December 14, 2025
Il nucleo diFusione di scorie di titanio in forni elettriciconsiste nel mescolare l'ilmenite con un agente riducente solido, come l'antracite (o coke o coke di petrolio), e introdurre la miscela in un forno elettrico per la fusione di riduzione.gli ossidi di ferro all'interno del minerale sono ridotti selettivamente in ferro metallicoDopo la separazione tra scorie e ferro, si ottengono scorie di titanio e ferro metallico sottoprodotto.Il concentrato di titanio consiste principalmente di TiO2 e FeO, con componenti aggiuntivi come SiO2, CaO, MgO, Al2O3 e V2O5.condizioni fortemente riducenti per la formazione di scorie di titanio fuso e ferro metallicoLe reazioni chimiche coinvolte includono:
1.Fe2O3 + C = 2FeO + CO
2.FeO + C = Fe + CO
Le scorie di titanio sono caratterizzate da un elevato punto di fusione, da una forte corrosività, da una elevata conducibilità e da un forte aumento della viscosità vicino al suo punto di fusione.Queste proprietà subiscono cambiamenti significativi con variazioni di composizione durante la fusione.
L'ilmenite presenta una sostanziale conduttività elettrica allo stato fuso, che va da 2,0 a 2,5 ks/m a 1500 °C e aumenta a 5,5 a 6,0 ks/m a 1800 °C.la composizione della fusione cambia, che porta ad una diminuzione del contenuto di FeO e ad un aumento di TiO2 e di ossidi di titanio a bassa valenza, che elevano rapidamente la conduttività.La scorie di titanio di Sorel canadese ha una conducibilità di 15-20 ks/m a 1750°C, significativamente superiore a quella delle scorie ordinarie (100 s/m alla stessa temperatura) e degli elettroliti ionici come il NaCl liquido (circa 400 s/m a 900 °C).Le variazioni di temperatura hanno un impatto minimo sulla conduttività delle scorie di titanio, indicando le sue caratteristiche di conduttore elettronico.
L'elevata conduttività della scorie di titanio ne determina la natura di fusione a arco aperto nei forni elettrici, dove la fonte di calore primaria è il calore dell'arco tra l'estremità dell'elettrodo e la superficie della vasca fusa,Invece, la scorie ad alta resistenza si basa sulla resistenza al calore della scorie, denominata "scottamento ad arco sommerso".la scorie di titanio fuso può presentare caratteristiche di arco sommerso a breve termine, ma con il progredire del processo, la fusione ad arco aperto diventa dominante, con il calore dell'arco che raggiunge il 97% nelle fasi successive.
La scorie di titanio, composta principalmente da ossido di titanio, ha un elevato punto di fusione compreso tra 1580 e 1700 °C, che aumenta con il contenuto di TiO2.La fusione ad alta temperatura richiede un calore concentrato nella zona di riduzione.
Le scorie di titanio presentano una caratteristica di scorie corte, con una bassa viscosità quando sono completamente fuse al di sopra del loro punto di fusione.viscosità aumenta bruscamente vicino al punto di fusione a causa di un intervallo di temperatura di cristallizzazione ristretto, che porta alla precipitazione di solidi cristallini che rendono viscoso il fuso, compromettendo la fluidità e lo scarico delle scorie.
Le scorie di titanio, costituite principalmente da TiO2 con ossido di titanio di notevole valore inferiore, presentano un'elevata attività chimica, corrodendo la maggior parte dei materiali metallici e non metallici.un strato di scorie di titanio viene appeso sul rivestimento del forno durante la fusione di riduzione.
La reazione di riduzione avviene principalmente sulla superficie di fusione,ma collassi improvvisi di cariche solide o discesa di ferro ad alto contenuto di carbonio attraverso la fusione possono innescare reazioni violente all' interfaccia ferro-slag metallico, generando grandi quantità di gas CO che causano l'ebollizione e lo spruzzo di scorie. Questo può sommergere gli elettrodi, aumentare la corrente istantanea, causare corto circuito e destabilizzare la fusione.L'alimentazione continua e la fusione chiusa possono ridurre l'eccitazione e stabilizzare le condizioni del forno.
Il punto di fusione della scorie di titanio aumenta con il contenuto di TiO2 e il grado di riduzione (rapporto Ti2O3/TiO2).76Gli elementi di impurità come FeO, MgO, CaO, MnO e Al2O3 formano composti binari e punti eutetici con TiO2,abbassando il punto di fusione entro determinati intervalli di contenutoTuttavia, le impurità eccessive riducono la qualità della scoria di titanio.
Il tenore teorico di carbonio, calcolato sulla base della conversione di tutto Fe2O3 in FeO, riducendo il 96% di FeO in ferro metallico, riducendo il 30% di TiO2 in Ti3O5,e che rappresentano il 2% di carburizzazione del ferro nella vasca fusaIl coke in polvere convertito rappresenta il 9,85% dell'aggiunta di minerale, con un contenuto effettivo di carbonio di circa il 12%.
A causa delle disparità tra il forno elettrico e il trasformatore e dei forni di prova limitati, la corrente di tensione di funzionamento secondaria per la fusione è impostata a 100 V.
Ogni forno è caricato con 1,49 tonnellate di concentrato di titanio, con 0,78 tonnellate aggiunte in una sola volta come miscela con asfalto e coke in polvere e compattati.71 tonnellate vengono aggiunte intermittente durante la fusione attraverso il foro dell'elettrodo per regolare il grado ed evitare la rotazione di scorieOgni forno si fonde per 180 minuti, oscillati tra 150 e 240 minuti. Dopo la scarica, la corrente viene spenta e l'ossigeno viene utilizzato per bruciare attraverso la bocca del forno.La scorie e il ferro vengono mescolati e scaricati in un vassoio di scorieDopo la solidificazione, il ferro fuso viene versato in un vassoio di sabbia per formare lingotti di ferro da 80 a 90 kg.la presa del forno è tappata, e si aggiungono circa 60 kg di minerale e 7 kg di coke in polvere lungo i tre fori degli elettrodi, seguiti da battere, aggiungere materiali, tamponare con un martello, scaricare gli elettrodi, chiudere l'interruttoree inviare energia per smaltire il prossimo fornoIl tempo di alimentazione per il secondo forno è di circa 10-20 minuti.
L'ilmenite, con la formula chimica FeTiO3 e un teorico contenuto di TiO2 del 52,6%, si trova comunemente in natura come FeTiO3 e ilmenite avvelenata.L'ilmenite climatizzata forma varie composizioni fisiche, come il brookite, il brookite modificato, il titanio bianco e il rutile, con una maggiore profondità di intemperie e un maggiore contenuto di TiO2.espresso con la formula generale m((Fe,Mg,Mn).TiO2).n((Fe,Cr,Al) 2O3), dove m + n = 1.
Il minerale di titanio di valore minerario è suddiviso in minerale di roccia e placer. Il minerale di roccia, composto da ilmenite (FeTiO3), ha un contenuto di TiO2 di circa il 45-53%, con ferro sotto forma di FeO, un elevato rapporto FeO/Fe2O3,alto contenuto di MgO, e una struttura minerale densa. Il collocatore, formato da minerale di roccia avvelenato, ha un elevato contenuto di Fe2O3, un basso rapporto FeO/Fe2O3, un basso contenuto di impurità, una struttura minerale sciolta,contenuto di TiO2 fino al 95-100% nel minerale di rutile.
Le scorie di titanio, formate dopo la fusione dell'ilmenite in un forno elettrico, sono costituite da due fasi principali:
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90-95% fase di titanio in pseudo-piatta: composto da (FeTi2O5) a ((MgTi2O5) b ((Al2TiO5) c ((MnTi2O5) d ((V2TiO5) e ((Ti3O5) f), noto anche come fase di soluzione solida di titanite nera, dove a + b + c + d + e + f = 1.la composizione tipica della scorie di Sorel è (FeTi2O5) 0.31(MgTi2O5)0.30(Al2TiO5)0.06(MnTi2O5)0.008(V2TiO5)0.012(Ti3O5)0.31.
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5-10% di fase vetrosa di silicato: (Ca, Al, Mg, Fe, Ti) SiO3, con una composizione tipica di SiO2 60%, Al2O3 18-20%, CaO 9-10%, MgO 1-4%, FeO 2-4% e TiO2 3-4%.
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La scorie di titanio fusa da forno elettrico è suddivisa in scorie di titanio solubili in acido e scorie di cloruro di titanio.è utilizzato per la produzione di biossido di titanio con il metodo dell'acido solforico e presenta le seguenti caratteristiche::
1.Buona solubilità acida, con un tasso di acidolisi ≥ 94%.
2.Quantità adeguate di impurità del co-solvente FeO e MgO per un buon rendimento della reazione di acidolisi.
3.Contenuto di titanio a bassa valenza controllato.
4.Le impurità (zolfo, fosforo, cromo, vanadio) nocive per la produzione di biossido di titanio non devono superare le norme.
La scorie di cloruro di titanio, utilizzate per produrre biossido di titanio con il metodo del cloruro, ha le seguenti caratteristiche:
1.Alto contenuto di TiO2, generalmente ≥ 92%.
2.Contenuto di CaO + MgO, che forma adesività durante la clorazione, generalmente ≤ 1%.
3.Distribuzione della dimensione delle particelle che soddisfa i requisiti di fluidizzazione.
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