Ferrotitanyum üretimi: hammaddeler, geri kazanım ve temel teknolojik yöntemler
Ferrotitanyum (FeTi)indirgendikten sonra demir ve titanyum alaşımı üretmek için kullanılan titanyum içeren hammaddelerden üretilir. Başlangıç malzemelerinin ana türleri şunlardır:titanyum demir cevheri (ilmenit, FeTiO₃),rutil (TiO₂)Vetitanyum hurdasıTi-V-Al gibi titanyum ve titanyum alaşımları dahil. Oksit hammaddelerinden farklı olarak titanyum hurdası kimyasal indirgeme gerektirmez ve eritilerek işlenebilmektedir.
İndirgeyici maddenin seçimi nihai ferrotitanyumun kalitesi açısından büyük önem taşımaktadır.TiO₂ kimyasal olarak kararlı bir oksittirBu nedenle, farklı indirgeme işlemleri farklı ürünlere yol açar ve karşılık gelen işlem koşullarını gerektirir.
1. TiO₂'un karbonla indirgenmesi
İyileşme üzerineTiO₂ karbonYüksek sıcaklıklarda doğrudan titanyum metali elde etmek mümkün değildir. Bunun yerine oluşurtitanyum karbür (TiC).
Bu nedenle, karbon yöntemi elde edilmesine yol açabiliryüksek karbon içeriğine sahip ferrotitanyum. Yüksek karbon içeriği, bu malzemenin, C içeriğinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gereken çelik üretim süreçlerinde kullanımını sınırlar.
Bu nedenle karbon-termal işleminin alüminotermik yöntemle karşılaştırıldığında sınırlamaları vardır.
2. TiO₂'nun silikon termal indirgenmesi
İyileşmekTiO₂ silikonbaşlı başına zordur. Ancak eklemeAkı olarak CaOindirgeme reaksiyonunu teşvik eder.
Bu durumda titanyum ve silikon kararlı bir şekilde oluşabilir.titanyum silisitlerBu nedenle elde edilen ferrotitanyumun özelliği daha yüksek silikon içeriğidir.
Bu nedenle, nihai üründe belirli bir düzeydeki silikon kabul edilebilir olduğunda, ferrotitanyum üretmek için silikon termal prosesi kullanılabilir.
3. Alüminotermik indirgeme
AlüminyumTiO₂'u azaltarak titanyum oluşturma kapasitesine sahiptir. Ancak reaksiyonun başarılı bir şekilde ilerlemesi için indirgeyici madde ve hammaddenin doğru oranının korunması önemlidir.
Alüminyum miktarının hesaplanan stokiyometrik seviyenin altında olması halinde önemli miktarlar oluşabilmektedir.TiO.
TiO, TiO₂'den daha kararlı bir bileşiktir ve alüminyumla daha fazla indirgenmesi zordur. Bu durumda TiO cürufa geçebilir ve oksit bileşenleriyle etkileşime girebilir.Al₂O₃ ve SiO₂.
Bu nedenle alüminotermik proseste kullanılır.CaO. Uygun bir cüruf sisteminin oluşumunu teşvik eder ve tiO'nun cürufta istenmeyen birikimini önlemeye yardımcı olurken, titanyum içeren ham maddelerin daha eksiksiz bir şekilde geri kazanılmasını teşvik eder.
4. İlmenitin yenilenmesi neden saf TiO₂'den daha uygundur?
Farklı hammadde türlerini karşılaştırırken önemli bir avantajilmenit (FeTiO₃)alüminotermik indirgemenin saf TiO₂'nin indirgenmesinden daha kolay olmasıdır.
CaO ilavesinin proses üzerinde benzer bir olumlu etkisi vardır; uygun bir cüruf fazının oluşumunu teşvik eder ve geri kazanım koşullarını iyileştirir.
Bu yüzdentitanyum konsantresinin alüminotermik indirgenmesiferrotitanyum üretimi için ana endüstriyel yol olarak kabul edilmektedir.
Ortaya çıkan ürün farklıdüşük karbonancak alüminyum ve silikon içeriği daha yüksek olabilir. Bu nedenle ferrotitanyum seçerken sadece Ti içeriğini değil aynı zamanda Ti içeriğini de dikkate almak gerekir.Al, Si ve CBelirli bir çelik sınıfının gereksinimlerine uygun olarak.
5. Ferrotitanyum üretiminin temel yöntemleri
İndirgeme reaksiyonlarının özelliklerine bağlı olarak ferrotitanyumun endüstriyel üretimi dört ana alana ayrılabilir:
Alüminotermik yöntem
İndirgeyici ajan olarak kullanılıralüminyumve CaO uygun bir cüruf sistemi oluşturmak için kullanılır.
Ana özellikler:
- düşük karbon içeriği;
- nispeten yüksek alüminyum içeriği;
- muhtemelen artan silikon içeriği;
- Çelik üretimi için ferrotitanyum üretiminde yaygın olarak kullanılır.
Elektrosilikon-termal yöntem
Bu süreçte restorasyon, katılımıyla gerçekleştirilir.elektrikli fırında silikon. CaO kullanımı indirgeme reaksiyonunu destekler.
Ürünün ana özelliği elde etme yeteneğidir.yüksek silikon içerikli ferrotitanyum.
Elektrokarbon-termal yöntem
İndirgeyici ajan olarak kullanılırkarbonve işlem yüksek sıcaklıkta elektrikli fırında gerçekleştirilir.
TiO₂'un karbon tarafından indirgenmesine oluşum eşlik ettiğindenTiCnihai ürün daha yüksek bir karbon içeriğine sahip olabilir.
Titanyum hurdasının yeniden eritilmesi
Titanyum hurdaları ve titanyum alaşımlarının atıkları, buna dayalı malzemeler dahilTi-V-Al, oksit indirgemesine gerek yoktur.
Bu tür hammaddeler şu şekilde işlenebilir:yeniden eritmeTitanyum içeren malzemelerin üretim döngüsüne geri döndürülmesine olanak tanır.
6. Ana yöntemlerin karşılaştırılması
| Yöntem | Temel indirgeyici madde | Ürünün ana özelliği |
|---|---|---|
| alüminotermik | Al + CaO | Düşük C içeriği, daha yüksek Al ve Si |
| Elektrosilikontermal | Si | Daha yüksek Si içeriği |
| Elektrokarbon-termal | C | TiC oluşumu nedeniyle-daha yüksek C içeriği |
| Eriyen hurda | Gerekli değil | Ti metali ve titanyum alaşımlarının geri dönüşümü |
Dolayısıyla teknoloji seçimi ferrotitanyumun kimyasal bileşimini doğrudan etkiler. Karbon içeriğinin en aza indirilmesi gerekiyorsa alüminotermik işlem avantajlı olabilir. Belirli bir silikon veya karbon içeriğinin kabul edilebilir olması halinde, nihai ürünün gereksinimlerine bağlı olarak başka yöntemler de kullanılabilir.
7. Ferrotitanyum seçerken nelere dikkat edilmelidir?
Çelik üreticileri için yalnızca nominal titanyum içeriğini dikkate almak yeterli değildir. Ferrotitanyum satın alırken aşağıdakiler de dahil olmak üzere malzemenin tam kimyasal bileşimini kontrol etmek gerekir:
- Ti - titanyum içeriği;
- Al - alüminyum içeriği;
- Si - silikon içeriği;
- C - karbon içeriği;
- P - fosfor içeriği;
- S - kükürt içeriği.
Anlaşmak da gerekliparçaların boyutu, paketleme gereksinimleri ve parti kontrol koşulları.
Kritik çelik üretim prosesleri için, kimyasal bileşimin stabil olduğundan ve malzemenin belirli çelik sınıfının gerekliliklerini karşıladığından emin olmak amacıyla her parti için bir analiz sertifikası talep edilmesi tavsiye edilir.
Çözüm
Üretmeferrotitanyumtitanyum içeren oksitlerin azaltılmasına veya metal titanyum hurdalarının işlenmesine dayanmaktadır. DavranışTiO₂çeşitli indirgeyici maddelerle etkileşime girdiğinde her üretim yolunun özelliklerini belirler.
Karbon azaltımı üretirTiCbu da karbon içeriğinin artmasına neden olur. CaO kullanılarak silikonun termal indirgenmesi, artan silikon içeriğiyle ferrotitanyum oluşumuna yol açabilir. Alüminotermik indirgemede alüminyum miktarının kontrolü ve CaO kullanımı cürufta TiO oluşumunu ve birikmesini önlemek açısından önemlidir.
O zamandan beriilmenit (FeTiO₃)alüminyum tarafından saf TiO₂'den daha kolay indirgenir,alüminotermik yöntemferrotitanyum üretimi için ana endüstriyel yöntemdir. Bununla birlikte kullanılırlarelektrosilikon-termal, elektrokarbon-termal yöntemler ve titanyum hurdasının yeniden eritilmesi.
Sonuçta üretim yöntemi seçimi gerekli içeriğe göre belirlenir.Ti, Al, Si ve C, hammaddenin özellikleri ve ferrotitanyumun nihai kullanımının gereklilikleri.