Ferotitan se proizvodi aluminotermičnom redukcijom, gdje toplina oslobođena samom reakcijom topi naboj i odvaja metal od šljake. Budući da se proces odvija na temelju vlastitog termalnog budžeta, stopa oporavka, što znači udio napunjenih jedinica titanijuma koji se stvarno javlja leguri, upravlja ekonomikom operacije više od bilo koje druge varijable. Poluge ispod su one koje ga pokreću.
Izbor hrane: koncentrat, rutil i vrsta rude
Hrana višeg kvaliteta se ponaša bolje. Rutil iznad 90% titan dioksida i koncentrat titanijuma iznad 50% titan dioksida daju značajno veći oporavak od alternativa nižeg kvaliteta, jer se manje slojeva mora rastopiti i odvojiti.
Vrsta rude je važna isto koliko i kvaliteta. Aluvijalna ruda u obliku naslaga općenito bolje reagira u fazi redukcije od primarne tvrde{1}}rude sličnog kvaliteta.
Oblik željeznih oksida u koncentratu utječe na reakciju prženja prije redukcije. Veći udio željeznog oksida u odnosu na željezni oksid poboljšava pripremu i daje bolje tehničke i ekonomske pokazatelje.
Stabilnost mješavine je bitna. Oporavak pada kada se sastav hrane mijenja od serije do serije, jer se aluminijsko punjenje ne može podesiti na pokretnu metu.
Veličina čestica hrane i reduktora
| Materijal | Traka praktične veličine | Posljedica drifta izvan benda |
|---|---|---|
| Rutil | 100 do 160 mesh | Previše fino, odleće i povećava gubitak; previše gruba, aluminotermna reakcija je nepotpuna |
| Koncentrat titanijuma | 40 do 100 mesh | Van opsega, redukcija je neujednačena i oporavak titana opada |
| Aluminijumske granule | Kvalitet 98% Al ili više, veličine da odgovara mješavini | Pregruba, mala površina i spora reakcija sučelja; previše fino, gubitak sagorevanja i višak glinice u šljaci |
Veličina čestica aluminijuma zaslužuje posebnu pažnju. Krupne granule imaju malu površinu, tako da reakcija međusloja traje duže, toplota se ne prikuplja efikasno i šljaka i metal se slabo odvajaju, ostavljajući gvožđe u šljaci. Pre-fine granule lepršaju i sagorevaju prije nego što mogu reagirati, a višak glinice koju stvaraju troši aluminij koji bi trebao reducirati titan, stvarajući efektivno manjak aluminija u srcu punjenja.
Omjer miješanja i režim pečenja
Održavanje omjera titanovog koncentrata i rutila blizu 3,5 prema 1 je praktičan način da se u jednoj mješavini izbalansira kvalitet titana, opterećenje lanca i oslobađanje topline. Udaljavanje od tog omjera mijenja i trosku i osjetljivu toplinu koja je dostupna za redukciju, tako da ga treba namjerno prilagoditi i evidentirati u odnosu na rezultat oporavka.
Pečenje je druga polovina pripreme punjenja. Prozor temperature od oko 750 do 850 stepeni Celzijusa sa vremenom zadržavanja od tri do pet sati je radni opseg; prženje koje je previše hladno ili prekratko, ostavlja punjenje nedovoljno-pripremljenim, smanjuje termički efekat jedinice i sprječava da se reakcija redukcije odvija do kraja, a sve to smanjuje oporavak.
Toplotni balans jedinice: Kontrolna petlja jezgra
Toplotni efekat punjenja ima dve komponente. Toplota hemijske reakcije dolazi od koncentrata titanijuma, rutila, kalijum hlorata i aluminijumskih granula, i zavisi od njihovog kvaliteta i doze. Fizička toplina se prenosi prethodno-prženim punjenjem. Proizvodno iskustvo pokazuje dva različita načina kvara:
Preniska toplina uređaja: reakcija redukcije teče sporo, pokretljivost šljake je slaba, metalne kuglice koje nose titan- ostaju zarobljene u šljaci, a šljaka i željezo se loše razdvajaju, tako da se gubi veći dio punjenja.
Previsoka toplina jedinice: reakcija postaje burna, šljaka se izbacuje i prska, materijal se izbacuje iz lonca, a gubici i troškovi rastu dok vrijednost proizvoda pada.
Stoga je cilj stabilna, dobro{0}}kontrolirana reakcija koja je dovoljno vruća da zadrži tekućinu šljake, ali ne toliko vruća da prska. Temperatura pre-pečenja, doza aluminijuma i dodatak klorata su tri ručke koje se koriste za održavanje tog balansa.
Kako dodatak ferosilicijuma poboljšava oporavak
Dodavanje ferosilicijuma uvodi silicijum u punjenje, koji se kombinuje sa titanijumom da bi formirao titanijum silicide kao što je Ti5Si3. Ta jedinjenja ograničavaju stvaranje jedinjenja aluminijuma-titanijuma, tako da je manje aluminijuma zaključano u leguru i više ostaje dostupno za smanjenje preostalih titanijum oksida. Rezultat je bolje korištenje aluminijuma i veća iskorištenost titana, zbog čega se dodatak silicijum{4}}tretira kao mjera kontrole procesa, a ne kao jednostavan izvor legure.
Kontrolna lista za praktično poboljšanje
Procijedite i ocijenite sav dolazni koncentrat i rutil, i odbacite{0}}lotove izvan specifikacije prije nego stignu u mješavinu.
Držite rutil na 100 do 160 mesh i koncentrat titanijuma na 40 do 100 mesh, i provjeravajte analizu sita svake smjene.
Koristite aluminijske granule od 98% Al ili bolje, veličine tako da brzina reakcije i gubitak gorenja ostanu u ravnoteži.
Održavajte omjer koncentrata i rutila blizu 3,5 prema 1 i evidentirajte svako odstupanje u odnosu na oporavak.
Kontrolišite pečenje na 750 do 850 stepeni Celzijusa u trajanju od tri do pet sati i zabeležite stvarni profil, a ne zadatu tačku.
Pratite unos topline jedinice za praćenje i zabilježite stanje šljake, prskanje i odvajanje metala šljake pri svakom zagrijavanju, tako da su trendovi vidljivi prije nego što oporavak padne.
Često postavljana pitanja
P: Šta kontrolira stopu oporavka fero{0}}titanijuma?
Kvalitet hrane i vrsta rude, veličina čestica sirovine i reduktora, odnos koncentrata i mešavine rutila, režim pečenja i, iznad svega, jedinični toplotni bilans punjenja.
P: Koji razred rutila je poželjniji?
Rutil iznad 90% titan dioksida, zajedno sa koncentratom titanijuma iznad 50% titan dioksida, je poželjniji jer se mora rastopiti i odvojiti manje lanca.
P: Koja veličina čestica treba da bude rutil i koncentrat?
Rutil se obično drži na 100 do 160 mesh, a koncentrat titana na 40 do 100 mesh; previše fino povećava gubitke u letu, a previše grubo ostavlja reakciju nepotpunom.
P: Koja temperatura i vrijeme pečenja se koriste?
Oko 750 do 850 stepeni Celzijusa u trajanju od tri do pet sati, tako da je punjenje potpuno pripremljeno, a termički efekat jedinice dovoljno visok da pokrene smanjenje.
P: Zašto dodati ferosilicij u ferotitanijumsko punjenje?
Silicijum se vezuje sa titanijumom kao silicidi kao što je Ti5Si3, koji potiskuje formiranje aluminijum-titanijum jedinjenja, poboljšava iskorišćenje aluminijuma i podiže oporavak titana.
P: Šta se događa ako je toplina jedinice preniska?
Reakcija postaje spora, fluidnost šljake opada, metalne kuglice koje sadrže titan- ostaju zarobljene u šljaci i odvajanje metala šljake se pogoršava, tako da oporavak pada.
P: Kako se može smanjiti potrošnja aluminijuma?
Korištenjem 98% Al ili boljih granula odgovarajuće veličine, stabilizacijom omjera mješavine i dodavanjem ferosilicijuma tako da se manje aluminija troši u intermetalnoj formaciji.
