ЗАТРАТЫ ЭНЕРГИИ ПРИ СЕЛЕКТИВНОМ ВОССТАНОВЛЕНИИ ЖЕЛЕЗА ИЗ ИЛЬМЕНИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА

Аннотация

Основными пирометаллургическими методами являются одностадийная электроплавка и двухстадийный способ по схеме «трубчатая печь – плавильный агрегат». Обе схемы переработки предполагают использование углерода в качестве восстановителя, что, в свою очередь, приводит к образованию продуктов металлического железа и концентрата оксидов титана на основе аносовита (Ti₃O₅). Восстановительный обжиг ильменитового концентрата позволяет селективно восстанавливать железо из ильменитового концентрата и углеродом, и водородом с получением мягкого железа и концентрата оксидов титана со структурой рутила (TiO₂). Показано, что процесс карботермического восстановления железа из ильменита при температуре 1300 ℃ протекает по реакции: 3FeTiO₃ + 4С = 3Fe + Ti₃O₅ + 4CO. При температуре 900 ℃ восстановление железа из ильменита углеродом и водородом протекает по реакциям: FeTiO₃ + С = Fe + TiO₂ + CO, FeTiO₃ + Н₂ = Fe + TiO₂ + H₂O. Представлены результаты расчета затрат энергии для реакций карботермического восстановления при температурах 1300 и 900 ℃ и водородного при температуре 900 ℃. По результатам расчета наименьшее количество затрат фиксируется при восстановлении железа водородом при температуре 900 ℃ и составляет 215,81 кДж. При такой же температуре и восстановлении углеродом суммарные затраты энергии достигают 341,29 кДж. Суммарные затраты энергии на реакцию взаимодействия ильменита с углеродом при температуре 1300 ℃ составляют 484,51 кДж. При сравнении результатов расчета установлено, что восстановление железа водородом при температуре 900 ℃ в 1,58 раза менее затратно, чем карботермическое восстановление при той же температуре, и в 2,25 раза, чем карботермическое восстановление при температуре 1300 ℃. Карботермическое восстановление железа при температуре 1300 ℃ требует еще больших затрат энергии за счет нагрева шихты до более высокой температуры и частичного восстановления титана до низшего оксида — аносовита (Ti₃O₅).