مزايا تكنولوجيا إنتاج خبث التيتانيوم الدوري بمرحلة واحدة
في الوقت الحالي، أثبت إنتاج خبث التيتانيوم الذي يحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد التيتانيوم (80% وأكثر) أنه ممكن ومجدٍ اقتصاديًا فقط في أفران الخام الحرارية.
يتمتع الإنتاج أحادي المرحلة بالعديد من المزايا مقارنة بالطرق الأخرى للحصول على الروتيل الاصطناعي. تعتبر المرحلة الأولى على مرحلتين أكثر صعوبة لأنها تنطوي على تقليل التحميص والترشيح الحمضي، وتولد كمية كبيرة من النفايات السائلة الخطرة، وتتطلب استثمارات مالية أعلى. يعد صهر الروتيل الاصطناعي باستخدام طريقة المرحلة الواحدة أمرًا واعدًا نظرًا لجدوىه الاقتصادية (تقليل تكاليف الإنتاج)، وإمكانية التحكم في العملية التكنولوجية، وإمكانية الحصول على منتجات عالية الجودة.
معلمات عملية صهر الاختزال في أفران الخام الحرارية
أنواع رسوم تخفيض الصهر في أفران الخام الحرارية
من أجل تقليل صهر تركيز الإلمنيت في أفران الخام الحرارية، يتم استخدام نوعين من مزيج الشحن - فحم حجري ومسحوق.
من أجل استخدام مادة الاختزال بشكل أفضل، وتقليل انبعاثات الغبار، وتقليل استهلاك الطاقة المحدد، يعد العمل باستخدام شحنة القوالب مفيدًا. ومع ذلك، تنشأ صعوبات بسبب تكتل القوالب وتماسكها بواسطة ذوبان الغليان، مما يعطل نفاذية الشحنة.
لذلك، تم أيضًا تطوير شحنة مجمعة في الممارسة الصناعية، وهي عبارة عن خليط من القوالب والشحنات المسحوقة. تعتمد النسبة بينهما على نوع تركيز التيتانيوم. يتراوح محتوى الشحنة المسحوقة من 30 إلى 50٪.
يتم تصنيع القوالب باستخدام مكابس أسطوانية، تستخدم سائل الكبريتيد كمادة رابطة.
أنواع الأفران الحرارية الخام ومتطلباتها
لصهر خبث التيتانيوم، يتم استخدام أفران خام حرارية ثلاثية الأقطاب مع محولات الطاقة التالية في دول الاتحاد السوفييتي السابق (أوكرانيا وكازاخستان وروسيا):
من أجل استخدام مادة الاختزال بشكل أفضل، وتقليل انبعاثات الغبار، وتقليل استهلاك الطاقة المحدد، يعد العمل باستخدام شحنة القوالب مفيدًا. ومع ذلك، تنشأ صعوبات بسبب تكتل القوالب وتماسكها بواسطة ذوبان الغليان، مما يعطل نفاذية الشحنة.
لذلك، تم أيضًا تطوير شحنة مجمعة في الممارسة الصناعية، وهي عبارة عن خليط من القوالب والشحنات المسحوقة. تعتمد النسبة بينهما على نوع تركيز التيتانيوم. يتراوح محتوى الشحنة المسحوقة من 30 إلى 50٪.
يتم تصنيع القوالب باستخدام مكابس أسطوانية، تستخدم سائل الكبريتيد كمادة رابطة.
5 ميجا فولت أمبير مع كمية مواد شحن تصل إلى 24 طنًا؛
16,5 ميجا فولت أمبير مع شحن يصل إلى 100 طن؛
25 ميجا فولت أمبير مع شحن يصل إلى 120 طن.
حاليًا، يتم صهر هذا الخبث باستخدام أفران خام حرارية مفتوحة ومغلقة في عملية مجمعة، والتي تتضمن صهر المادة المشحونة بالكامل في الفرن ثم استغلال منتجات الصهر لاحقًا. إن الطبيعة الدورية للعملية مدفوعة بالحاجة إلى الحصول على الروتيل الاصطناعي مع الحد الأدنى من أكاسيد الحديد. ولتحقيق ذلك، تتم إضافة مادة مختزلة إلى حمام الفرن في نهاية عملية الصهر. يشار إلى هذه العملية باسم تعديل الخبث.
العملية الدورية في الفرن المفتوح، خاصة أثناء مرحلة تعديل الخبث عندما لا يتم تغطية سطح الخبث المنصهر بشحنة صلبة، تكون مصحوبة بفقدان كبير للحرارة من خلال الغازات المتسربة والإشعاع من سطح المصهور وجدران الفرن.
يؤدي استخدام أفران الخام الحرارية ذات السقف المغلق لصهر الخبث إلى تحسين الجوانب الفنية والاقتصادية للعملية بشكل كبير. ويرجع ذلك إلى زيادة إنتاجية الفرن، وانخفاض استهلاك الطاقة المحددة، وانخفاض خسائر التركيز (بسبب ترحيل الدفعة) مع الغازات الصادرة بسبب انخفاض كمية الغازات المنبعثة المتولدة (أقل بعدة مرات). بالإضافة إلى ذلك، يتم تقليل فقدان الحرارة.
يتم فرض العديد من المتطلبات على أفران صهر الروتيل الاصطناعية:
يجب أن يتمتع الفرن بقدرة نوعية عالية نسبيًا لتمكين التسخين السريع للشحنة إلى درجة حرارة حوالي 900-1200 درجة دون ذوبانها بشكل كبير وللحفاظ على حالة تدفق سائل للخبث شديد اللزوجة أثناء المرحلة النهائية من العملية؛
يجب تحسين قطر القطب الكهربائي ومعدل استهلاك القطب لضمان التركيز المطلوب للطاقة الحرارية.
مواصفات فرن خام حراري 25 ميجا فولت أمبير
خصائص 25 ميجا فولت أمبير OTF:
نوع الأقطاب الكهربائية – أقطاب الجرافيت.
قطر القطب – 0,71 م؛
كمية الأقطاب الكهربائية – 3 قطع.
كمية المحولات – 3 قطع؛
قوة المحول – 8333 كيلو فولت أمبير؛
وزن التركيز المشحون لعملية الصهر – 120 طنًا؛
سطح الفرن – مقطعي، مبرد بالماء؛
وسط التبريد - تعميم المياه العملية؛
فتحتا صنبور للتنصت بشكل منفصل على الروتيل الاصطناعي والمعادن المرتبطة به.
مواصفات عملية الصهر الاختزالي
درجة حرارة خبث التيتانيوم المستغل – 1680 1760o C، درجة حرارة المعدن المرتبط – 1470-1530o C. وزن خبث التيتانيوم أثناء النقر – بحد أقصى 18 طنًا.
توفر التكنولوجيا:
معدل إنتاج الفرن – 62627 طن/سنة؛
استخراج التيتانيوم من المركز مع إعادة تدوير الغبار إلى منتجات تجارية (خبث التيتانيوم) بنسبة لا تقل عن 98%؛
إنتاج خبث التيتانيوم بتركيبة معينة؛
إنتاج المعدن القياسي المرتبط.
المنتجات التي يتم الحصول عليها من صهر تركيز الإلمنيت في أفران الخام الحرارية.
نتيجة لصهر مركزات الإلمنيت، يتم الحصول على خبث التيتانيوم الذي يتراوح محتوى TiO2 فيه من 84% إلى 90% ومحتوى FeO يتراوح من 5% إلى 7%، اعتمادًا على تركيبة المركزات الأولية.
كقاعدة عامة، فإن التركيب الكيميائي لخبث التيتانيوم الذي تم الحصول عليه من معالجة المركزات المختلفة ومخاليطها يخضع لتغيرات طفيفة. يتم تحديده في المقام الأول من خلال اكتمال تفاعلات الاختزال لأكاسيد الحديد ودرجة إعادة اختزال ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) إلى أكاسيد أقل.
تكنولوجيا إنتاج خبث التيتانيوم تجعل من الممكن إنتاجها تجاريا، سواء للحصول على التيتانيوم الإسفنجي أو للحصول على صبغة ثاني أكسيد التيتانيوم باستخدام طرق الكلوريد أو حمض الكبريتيك.
يمكن تقييم توزيع العناصر الرئيسية بين الخبث والحديد الزهر أثناء صهر الشحنة على النحو التالي:
التحويل إلى الخبث: تيتانيوم – 98.5%، حديد – 3.5%، سيليكون – 72.0%. يتبخر جزء من السيليكون كأكسيد أقل؛
تحويل إلى حديد الزهر: حديد – {{0}}%، تيتانيوم – 0.8-1.2%، سيليكون – 10-12%، فاناديوم – 45-48%.
أتمتة عملية صهر خبث التيتانيوم
الهدف من نظام التشغيل الآلي في العملية المقابلة هو التحكم في معلمات العملية واستقرارها لإعداد الشحنة للصهر وضمان التشغيل دون انقطاع للمعدات والآليات وفقًا لبرنامج محدد مسبقًا.
جميع عمليات نقل المواد، التحميل والتفريغ، الطحن، التصنيف، الجرعات والخلط، القولبة، والتجفيف تتم بشكل آلي وآلي.
تم تصميم أتمتة نظام الجرعات لتوفير معدل عقلاني لتحميل الأفران بشحنة تكوين معين وتنسيق ومراقبة المعلمات الرئيسية لجرعات مواد الشحن وخلطها ونقلها وتوريدها إلى قواديس الفرن.
التأثير الأكثر أهمية على كفاءة الفرن الحراري الخام هو التحكم التلقائي في الوضع الكهربائي لعملية الصهر وانزلاق القطب الكهربائي. تتكون أتمتة العملية المقابلة من التحكم الآلي في تبريد محول الفرن، وتبريد سطح الفرن بالماء، وانزلاق الأقطاب الكهربائية، وتنظيم الضغط العلوي، وغيرها من المعالم.
تعد أتمتة تنظيف الغاز عاملاً حاسماً للتقدم السلس للعملية التكنولوجية، مما يضمن الاستخدام الفعال للطاقة الكهربائية والمواد الخام.
هل تبحث عن خبرة هندسية متعمقة في عملية إنتاج خبث التيتانيوم لتحسينها واكتسابها؟ المتخصّصون لدينا متواجدون لمساعدتك.
جدولة مكالمة
خصوصيات عملية إنتاج خبث التيتانيوم
مؤشرات الأداء المضمونة للتكنولوجيا المقترحة لإنتاج خبث التيتانيوم في الأفران الحرارية الخام (OTF)
توفر التكنولوجيا المقترحة في الأفران الحرارية الخام (OTFs) ما يلي:
معدل إنتاج الفرن- 62627 طن/سنة؛
استخراج التيتانيوم من المركز مع إعادة تدوير الغبار إلى منتجات تجارية (خبث التيتانيوم) – ما لا يقل عن 98%؛
إنتاج خبث التيتانيوم بالتركيبة المطلوبة – محتوى TiO2 – 84-90% وFeO – 5-7%؛
الإنتاج على شكل منتج تجاري يمكن استخدامه للحصول على التيتانيوم الإسفنجي ولإنتاج صبغة ثاني أكسيد التيتانيوم باستخدام طرق الكلوريد أو حمض الكبريتيك؛
إنتاج المعادن المرتبطة بها؛
ضمان سلامة عملية الانفجار واستعادة موارد الطاقة الثانوية.
يسمح نظام التحكم الآلي في العمليات (APCS) بما يلي:
لتقليل وقت الصهر بنسبة 3-5% بسبب الميكنة والأتمتة للجرعات وشحن الفرن؛
لتقليل "غليان" الخبث بسبب الشحن الموحد عبر منطقة الحمام بأكملها بالفرن، لتحسين ظروف الصهر والتحكم في العملية؛
من خلال أتمتة عملية الصهر الكهربائية، من الممكن زيادة متوسط التقاط الطاقة في الساعة بنسبة 7-9% وتقليل وقت الصهر بنسبة 6-8%؛
لتقليل معدل استهلاك الطاقة المحدد بمقدار 50-100 كيلووات لكل 1 طن من خبث التيتانيوم وزيادة معدل إنتاج الفرن بنسبة 6-8%.
ملخص (الاستنتاج)
يعد خبث التيتانيوم منتجًا عالي الطلب في السوق العالمية مع حجم إنتاج كبير يتميز باتجاه نمو ثابت وطويل الأجل.
إنه منتج تجاري رئيسي (منتج نصف نهائي) في السلسلة التكنولوجية للحصول على صبغة ثاني أكسيد التيتانيوم، والتيتانيوم المعدني، والسبائك القائمة على التيتانيوم، والمنتجات عالية المعالجة.
يتم الحصول عليه من مركزات الإلمنيت بطريقة أحادية المرحلة من خلال صهر الاختزال في أفران الخام الحرارية (OTFs).
اعتمادًا على تركيبة مركزات الإلمنيت، يتم الحصول على خبث التيتانيوم الذي يتراوح محتوى TiO2 فيه من 84% إلى 90% ومحتوى FeO بين 5% و7% نتيجة لعملية الصهر. تعتبر هذه الخبث منتجات تجارية.
