December 14, 2025
O núcleo deFusão de escória de titânio em fornos elétricosconsiste em misturar ilmenita com um agente redutor sólido, como antracita (ou coque de petróleo ou coque), e introduzir a mistura num forno elétrico para fusão de redução.Os óxidos de ferro no minério são seletivamente reduzidos a ferro metálicoApós a separação da escória e do ferro, obtém-se escória de titânio e ferro metálico subproduto.O concentrado de titânio consiste principalmente de TiO2 e FeO, com componentes adicionais como SiO2, CaO, MgO, Al2O3 e V2O5.condições de redução forte para formar escória de titânio fundido e ferro metálico, que são então efetivamente separados devido a diferenças de gravidade específica e ponto de fusão.
1.Fe2O3 + C = 2FeO + CO
2.FeO + C = Fe + CO
A escória de titânio caracteriza-se pelo seu alto ponto de fusão, forte corrosão, alta condutividade e um aumento acentuado da viscosidade perto do seu ponto de fusão.Estas propriedades sofrem alterações significativas com variações na composição durante a fusão.
A ilmenita apresenta uma condutividade elétrica substancial no seu estado fundido, variando de 2,0 a 2,5 ks/m a 1500°C e aumentando para 5,5 a 6,0 ks/m a 1800°C.A composição da fusão muda, levando a uma diminuição do teor de FeO e a um aumento do TiO2 e de óxidos de titânio de baixa valência, que elevam rapidamente a condutividade.A escória de titânio Canadian Sorel tem uma condutividade de 15-20 ks/m a 1750°C, significativamente superior à da escória comum (100 s/m à mesma temperatura) e dos eletrólitos iónicos como o NaCl líquido (cerca de 400 s/m a 900 °C).As variações de temperatura têm um impacto mínimo na condutividade da escória de titânio, indicando as suas características de condutor electrónico.
A elevada condutividade da escória de titânio determina a sua natureza de fusão por arco aberto em fornos elétricos, onde a fonte primária de calor é o calor do arco entre a extremidade do elétrodo e a superfície da piscina fundida,O processo de fusão de escórias de alta resistência baseia-se na resistência térmica da escória, denominada "fusão por arco submerso".A escória de titânio de fusão pode apresentar características de arco submerso de curta duração, mas à medida que o processo progride, a fusão por arco aberto torna-se dominante, com o calor do arco representando até 97% nos estágios posteriores.
A escória de titânio, composta principalmente de óxido de titânio, tem um elevado ponto de fusão que varia de 1580 a 1700 °C, aumentando com o teor de TiO2.A fusão a altas temperaturas requer calor concentrado na zona de redução.
A escória de titânio tem uma característica de escória curta, com baixa viscosidade quando totalmente derretida acima do seu ponto de fusão.viscosidade aumenta acentuadamente perto do ponto de fusão devido a uma faixa de temperatura de cristalização estreita, levando à precipitação de sólidos cristalinos que tornam o derretimento viscoso, prejudicando a fluidez e a descarga de escória.
A escória de titânio, constituída principalmente por TiO2 com óxido de titânio de valência consideravelmente inferior, apresenta uma elevada atividade química, corroendo a maioria dos materiais metálicos e não metálicos.Uma camada de escória de titânio é pendurada no revestimento do forno durante a fusão de redução.
A reação de redução ocorre principalmente na superfície da fusão,Mas o colapso repentino de cargas sólidas ou a descida de ferro de alto carbono através do fundimento podem desencadear reações violentas na interface metálica ferro-slag, gerando grandes quantidades de gás CO que causam a ebulição e pulverização de escória. Isso pode submergir os eletrodos, aumentar a corrente instantânea, causar curto-circuitos e desestabilizar a fusão.Os métodos de alimentação contínua e de fusão fechada podem mitigar a ebulição e estabilizar as condições do forno.
O ponto de fusão da escória de titânio aumenta com o teor de TiO2 e o grau de redução (proporção Ti2O3/TiO2).76Os elementos de impureza como FeO, MgO, CaO, MnO e Al2O3 formam compostos binários e pontos de eutexia com TiO2,reduzindo o ponto de fusão dentro de determinadas faixas de teorNo entanto, as impurezas excessivas reduzem a qualidade da escória de titânio.
O teor teorético de carbono, calculado com base na conversão de todo o Fe2O3 em FeO, reduzindo 96% de FeO em ferro metálico, reduzindo 30% de TiO2 em Ti3O5,e representando 2% de carburizado de ferro no reservatório fundidoO coke em pó convertido representa 9,85% da adição de minério, com um teor de carbono real de cerca de 12%.
Devido a descoordenações entre o forno elétrico e o transformador e os fornos de ensaio limitados, a corrente de tensão de funcionamento secundária para a fusão é definida em 100 V.
Cada forno é carregado com 1,49 toneladas de concentrado de titânio, com 0,78 toneladas adicionadas de uma só vez como mistura com asfalto e coke em pó e compactadas.71 toneladas é adicionado intermitentemente durante a fusão através do buraco do eletrodo para ajustar a qualidade e evitar a transformação de escóriaCada forno derrete durante 180 minutos, flutuando entre 150 e 240 minutos. Após a descarga, a energia é desligada e o oxigênio é usado para queimar através da boca do forno.A escória e o ferro são misturados e descarregados numa bandeja de escóriaO ferro fundido é derramado numa bandeja de areia para formar lingotes de ferro de 80 a 90 kg.A saída do forno está fechada, e cerca de 60 kg de minério e 7 kg de pó de coque são adicionados ao longo dos três furos dos elétrodos, seguido de bater, adicionar materiais, tampar com um martelo, descarregar elétrodos, fechar o interruptor,e enviar energia para derreter o próximo fornoO tempo de alimentação do segundo forno é de cerca de 10 a 20 minutos.
A ilmenita, com fórmula química FeTiO3 e teoricamente um teor de TiO2 de 52,6%, é comumente encontrada na natureza como FeTiO3 e ilmenita desgastada.A ilmenita climatizada forma várias composições de fase física., tais como brookite, brookite modificado, titânio branco e rutilo, com aumento da profundidade de intemperismo e teor de TiO2.expresso pela fórmula geral m((Fe,Mg,Mn).TiO2).n((Fe,Cr,Al) 2O3), onde m + n = 1.
O minério de titânio de valor de mineração é dividido em minério de rocha e placer.alto teor de MgOO colocador, formado a partir de minério de rocha desgastada, tem um elevado teor de Fe2O3, baixa relação FeO/Fe2O3, baixo teor de impurezas, estrutura mineral solta,e um teor de TiO2 de até 95-100% no minério de rutilo.
A escória de titânio, formada após a fusão da ilmenita num forno elétrico, consiste em duas fases principais:
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90-95% de fase de titânio pseudo-placa: Composto por (FeTi2O5) a ((MgTi2O5) b ((Al2TiO5) c ((MnTi2O5) d ((V2TiO5) e ((Ti3O5) f), também conhecido como fase de solução sólida de titanita preta, onde a + b + c + d + e + f = 1.a composição típica da escória de Sorel é (FeTi2O5) 0.31(MgTi2O5)0.30(Al2TiO5)0.06(MnTi2O5)0.008(V2TiO5)0.012(Ti3O5)0.31.
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5 a 10% de silicato na fase vítrea: (Ca, Al, Mg, Fe, Ti) SiO3, com uma composição típica de SiO2 60%, Al2O3 18-20%, CaO 9-10%, MgO 1-4%, FeO 2-4% e TiO2 3-4%.
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As escórias de titânio fundidas por fornos elétricos são divididas em escórias de titânio solúveis em ácido e escórias de cloreto de titânio.é utilizado para a produção de dióxido de titânio pelo método do ácido sulfúrico e tem as seguintes características::
1.Boa solubilidade ácida, com uma taxa de acidólise ≥ 94%.
2.Quantidades adequadas de impurezas do co-solvente FeO e MgO para um bom desempenho da reação de acidólise.
3.Controle do teor de titânio de baixa valência.
4.As impurezas (enxofre, fósforo, cromo, vanádio) prejudiciais à produção de dióxido de titânio não devem exceder as normas.
A escória de cloreto de titânio, utilizada para produzir dióxido de titânio pelo método do cloreto, tem as seguintes características:
1.Alto teor de TiO2, geralmente ≥ 92%.
2.Teor de CaO + MgO, que forma adesividade durante a cloração, geralmente ≤ 1%.
3.Distribuição do tamanho das partículas que satisfaça os requisitos de fluidização.
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