チタンスラグ一段定期製造技術のメリット
現在、TiO2 含有量が高い (80% 以上) チタンスラグの生産は、鉱石熱炉でのみ実現可能で経済的に実行可能であることが証明されています。
一段階生産には、合成ルチルを得る他の方法に比べていくつかの利点があります。 2 段階の方法は、還元焙煎と酸浸出を伴い、大量の有害な液体廃棄物が発生し、多額の財政投資が必要となるため、より困難です。一段階法による合成ルチルの溶解は、その経済性（生産コストの削減）、技術プロセスの制御の可能性、および高品質の製品が得られる可能性により有望です。
鉱石熱炉における還元製錬のプロセスパラメータ
鉱石熱炉還元精錬の装入料金の種類
鉱石熱炉でのイルメナイト精鉱の還元製錬には、ブリケットと粉末の 2 種類の装入混合物が使用されます。
還元剤をより効果的に使用し、粉塵の排出を減らし、特定のエネルギー消費を減らすには、練炭装入で作業するのが有利です。しかし、練炭の固化と沸騰した溶融物による凝結により装薬の浸透性が損なわれるため、問題が発生します。
したがって、工業的には練炭と粉末装薬を混合した複合装薬も開発されています。それらの比率はチタン精鉱の種類によって異なります。粉末装薬の含有量は 30 ～ 50% です。
練炭は、バインダーとして硫化液を使用し、ローラープレスを使用して製造されます。
鉱石熱炉の種類とその要件
チタンスラグの製錬には、旧ソ連諸国（ウクライナ、カザフスタン、ロシア）では、次の電力の変圧器を備えた三電極鉱熱炉が使用されています。
還元剤をより効果的に使用し、粉塵の排出を減らし、特定のエネルギー消費を減らすには、練炭装入で作業するのが有利です。しかし、練炭の固化と沸騰した溶融物による凝結により装薬の浸透性が損なわれるため、問題が発生します。
したがって、工業的には練炭と粉末装薬を混合した複合装薬も開発されています。それらの比率はチタン精鉱の種類によって異なります。粉末装薬の含有量は 30 ～ 50% です。
練炭は、バインダーとして硫化液を使用し、ローラープレスを使用して製造されます。
装入材料量最大 24 t で 5 MVA。
最大 100 t の充電で 16.5 MVA。
最大 120 t の充電で 25 MVA。
現在、このようなスラグは、バッチプロセスで開放型および密閉型の鉱石熱炉を使用して製錬されており、炉内に投入された材料全体を溶解し、続いて製錬生成物を出湯することが含まれます。このプロセスの周期的な性質は、酸化鉄を最小限に抑えた合成ルチルを得る必要性によって推進されます。これを達成するために、製錬プロセスの最後に還元剤が炉浴に追加されます。この操作をスラグ調整といいます。
開放炉での定期的なプロセス、特に溶融スラグ表面が固体装入物で覆われていないスラグ調整段階では、溶融物の表面や炉壁からの漏れるガスや輻射による大幅な熱損失が伴います。
スラグの製錬に密閉屋根の鉱石熱炉を使用すると、プロセスの技術的および経済的側面が大幅に改善されます。それは、炉の生産性が向上し、特定のエネルギー消費量が減少し、発生するオフガスの量が少ない（数分の1）ため、排出ガスに伴う濃縮物の損失（バッチキャリーオーバーによる）が減少するためです。さらに、熱損失も減少します。
合成ルチル精錬炉にはいくつかの要件が課されます。
炉は、装入物を大幅に溶融させることなく900-1200度付近の温度まで急速に加熱し、プロセスの最終段階で高粘度のスラグの液体流動状態を維持できるように、比較的高い比出力を備えている必要があります。
必要な熱エネルギーの集中を確保するには、電極の直径と電極の消費速度を最適化する必要があります。
25MVA鉱石熱炉仕様
25 MVA OTF の特徴:
電極の種類 - グラファイト電極。
電極直径 – 0、71 m;
電極の数量 - 3 個。
変圧器の数量 - 3 個。
変圧器電力 – 8333 kVA;
溶解操作用の装入精鉱の重量 – 120 t;
炉上部 - 組立式、水冷式。
冷却媒体 – 循環プロセス水。
合成ルチルと関連金属を別々にタップするための 2 つのタップ穴。
還元製錬プロセスの仕様
出銑チタンスラグの温度 – 1680 1760o C、関連金属の温度 – 1470-1530o C。出銑中のチタンスラグ重量 – 最大 18 t。
このテクノロジーは以下を提供します。
炉の生産量 – 62627 トン/年。
濃縮物からチタンを抽出し、98％以上のダストを商品（チタンスラグ）にリサイクルします。
所定の組成のチタンスラグの製造；
関連する標準金属の製造。
イルメナイト精鉱を鉱石熱炉で精錬して得られる製品。
イルメナイト精鉱を製錬すると、初期精鉱の組成に応じて、TiO2 含有量が 84% ～ 90%、FeO 含有量が 5% ～ 7% のチタンスラグが得られます。
一般に、さまざまな精鉱およびその混合物を処理して得られるチタンスラグの化学組成はわずかに変化します。これは主に、酸化鉄の還元反応の完全性と、二酸化チタン (TiO2) の低級酸化物への再還元の程度によって決まります。
チタンスラグの製造技術により、スポンジチタンを得る目的と、塩化物法または硫酸法を使用して二酸化チタン顔料を得る目的で、チタンスラグを商業的に製造することが可能になります。
装入精錬中のスラグと鋳鉄の間の主要元素の分布は、次のように評価できます。
スラグへの移行: チタン – 98.5%、鉄 – 3.5%、シリコン – 72.0%。シリコンの一部は低級酸化物として蒸発します。
鋳鉄への移行: 鉄 - {{0}}%、チタン - 0.8-1.2%、シリコン - 10-12%、バナジウム - 45-48%。
チタンスラグ製錬プロセスの自動化
対応するプロセスにおける自動化システムの目的は、製錬のための装入準備のプロセスパラメータを制御および安定化し、事前に定義されたプログラムに従って機器および機構の中断のない動作を保証することです。
材料の輸送、積み降ろし、粉砕、分級、投入と混合、練炭化、乾燥のすべてのプロセスが機械化され、自動化されています。
投入システムの自動化は、所定の組成の装入物を炉に合理的に投入し、装入材料の投入、混合、輸送、および炉ホッパーへの供給の主要パラメータの調整および制御を提供するように設計されています。
鉱石熱炉の効率に最も大きな影響を与えるのは、製錬プロセスの電気モードと電極の滑りの自動制御です。対応するプロセスの自動化は、炉変圧器の冷却、炉頂部の水冷、電極の滑り、頂部圧力の調整、およびその他のパラメーターの自動制御で構成されます。
ガス洗浄の自動化は、技術プロセスをスムーズに進め、電気エネルギーと原材料の効率的な使用を確保するための重要な要素です。
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チタンスラグの製造プロセスの特徴
提案されている鉱石熱炉（OTF）におけるチタンスラグ製造技術の保証された性能指標
鉱石熱炉 (OTF) で提案されている技術は、次の機能を提供します。
炉の生産量- 62627 トン/年。
ダストを商品（チタンスラグ）にリサイクルして濃縮物からチタンを抽出 – 98%以上。
必要な組成 – TiO2 含有量 – 84-90% および FeO – 5-7% のチタンスラグを生成します。
スポンジチタンの取得および塩化法または硫酸法を用いた二酸化チタン顔料の製造の両方に使用できる市販品の形態での製造。
関連金属の生産;
プロセス爆発の安全性を確保し、二次エネルギー資源を回収します。
自動プロセス制御システム (APCS) により、次のことが可能になります。
投入と炉の装入の機械化と自動化により、製錬時間を 3-5% 短縮します。
炉の浴領域全体にわたる均一な帯電によるスラグの「沸騰」を軽減し、製錬条件とプロセス制御を改善します。
電気製錬プロセスの自動化により、時間当たりの平均電力取得量を 7-9% 増加させ、製錬時間を 6-8% 短縮することが可能です。
チタンスラグ1トン当たりの比電力消費率を50-100 kW削減し、炉の生産率を6-8%向上させる。
まとめ（結論）
チタンスラグは世界市場で需要の高い製品であり、生産量が多く、一貫した長期的な成長傾向を特徴としています。
これは、二酸化チタン顔料、金属チタン、チタンベースの合金、および高度に加工された製品を得る技術チェーンにおける主要な商業製品（半製品）です。
これは、鉱石熱炉 (OTF) での還元製錬による一段階法でイルメナイト精鉱から得られます。
イルメナイト精鉱の組成に応じて、製錬プロセスにより、TiO2 含有量が 84% ～ 90%、FeO 含有量が 5% ～ 7% のチタンスラグが得られます。これらのスラグは商品とみなされます。
