумен алынатын ожды зерттеу кезінде электр пешіндегі антрцитпен жасалан.

ожды негізгі фазасы: (71 - 72% TiО2) оларды ішінде 12% Ti2О3, 9% FeО, 1% Fe - жер бетінде жо элемент армалит, ол тек айлы грунтта (Апполо - 11) бар.

Арамалколит темір марганецті титанод Mg0,5Fe0,5TiO5 трінде болады. ожды кпіршігін хлорламас брын кміртекті осылыстармен брикеттейді. Брикеттерді хлорлауды, шахталы электрлі арсыласу электрлі пеші трінде болатын, арнайы реактор - хлораторда жргізеді. Брикеттерді рамындаы кміртекті оттекпен байланыстырады, тмен температурада хлорлау реакциясыны туін, бл реакцияны айтымсыз ылатын, амтамасыз етеді:

 

TiО + C + 2Cl2 TiCl4 + CO,

Ti2O3 + 3C + 4Cl2 2TiCl4 + 3CO,

TiO2 + 2C + 2Cl2 TiCl4 + 2CO.

 

Титан тотытарын хлорлаумен атар, хлоридтерді тзілуіне келетін, баса да тотытармен зара рекеттесу реакциясы жреді: SiCl4, FeCl2, AlCl3 жне т.б.хлоридтерді айтарлытай артышылыы болып, тотытаылара араанда, балуды температурасы жне айнауды тмен температурасы. TiCl4 - tпл = 249К, tкип = 409К.

Бірінші сатыда TiCl4 келесі реакция бойынша Mg - мен деледі:

 

TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2.

Бл рдісті температурада арсыласу пештерінде жргізеді, осы сатыда алынатын титанны ысышы, кейін вакум пештерінде кешенді титанны ймасын алу шін айта балытылады. зіндік н рылымында рбір сатыдаы шыындар райды: титан ождарыны ндірісі 6%, шикірам дайындау 5%, брикеттерді хлорау жне TiCl4 32% - ке дейін тазарту, TiCl4 - ті магнимен 57% деу.