Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2025(16))

диоксида титана является титановый шлак, производимый в руднотермических печах из ильменитового концентрата. Общее мировое производство ильменитового концентрата составляет 7,6-8,0 млн т/год, из них более 90 % используется для получения пигментного диоксида титана, остальное — для производства металлического титана [1]. Ильменитовые концентраты являются основным сырьем для производства оксида титана, а в РФ ильменитовые концентраты из руд коренных месторождений в настоящее время используются в ограниченном объеме. В РФ на различной стадии разработки находятся несколько ильменитовых месторождений коренного типа [2; 3]. Освоено и производится ильменитовый концентрат Куранахского месторождения, подготовлено к освоению Медведевское месторождение (Челябинская обл.) и месторождение Гремяха-Вырмес (Мурманская обл.) [4; 5]. Химический состав ильменитовых концентратов приведен в табл. 1. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 214-219. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 214-219. Таблица 1 Химический состав ильменитовых концентратов, мас. % Месторождение Элементы, оксиды Fe FeO Fe2O3 TiO2 V 2 O 5 SiO2 Al2Os CaO MgO MnO & 2 O 3 Куранахское 32,47 36,66 5,68 51,20 0,08 1,52 1,56 0,10 2,36 0,49 0,06 Медведевское 34,20 34,35 10,68 47,66 0,38 2,88 1,27 0,46 0,45 0,96 0,26 Гремяха-Вырмес 34,77 40,80 4,22 46,75 0,07 2,62 1,27 0,10 2,60 0,55 0,26 Куранахский ильменитовый концентрат, по сравнению с медведевским и гремяха-вырмеским, имеет более высокое содержание оксида титана и более низкое оксидов железа. Диоксид титана из титанового шлака производят в основном двумя способами: хлорным и сульфатным, и каждый способ предъявляет жесткие требования по содержанию в шлаке вредных примесей. Титановый шлак производят в руднотермической электропечи путем углетермического восстановления оксидов железа и разделения жидкого металла и шлака. Процесс плавки периодический и включает загрузку шихты (ильменит и уголь), нагрев, восстановление железа, получение первичного шлака, доводка шлака, отстой с отделением металла, перегрев шлака и выпуск продуктов плавки. В этой технологии основным недостатком является восстановление оксидов железа в руднотермической печи за счет электроэнергии. Высокие температуры в печи приводят к преждевременному плавлению шихты с образованием высокожелезистого шлака, который вскипает и вынуждает останавливать нагрев. Чем выше содержание железа в ильменитовом концентрате, тем дольше длится плавка и выше расход электроэнергии. По данным работы [6] расход электроэнергии при маложелезистых концентратах составляет 7,8^106 кДж/т, а при высокожелезистых — 14,3^ 106 кДж/т шлака. В целях устранения этого недостатка в разных странах используется двухстадийная технология переработки ильменитового концентрата. Процесс восстановления железа выделен в отдельную стадию и производится в отдельном агрегате, где тепловые затраты компенсируются за счет горения природного газа и продуктов восстановления железа. Углетермическое восстановление железа осуществляется при высокой температуре в твердом состоянии. Основные агрегаты для восстановления: трубчатые вращающиеся и кольцевые печи. Металлизация ильменитовых концентратов во вращающихся печах требует их окускования, т. к. значительный пылеунос тонких фракций снижает технико-экономические показатели процесса. Узкофракционный состав ильменитовых концентратов также затрудняет производство прочных брикетов. При термообработке ильменитовых брикетов в пересыпающемся слое во вращающейся печи предъявляются высокие требования к их механической и термической прочности. В связи с этим важным элементом технологии является выбор связующего вещества при брикетировании. Восстановление брикетов в неподвижном слое в кольцевой печи не предъявляет высоких требований к их прочности: брикеты должны выдерживать транспортировку и загрузку в печь без разрушения. В качестве вяжущих материалов при производстве брикетов для кольцевой © Кобелев В. А., Нечкин Г. А., Смирнов Л. А., 2025 215