Способ получения обогащенного ильменитового концентрата

22 29/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБОГАЩЕННОГО ИЛЬМЕНИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА(57) Способ получения обогащенного ильменитового концентрата, содержащего двуокись титана и железный порошок, путем окислительного отжига в кислородсодержащей газовой среде при температуре 900-1000 С и последующего восстановления в едином цикле с карбидизацией в контролируемой газовой атмосфере, содержащей водород и углеродсодержащий компонент, при удельном расходе на 1 кг концентрата 0,03-0,08 кг углерода углеродсодержащего компонента и 0,025-0,075 м 3 водорода и температуре 750-1100 С. Изобретение относится к производству основных компонентов электродных покрытий. В металлообрабатывающей промышленности нашли широкое применение сварочные электроды с защитными покрытиями рутилового типа. Такие электроды характеризуются высокой технологичностью и обеспечивают качественные сварные швы, соответствующие требованиям технических условий. Основным компонентом защитных покрытий в электродах этого типа является рутиловый концентрат, содержащий 9495 двуокиси титана 2. Однако, учитывая высокую стоимость рутилового концентрата, в ряде случаев этот компонент заменяется ильменитовым концентратом, содержание двуокиси титана в котором не превышает 60-62 . При этом соответственно корректируется и состав защитных покрытий с тем, чтобы нивелировать отрицательное влияние уменьшения содержания двуокиси титана, а также присутствующих в этом концентрате окислов железа (Автоматическая сварка. - 1997. -11 - С. 48-50). Известно, что в состав защитных покрытий некоторых марок электродов вводят дополнительно 40-60 железного порошка (ГОСТ 9466-75). Такие электроды имеют большую толщину защитного покрытия (коэффициент массы покрытия составляет 120-180 ) и обеспечивают повышенную производительность сварочных работ. Высокая производительность достигается за счет дополнительного металла, содержащегося в покрытии, снижения потерь металла от разбрызгивания и более высоких допустимых сварочных токов. При сварке на оптимальных токах производительность электродов с содержанием 50 железного порошка в 1,52,0 раза выше, чем электродов без порошка (Потапов Н.Н., Баранов Д.Н., Каковкин О.С. и др. Сварочные материалы для дуговой сварки Справочное пособие В 2-х т. Т. 2. Сварочные проволоки и электроды). 4384 1 Однако дополнительное введение в состав шихты железного порошка усложняет технологический процесс изготовления таких электродов и приводит к снижению экономических показателей производства, не ликвидируя в то же время отрицательного воздействия имеющихся окислов железа. В металлургическом производстве при получении двуокиси титана используются методы получения искусственного рутила (двуокиси титана) из ильменитового концентрата. При этом основной целью является отделение железа. Для этого проводятся восстановительные плавки с получением чугуна и титанового шлака(80-872). Восстановленный материал плавят затем в руднотермических печах с выплавкой чугуна и шлака. Применение предварительно восстановленного ильменитового концентрата повышает производительность печей и приводит к снижению расхода электроэнергии. При этом не ставится цель использования обогащенного ильменита как конечного продукта напрямую и тем более получение и использование смеси рутила, порошка железа и порошка карбида железа. Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ избирательного выщелачивания железа или его оксидов кислотами из ильменита после предварительной его термической обработки (Зеликман А.П. Металлургия редких металлов. Учебник для вузов. - М. Металлургия, 1986. - С. 306). Последняя заключается в проведении восстановительного обжига концентрата или сочетании окислительного обжига с последующим восстановительным. Целью такой технологической операции является получение закиси железа , что приводит к появлению в кристаллической решетке исходного материала высокой концентрации вакансий, способствующих последующему выщелачиванию железа кислотами. Если же восстановление ведут в смеси концентрата с углем при температуре 1200-1300 С, то при последующем выщелачивании железа соляной кислотой дополнительно образуется водород, что усложняет процесс и вызывает необходимость принятия дополнительных мер по технике безопасности. И в этом случае основная цель технологической схемы - удаление железа и получение двуокиси титана. Ни в одной из применяемых технологических схем не ставится цель получения смеси двуокиси титана и порошков железа и карбида железа в регулируемом соотношении. Задачей настоящего изобретения является получение высококачественного ильменитового концентрата,содержащего повышенное содержание двуокиси титана (рутила) в сочетании с порошком железа и карбида железа и используемого в качестве основного компонента защитных электродных покрытий ильменитового типа. Технический результат достигается в способе получения обогащенного ильменитового концентрата, содержащего двуокись титана и железный порошок, путем окислительного отжига в кислородсодержащей газовой среде при температуре 900-1000 С и последующего восстановления в едином цикле с карбидизацией в контролируемой газовой атмосфере, содержащей водород и углеродсодержащий компонент, при удельном расходе на 1 кг концентрата 0,03-0,08 кг углерода углеродсодержащего компонента и 0,025-0,075 м 3 водорода и температуре 750-1100 С. Способ осуществляется следующим образом. Исходный ильменитовый концентрат загружается в керамические поддоны или поддоны из нержавеющей стали, помещается в термическую печь, нагретую до температуры 900-1100 С, и выдерживается заданное время в окислительной атмосфере. После извлечения из печи и охлаждения окисленный ильменитовый концентрат загружается в металлический муфель, который после герметизации и продувки защитным газом помещается в шахтную термическую печь, нагретую до температуры 750-1100 С. В муфель подается комбинированная контролируемая атмосфера, содержащая газ-восстановитель (например, водород Н 2) и углеродсодержащий компонент (например, природный газ СН 4), при этом удельный расход активного углерода на 1 кг обогащаемого ильменита составляет 0,03-0,08 кг, а водорода 0,025-0,075 м 3. На стадии окислительного отжига происходит доокисление ильменитового концентрата с образованием окисла железа типа 23. Последующее восстановление в едином цикле с карбидизацией приводят к восстановлению окисла железа до чистого железа или его карбида (в зависимости от технологических требований). Снижение температуры ниже 750 С замедляет скорость восстановления оксида железа и приводит к сохранению в структуре двуокиси железа, что ухудшает технологические свойства сварного шва. При использовании температуры выше 1100 С значительно ухудшается управляемость процессом восстановления в едином цикле с карбидизацией, повышаются энергозатраты, усложняется применяемое печное оборудование, не способствуя улучшению качества продукции. При удельном расходе углерода менее 0,03 кг/кг и водорода менее 0,025 м 3/кг не достигается полное восстановление оксида железа в исходном продукте. При удельном расходе углерода выше 0,08 кг/кг помимо образования карбида железа образуется избыточный сажистый углерод, который ухудшает технологические свойства свариваемых материалов. Повышение удельного расхода водорода сверх указанного предела приводит лишь к его перерасходу, ухудшая экономические показатели производства. 4384 1 Осуществление предлагаемой технологии позволяет повысить на 10-15 относительное содержание двуокиси титана в ильменитовом концентрате при одновременном присутствии от 20 до 30 чистого железа в отличие от исходного ильменитового концентрата, содержащего окислы железа, что существенно повышает качество защитных электродных покрытий и получаемого сварного шва. Образование механической смеси двуокиси титана (рутила), железного порошка и порошка карбида железа способствует повышению коэффициента наплавки. Кроме того, присутствие карбида железа из-за более высокой, чем у чистого железа, температуры плавления снижает расход вводимого в состав покрытия железного порошка, способствуя меньшему выгоранию при сварке и придавая, при необходимости, в контакте с контролируемой атмосферой специальные свойства металлу сварного шва. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3