Výhody jednostupňové technologie výroby periodické titanové strusky

V současnosti se výroba titanové strusky s vysokým obsahem TiO2 (80 % a více) ukázala jako proveditelná a ekonomicky životaschopná pouze v rudných tepelných pecích.

Jednostupňová výroba má několik výhod oproti jiným metodám získávání syntetického rutilu. Dvoustupňová je obtížnější, protože zahrnuje redukční pražení a kyselé loužení, vytváří značné množství nebezpečného kapalného odpadu a vyžaduje vyšší finanční investice. Tavení syntetického rutilu jednostupňovou metodou je perspektivní pro svou ekonomickou životaschopnost (snížení výrobních nákladů), možnost řízení technologického procesu a potenciál získat vysoce kvalitní produkty.

Procesní parametry redukčního tavení v rudných tepelných pecích

Druhy vsázky pro redukční tavení v rudotermálních pecích

Pro redukční tavení koncentrátu ilmenitu v rudných tepelných pecích se používají dva druhy vsázkové směsi – briketová a prášková.

Pro lepší využití redukčního činidla, snížení emisí prachu a snížení měrné spotřeby energie je výhodná práce s briketovou vsázkou. Potíže však vznikají spékáním briket a jejich cementováním vroucí taveninou, která narušuje propustnost vsázky.

Proto byla také v průmyslové praxi vyvinuta kombinovaná vsázka, směs briket a práškové vsázky. Poměr mezi nimi závisí na typu titanového koncentrátu. Obsah práškové náplně se pohybuje od 30 do 50 %.

Brikety jsou vyráběny pomocí válečkových lisů, za použití sulfidového louhu jako pojiva.

Typy rudotermálních pecí a požadavky na ně

Pro tavení titanových strusek se v zemích bývalého SSSR (Ukrajina, Kazachstán, Rusko) používají tříelektrodové rudné tepelné pece s transformátory o výkonu:

Pro lepší využití redukčního činidla, snížení emisí prachu a snížení měrné spotřeby energie je výhodná práce s briketovou vsázkou. Potíže však vznikají spékáním briket a jejich cementováním vroucí taveninou, která narušuje propustnost vsázky.

Proto byla také v průmyslové praxi vyvinuta kombinovaná vsázka, směs briket a práškové vsázky. Poměr mezi nimi závisí na typu titanového koncentrátu. Obsah práškové náplně se pohybuje od 30 do 50 %.

Brikety jsou vyráběny pomocí válečkových lisů, za použití sulfidového louhu jako pojiva.

5 MVA s množstvím vsázky do 24 t;

16,5 MVA s nabíjením až 100 t;

25 MVA s nabíjením až 120 t.

V současné době se takové strusky taví pomocí otevřených a uzavřených rudných tepelných pecí ve vsázkovém procesu, který zahrnuje tavení celého vsázkového materiálu v peci a následné odpichování tavicích produktů. Periodický charakter procesu je řízen potřebou získat syntetický rutil s minimem oxidů železa. K dosažení tohoto cíle se do lázně pece na konci tavícího procesu přidává redukční činidlo. Tato operace se nazývá úprava strusky.

Periodický proces v otevřené peci, zejména ve fázi úpravy strusky, kdy povrch roztavené strusky není pokryt pevnou vsázkou, je doprovázen značnými tepelnými ztrátami unikajícími plyny a sáláním z povrchu taveniny a stěn pece.

Použití rudně-termických pecí s uzavřenou střechou pro tavení strusky výrazně zlepšuje technické a ekonomické aspekty procesu. Je to proto, že se zvyšuje produktivita pece, klesá měrná spotřeba energie a snižují se ztráty koncentrátu (v důsledku přenosu vsázky) s odcházejícími plyny z důvodu nižšího množství generovaných odpadních plynů (několikakrát méně). Navíc se snižují tepelné ztráty.

Na pece pro tavení syntetického rutilu je kladeno několik požadavků:

Pec by měla mít relativně vysoký měrný výkon, aby umožnila rychlé zahřátí vsázky na teplotu kolem 900-1200 stupňů bez jejího výrazného tavení a aby se v konečné fázi procesu udržoval tekutý stav vysoce viskózních strusek;

Průměr elektrody a rychlost spotřeby elektrody by měly být optimalizovány tak, aby byla zajištěna požadovaná koncentrace tepelné energie.

Specifikace 25 MVA rudotermální pece

Vlastnosti 25 MVA OTF:

Typ elektrod – grafitové elektrody;

Průměr elektrody – 0,71 m;

Množství elektrod – 3 ks;

Množství transformátorů – 3 ks;

Výkon transformátoru – 8333 kVA;

Hmotnost nabitého koncentrátu pro tavicí operaci – 120 t;

Horní deska pece – sekční, vodou chlazená;

Chladicí médium – cirkulující procesní voda;

Dva odpichové otvory pro samostatné odpichování syntetického rutilu a souvisejícího kovu.

Specifikace procesu redukčního tavení

Teplota odpichové titanové strusky – 1680 1760o C, teplota příslušného kovu – 1470-1530o C. Hmotnost titanové strusky při odpichu – max. 18 t.

Technologie poskytuje:

Výkon pece – 62627 t/rok;

Extrakce titanu z koncentrátu s recyklací prachu na komerční produkty (titanová struska) ne méně než 98 %;

Výroba titanové strusky daného složení;

Výroba souvisejícího standardního kovu.

Produkty získané tavením koncentrátu ilmenitu v rudných tepelných pecích.

V důsledku tavení koncentrátů ilmenitu se získávají titanové strusky s obsahem TiO2 v rozmezí 84 % až 90 % a obsahem FeO v rozmezí 5 % až 7 % v závislosti na složení výchozích koncentrátů.

Chemické složení titanových strusek získaných zpracováním různých koncentrátů a jejich směsí podléhá zpravidla menším změnám. Primárně je určena úplností redukčních reakcí oxidů železa a stupněm reredukce oxidu titaničitého (TiO2) na nižší oxidy.

Technologie výroby titanové strusky umožňuje jejich komerčnou výrobu, jak pro získání houbovitého titanu, tak pro získání pigmentu oxidu titaničitého pomocí chloridových nebo sírových metod.

Rozložení hlavních prvků mezi struskou a litinou během tavení vsázky lze posoudit takto:

Převod na strusku: titan – 98,5 %, železo – 3,5 %, křemík – 72.0 %. Část křemíku se vypařuje jako nižší oxid;

Převod na litinu: železo – {{0}} %, titan – 0.8-1,2 %, křemík – 10-12 %, vanad – 45-48 %.

Automatizace procesu tavení titanové strusky

Cílem automatizačního systému v příslušném procesu je řídit a stabilizovat parametry procesu přípravy vsázky pro tavení a zajistit nepřetržitý provoz zařízení a mechanismů podle předem definovaného programu.

Všechny procesy dopravy materiálu, nakládání a vykládání, mletí, třídění, dávkování a míchání, briketování a sušení jsou mechanizovány a automatizovány.

Automatizace dávkovacího systému je navržena tak, aby poskytovala racionální rychlost plnění pecí vsázkou daného složení, koordinaci a řízení hlavních parametrů dávkování vsázkových materiálů, jejich míchání, dopravu a přívod do násypek pecí.

Nejvýznamnější vliv na účinnost rudotermální pece má automatické řízení elektrického režimu tavícího procesu a prokluz elektrod. Odpovídající procesní automatizace sestává z automatického řízení chlazení pecního transformátoru, vodního chlazení horní části pece, prokluzu elektrod, regulace horního tlaku a dalších parametrů.

Automatizace čištění plynů je zásadním faktorem pro hladký průběh technologického procesu, zajišťující efektivní využití elektrické energie a surovin.

Hledáte hloubkovou technickou odbornost v procesu výroby titanové strusky, abyste jej zlepšili a získali? Naši odborníci jsou tu, aby vám pomohli.

Naplánujte si hovor

Zvláštnosti procesu výroby titanové strusky

Garantované ukazatele výkonnosti navržené technologie výroby titanové strusky v rudných tepelných pecích (OTF)

Navrhovaná technologie v rudných tepelných pecích (OTF) zajišťuje následující:

Rychlost výroby pece- 62627 t/rok;

Extrakce titanu z koncentrátu s recyklací prachu do komerčních produktů (titanová struska) – ne méně než 98 %;

Výroba titanové strusky s požadovaným složením – obsah TiO2 – 84-90 % a FeO – 5-7 %;

Výroba ve formě komerčního produktu, který může být použit jak pro získání houbovitého titanu, tak pro výrobu pigmentu oxidu titaničitého pomocí chloridových nebo sírových metod;

Výroba souvisejícího kovu;

Zajištění bezpečnosti procesu výbuchu a rekuperace druhotných energetických zdrojů.

Automatizovaný systém řízení procesů (APCS) umožňuje následující:

Zkrátit dobu tavení o 3-5 % díky mechanizaci a automatizaci dávkování a vsázky do pece;

Snížit "var" strusky díky rovnoměrnému zavážení po celé ploše lázně pece, zlepšit podmínky tavení a řízení procesu;

Prostřednictvím automatizace procesu elektrického tavení je možné zvýšit průměrný hodinový odběr energie o 7-9 % a zkrátit dobu tavení o 6-8 %;

Snížit měrnou spotřebu energie o 50-100 kW na 1 tunu titanové strusky a zvýšit rychlost výroby pece o 6-8 %.

Shrnutí (Závěr)

Titanová struska je vysoce žádaný produkt na světovém trhu s významným objemem výroby, který se vyznačuje stálým a dlouhodobým růstovým trendem.

Jedná se o primární komerční produkt (polotovar) v technologickém řetězci pro získávání pigmentu oxidu titaničitého, kovového titanu, slitin na bázi titanu a vysoce zpracovaných produktů.

Získává se z koncentrátů ilmenitu jednostupňovou metodou redukčním tavením v rudných tepelných pecích (OTF).

V závislosti na složení koncentrátů ilmenitu se tavením získávají titanové strusky s obsahem TiO2 v rozmezí 84 % až 90 % a obsahem FeO mezi 5 % a 7 %. Tyto strusky jsou považovány za komerční produkty.