การผลิตเฟอร์โรไททาเนียม: วัตถุดิบ การนำกลับมาใช้ใหม่ และวิธีการทางเทคโนโลยีขั้นพื้นฐาน

เฟอโรไททาเนียม (FeTi)ผลิตจากวัตถุดิบที่มีไททาเนียม ซึ่งหลังจากลดขนาดแล้วจะนำไปใช้ผลิตโลหะผสมของเหล็กและไททาเนียม วัตถุดิบตั้งต้นประเภทหลักได้แก่แร่เหล็กไทเทเนียม (อิลเมไนต์, FeTiO₃),รูไทล์ (TiO₂)และเศษไทเทเนียมรวมถึงไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียม เช่น Ti-V-Al เศษไทเทเนียมไม่ต้องการการลดสารเคมีต่างจากวัตถุดิบออกไซด์ และสามารถแปรรูปได้โดยการหลอม

การเลือกใช้สารรีดิวซ์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพของเฟอร์โรติไทเทเนียมขั้นสุดท้ายTiO₂ เป็นออกไซด์ที่มีความเสถียรทางเคมีดังนั้นกระบวนการลดที่แตกต่างกันจึงนำไปสู่ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันและต้องมีเงื่อนไขกระบวนการที่สอดคล้องกัน

1. การลด TiO₂ ด้วยคาร์บอน

ระหว่างพักฟื้นคาร์บอน TiO₂ที่อุณหภูมิสูง ไม่สามารถรับโลหะไทเทเนียมได้โดยตรง แต่มันถูกสร้างขึ้นมาแทนไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC).

ดังนั้นวิธีคาร์บอนจึงสามารถนำไปสู่การได้รับเฟอร์โรไททาเนียมที่มีปริมาณคาร์บอนสูง. ปริมาณคาร์บอนสูงจำกัดการใช้วัสดุนี้ในกระบวนการผลิตเหล็กซึ่งต้องควบคุมปริมาณ C อย่างเคร่งครัด

นั่นคือสาเหตุที่กระบวนการให้ความร้อนคาร์บอน-มีข้อจำกัดเมื่อเทียบกับวิธีอะลูมิโนเทอร์มิก

2. การลดความร้อนของซิลิคอนของ TiO₂

การกู้คืนTiO₂ ซิลิคอนในตัวมันเองเป็นเรื่องยาก อย่างไรก็ตามการเพิ่มCaO เป็นฟลักซ์ส่งเสริมปฏิกิริยาการลดลง

ในกรณีนี้ ไทเทเนียมและซิลิกอนสามารถเกิดความเสถียรได้ไทเทเนียมซิลิไซด์ดังนั้นเฟอร์โรไททาเนียมที่ได้จึงมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณซิลิคอนที่สูงกว่า

ดังนั้น กระบวนการทางความร้อนของซิลิคอนจึงสามารถนำมาใช้ในการผลิตเฟอร์โรไททาเนียมได้ เมื่อระดับซิลิคอนในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเป็นที่ยอมรับได้

3. การลดความร้อนด้วยอลูมิเนียม

อลูมิเนียมสามารถรีดิวซ์ TiO₂ ให้กลายเป็นไทเทเนียมได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ปฏิกิริยาดำเนินต่อไปได้สำเร็จ สิ่งสำคัญคือต้องรักษาอัตราส่วนที่ถูกต้องของสารรีดิวซ์และวัตถุดิบตั้งต้น

หากปริมาณอะลูมิเนียมต่ำกว่าระดับปริมาณสัมพันธ์ที่คำนวณได้ อาจเกิดปริมาณที่มีนัยสำคัญได้ทีโอ.

TiO เป็นสารประกอบที่มีความเสถียรมากกว่า TiO₂ และการรีดักชันเพิ่มเติมด้วยอะลูมิเนียมก็ทำได้ยาก ในกรณีนี้ TiO สามารถผ่านเข้าไปในตะกรันและทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบออกไซด์ได้รวมไปถึงAl₂O₃ และ SiO₂.

ดังนั้นในกระบวนการอลูมิเนียมความร้อนจึงถูกนำมาใช้แคลเซียมโอ. ส่งเสริมการก่อตัวของระบบตะกรันที่เหมาะสม และช่วยป้องกันการสะสมของ TiO ที่ไม่พึงประสงค์ในตะกรัน ขณะเดียวกันก็ส่งเสริมการนำวัตถุดิบที่มีไทเทเนียมกลับมาใช้ใหม่ได้สมบูรณ์มากขึ้น

4. เหตุใดอิลเมไนต์จึงสะดวกกว่าในการคืนสภาพมากกว่า TiO₂ บริสุทธิ์

เมื่อเปรียบเทียบวัตถุดิบประเภทต่างๆ ถือเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญอิลเมไนต์ (FeTiO₃)ก็คือการลดอะลูมิเนียมความร้อนนั้นง่ายกว่าการลด TiO₂ บริสุทธิ์

การเติม CaO มีผลเชิงบวกที่คล้ายกันต่อกระบวนการ โดยส่งเสริมการก่อตัวของระยะตะกรันที่เหมาะสม และปรับปรุงสภาวะการฟื้นตัว

นั่นเป็นเหตุผลการลดความร้อนของอะลูมิเนียมเข้มข้นของไทเทเนียมถือเป็นเส้นทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตเฟอร์โรไทเนียม

ผลลัพธ์ที่ได้จึงแตกต่างออกไปคาร์บอนต่ำอย่างไรก็ตาม ปริมาณอะลูมิเนียมและซิลิกอนอาจสูงกว่า ดังนั้นเมื่อเลือกเฟอร์โรไททาเนียม จำเป็นต้องคำนึงถึงไม่เพียงแต่เนื้อหา Ti เท่านั้น แต่ยังรวมถึงระดับด้วยอัล, ซี และซีตามข้อกำหนดของเกรดเหล็กเฉพาะ

5. วิธีพื้นฐานของการผลิตเฟอร์โรไททาเนียม

ขึ้นอยู่กับลักษณะของปฏิกิริยารีดักชัน การผลิตทางอุตสาหกรรมของเฟอร์โรไททาเนียมสามารถแบ่งออกเป็นสี่ส่วนหลัก:

วิธีอลูมิเนียมความร้อน

ใช้เป็นตัวแทนรีดิวซ์อลูมิเนียมและใช้ CaO เพื่อสร้างระบบตะกรันที่เหมาะสม

คุณสมบัติหลัก:

• ปริมาณคาร์บอนต่ำ
• ปริมาณอลูมิเนียมค่อนข้างสูง
• อาจเพิ่มปริมาณซิลิกอน
• ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิต ferrotitanium สำหรับการผลิตเหล็ก

วิธีอิเล็กโทรซิลิคอน-ความร้อน

ในกระบวนการนี้ การฟื้นฟูจะดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของซิลิคอนในเตาไฟฟ้า. การใช้ CaO ส่งเสริมปฏิกิริยาการรีดักชัน

คุณสมบัติหลักของผลิตภัณฑ์คือความสามารถในการได้รับferrotitanium ที่มีปริมาณซิลิคอนสูง.

วิธีอิเล็กโทรคาร์บอน - ความร้อน

ใช้เป็นตัวแทนรีดิวซ์คาร์บอนและกระบวนการนี้ดำเนินการที่อุณหภูมิสูงในเตาอบไฟฟ้า

เนื่องจากการลดลงของ TiO₂ ด้วยคาร์บอนจะมาพร้อมกับการก่อตัวทีซีผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายอาจมีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า

การหลอมเศษไทเทเนียม

เศษไทเทเนียมและเศษโลหะผสมไทเทเนียมรวมทั้งวัสดุที่มีพื้นฐานมาจากติ-วี-อัลไม่จำเป็นต้องรีดิวซ์ออกไซด์

วัตถุดิบดังกล่าวสามารถแปรรูปได้โดยกำลังหลอมใหม่ซึ่งช่วยให้วัสดุที่มีไทเทเนียมสามารถกลับเข้าสู่วงจรการผลิตได้

6. การเปรียบเทียบวิธีการหลัก

ดังนั้นการเลือกใช้เทคโนโลยีจึงส่งผลโดยตรงต่อองค์ประกอบทางเคมีของเฟอร์โรไทเนียม หากจำเป็นต้องลดปริมาณคาร์บอนให้เหลือน้อยที่สุด กระบวนการอะลูมิเนียมความร้อนอาจมีข้อได้เปรียบ หากยอมรับปริมาณซิลิคอนหรือคาร์บอนบางชนิดได้ ก็สามารถใช้วิธีอื่นได้เช่นกัน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย

7. สิ่งที่ควรมองหาเมื่อเลือกเฟอร์โรไทเทเนียม?

สำหรับผู้ผลิตเหล็ก การพิจารณาเฉพาะปริมาณไทเทเนียมที่ระบุเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอ เมื่อซื้อเฟอร์โรไททาเนียมจำเป็นต้องตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดของวัสดุรวมไปถึง:

• Ti - ปริมาณไทเทเนียม;
• ปริมาณอะลูมิเนียม Al -;
• มีเนื้อหาซิลิกอน -;
• C - ปริมาณคาร์บอน;
• ปริมาณฟอสฟอรัส P -;
• S - ปริมาณกำมะถัน.

นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องเห็นด้วยขนาดของชิ้นข้อกำหนดด้านบรรจุภัณฑ์และเงื่อนไขการควบคุมแบทช์

สำหรับกระบวนการผลิตเหล็กที่สำคัญ ขอแนะนำให้ขอใบรับรองการวิเคราะห์สำหรับแต่ละชุดเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบทางเคมีมีความเสถียรและวัสดุตรงตามข้อกำหนดของเกรดเหล็กเฉพาะ

บทสรุป

การผลิตเฟอร์โรไททาเนียมขึ้นอยู่กับการลดลงของออกไซด์ที่ประกอบด้วยไทเทเนียมหรือการแปรรูปเศษโลหะไทเทเนียม พฤติกรรมTiO₂เมื่อทำปฏิกิริยากับสารรีดิวซ์ต่างๆ จะเป็นตัวกำหนดคุณลักษณะของเส้นทางการผลิตแต่ละเส้นทาง

ผลิตผลการลดคาร์บอนทีซีซึ่งนำไปสู่การเพิ่มปริมาณคาร์บอน การลดความร้อนของซิลิคอนโดยใช้ CaO สามารถนำไปสู่การก่อตัวของเฟอร์โรไททาเนียมโดยมีปริมาณซิลิคอนเพิ่มขึ้น ในการลดปริมาณอะลูมิเนียมเทอร์มิก การควบคุมปริมาณอะลูมิเนียมและการใช้ CaO มีความสำคัญในการป้องกันการเกิดและการสะสมของ TiO ในตะกรัน

เนื่องจากอิลเมไนต์ (FeTiO₃)ลดลงด้วยอะลูมิเนียมได้ง่ายกว่า TiO₂ บริสุทธิ์วิธีอลูมิเนียมเทอร์มิคเป็นวิธีการทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตเฟอร์โรไทเนียม นอกจากนี้ยังมีการใช้อีกด้วยวิธีอิเล็กโตรซิลิคอน-ความร้อน วิธีอิเล็กโทรคาร์บอน-ความร้อน และการถลุงเศษไทเทเนียมอีกครั้ง.

ท้ายที่สุดแล้ว การเลือกวิธีการผลิตจะขึ้นอยู่กับเนื้อหาที่ต้องการTi, Al, Si และ Cคุณลักษณะของวัตถุดิบตั้งต้นและข้อกำหนดของการใช้เฟอร์โรไทเนียมในขั้นสุดท้าย