Prednosti jednostepene periodične tehnologije proizvodnje titanijumske šljake
Trenutno se proizvodnja titanijumske šljake sa visokim sadržajem TiO2 (80% i više) pokazala izvodljivom i ekonomski isplativom samo u rudno-termalnim pećima.
Jednostepena proizvodnja ima nekoliko prednosti u odnosu na druge metode dobijanja sintetičkog rutila. Dvofazni prvi je teži jer uključuje redukcijsko pečenje i kiselo ispiranje, stvara značajnu količinu opasnog tečnog otpada i zahtijeva veća finansijska ulaganja. Topljenje sintetičkog rutila jednostepenom metodom je obećavajuće zbog njegove ekonomske isplativosti (smanjenje troškova proizvodnje), mogućnosti kontrole tehnološkog procesa i potencijala za dobijanje visokokvalitetnih proizvoda.
Parametri procesa redukcionog topljenja u rudno-termalnim pećima
Vrste punjenja za redukcijsko topljenje u rudno-termalnim pećima
Za redukcijsko topljenje ilmenitnog koncentrata u rudno-termalnim pećima koriste se dvije vrste mješavine punjenja – briketna i praškasta.
Radi boljeg korištenja reduktora, smanjene emisije prašine i smanjene specifične potrošnje energije, rad sa punjenjem briketa je povoljan. Međutim, poteškoće nastaju zbog zgrušavanja briketa i njihovog cementiranja kipućom talinom, što narušava propusnost punjenja.
Stoga je u industrijskoj praksi razvijeno i kombinirano punjenje, mješavina briketa i punjenja u prahu. Omjer između njih ovisi o vrsti titanovog koncentrata. Sadržaj praškastog punjenja varira od 30 do 50%.
Briketi se proizvode pomoću valjkastih presa, koristeći sulfidnu tečnost kao vezivo.
Vrste rudno-termalnih peći i zahtjevi za njima
Za topljenje titanove troske u zemljama bivšeg SSSR-a (Ukrajina, Kazahstan, Rusija) koriste se troelektrodne rudno-termalne peći sa transformatorima sljedeće snage:
Radi boljeg korištenja reduktora, smanjene emisije prašine i smanjene specifične potrošnje energije, rad sa punjenjem briketa je povoljan. Međutim, poteškoće nastaju zbog zgrušavanja briketa i njihovog cementiranja kipućom talinom, što narušava propusnost punjenja.
Stoga je u industrijskoj praksi razvijeno i kombinirano punjenje, mješavina briketa i punjenja u prahu. Omjer između njih ovisi o vrsti titanovog koncentrata. Sadržaj praškastog punjenja varira od 30 do 50%.
Briketi se proizvode pomoću valjkastih presa, koristeći sulfidnu tečnost kao vezivo.
5 MVA sa količinom materijala za punjenje do 24 t;
16,5 MVA sa punjenjem do 100 t;
25 MVA sa punjenjem do 120 t.
Trenutno se takve šljake tope u otvorenim i zatvorenim rudno-termalnim pećima u šaržnom procesu, koji uključuje topljenje cjelokupnog napunjenog materijala u peći i naknadno točenje proizvoda topljenja. Periodična priroda procesa je vođena potrebom da se dobije sintetički rutil sa minimalnim sadržajem željeznih oksida. Da bi se to postiglo, reduktor se dodaje u kupku peći na kraju procesa topljenja. Ova operacija se naziva podešavanje troske.
Periodični proces u otvorenoj peći, posebno u fazi prilagođavanja troske kada površina rastaljene troske nije prekrivena čvrstim punjenjem, praćen je značajnim gubicima toplote kroz izlazne gasove i zračenje sa površine taline i zidova peći.
Upotreba rudno-termalnih peći zatvorenog krova za topljenje šljake značajno poboljšava tehničke i ekonomske aspekte procesa. To je zato što se povećava produktivnost peći, smanjuje specifična potrošnja energije i smanjuju se gubici koncentrata (zbog šaržnog prijenosa) sa izlaznim plinovima zbog manje količine generiranih otpadnih plinova (nekoliko puta manje). Dodatno se smanjuju gubici toplote.
Za peći za topljenje sintetičkog rutila postavlja se nekoliko zahtjeva:
Peć treba da ima relativno visoku specifičnu snagu kako bi omogućila brzo zagrijavanje punjenja na temperaturu oko 900-1200 stepena bez njegovog značajnog topljenja i da bi u završnoj fazi procesa održavala tečno stanje visoko viskoznih šljaka;
Prečnik elektrode i brzinu potrošnje elektrode treba optimizirati kako bi se osigurala potrebna koncentracija toplinske energije.
Specifikacije rudno-termalne peći od 25 MVA
Karakteristike OTF-a od 25 MVA:
Vrsta elektroda – grafitne elektrode;
Prečnik elektrode – 0,71 m;
Količina elektroda – 3 kom.;
Količina transformatora – 3 kom.;
Snaga transformatora – 8333 kVA;
Težina napunjenog koncentrata za operaciju topljenja – 120 t;
Vrh peći – sekcijski, vodeno hlađen;
Rashladni medij – cirkulirajuća procesna voda;
Dva otvora za narezivanje sintetičkog rutila i pripadajućeg metala.
Specifikacije procesa redukcionog topljenja
Temperatura titanijumske šljake – 1680 1760o C, pridruženog metala – 1470-1530o C. Težina titanijumske šljake pri točenju – max 18 t.
Tehnologija omogućava:
Stopa proizvodnje peći – 62627 t/god;
Ekstrakcija titana iz koncentrata sa reciklažom prašine u komercijalne proizvode (titanijumska šljaka) ne manje od 98%;
Proizvodnja titanijumske troske određenog sastava;
Proizvodnja pripadajućeg standardnog metala.
Proizvodi dobiveni taljenjem koncentrata ilmenita u rudno-termalnim pećima.
Kao rezultat topljenja ilmenitnih koncentrata dobijaju se titanijumske troske sa sadržajem TiO2 od 84% do 90% i FeO od 5% do 7%, u zavisnosti od sastava početnih koncentrata.
Po pravilu, hemijski sastav titanijumske šljake dobijene preradom različitih koncentrata i njihovih mešavina podleže manjim varijacijama. Prvenstveno je određen potpunošću reakcija redukcije željeznih oksida i stepenom ponovne redukcije titanijum dioksida (TiO2) u niže okside.
Tehnologija proizvodnje titanijumske troske omogućava njihovu komercijalnu proizvodnju, kako za dobijanje spužvastog titana, tako i za dobijanje pigmenta titan dioksida korišćenjem metoda hlorida ili sumporne kiseline.
Raspodjela glavnih elemenata između šljake i lijevanog željeza tokom taljenja šarže može se ocijeniti na sljedeći način:
Prenos u šljaku: titan – 98,5%, gvožđe – 3,5%, silicijum – 72.0%. Dio silicijuma isparava kao niži oksid;
Prijenos na liveno gvožđe: gvožđe – {{0}}%, titanijum – 0.8-1.2%, silicijum – 10-12%, vanadijum – 45-48%.
Automatizacija procesa topljenja titanijumske troske
Cilj sistema automatizacije u odgovarajućem procesu je da kontroliše i stabilizuje procesne parametre pripreme punjenja za topljenje i da obezbedi nesmetan rad opreme i mehanizama prema unapred definisanom programu.
Svi procesi transporta materijala, utovara i istovara, mljevenja, klasifikacije, doziranja i miješanja, briketiranja i sušenja su mehanizirani i automatizirani.
Automatizacija sistema za doziranje je dizajnirana da obezbedi racionalnu brzinu punjenja peći sa punjenjem zadate kompozicije, koordinaciju i kontrolu glavnih parametara doziranja materijala za punjenje, njihovog mešanja, transporta i dovoda u rezervoare peći.
Najznačajniji uticaj na efikasnost rudno-termalne peći ima automatska kontrola električnog režima procesa topljenja i klizanja elektrode. Odgovarajuća automatizacija procesa sastoji se od automatske kontrole hlađenja transformatora peći, vodenog hlađenja vrha peći, proklizavanja elektroda, regulacije gornjeg pritiska i drugih parametara.
Automatizacija čišćenja plina je ključni faktor za nesmetano odvijanje tehnološkog procesa, osiguravajući efikasno korištenje električne energije i sirovina.
Tražite dubinsku inženjersku ekspertizu u procesu proizvodnje titanijumske šljake kako biste ga poboljšali i dobili? Naši profesionalci su tu da vam pomognu.
Zakažite poziv
Osobitosti procesa proizvodnje titanijumske troske
Zajamčeni pokazatelji učinka predložene tehnologije proizvodnje titanske troske u rudno-termalnim pećima (OTF)
Predložena tehnologija u rudno-termalnim pećima (OTF) predviđa sljedeće:
Stopa proizvodnje peći- 62627 t/god;
Ekstrakcija titana iz koncentrata reciklažnom prašinom u komercijalne proizvode (titanijumska šljaka) – ne manje od 98%;
Proizvodnja titanijumske troske potrebnog sastava – sadržaj TiO2 – 84-90% i FeO – 5-7%;
Proizvodnja u obliku komercijalnog proizvoda, koji se može koristiti i za dobivanje spužvastog titana i za proizvodnju pigmenta titan dioksida hloridnom ili sumpornom kiselinom;
Proizvodnja pratećeg metala;
Osiguravanje sigurnosti procesa od eksplozije i oporavka sekundarnih energetskih resursa.
Automatizovani sistem kontrole procesa (APCS) omogućava sledeće:
Smanjenje vremena topljenja za 3-5% zbog mehanizacije i automatizacije doziranja i punjenja peći;
Smanjenje "ključanja" šljake zbog ravnomjernog punjenja po cijeloj površini peći, za poboljšanje uslova topljenja i kontrolu procesa;
Kroz automatizaciju procesa električnog topljenja, moguće je povećati prosječnu satnu potrošnju snage za 7-9% i smanjiti vrijeme topljenja za 6-8%;
Za smanjenje specifične potrošnje energije za 50-100 kW po 1 toni titanijumske troske i povećanje stope proizvodnje u peći za 6-8%.
Sažetak (Zaključak)
Titanijumska šljaka je proizvod visoke potražnje na globalnom tržištu sa značajnim obimom proizvodnje koji karakteriše konzistentan i dugoročni trend rasta.
Primarni je komercijalni proizvod (poluproizvod) u tehnološkom lancu za dobijanje pigmenta titanijum dioksida, metalnog titana, legura na bazi titana i visoko prerađenih proizvoda.
Dobiva se iz koncentrata ilmenita jednostepenom metodom redukcijskim topljenjem u rudno-termalnim pećima (OTF).
U zavisnosti od sastava koncentrata ilmenita, procesom topljenja dobijaju se titanijumske troske sa sadržajem TiO2 od 84% do 90% i FeO od 5% do 7%. Ove šljake se smatraju komercijalnim proizvodima.
