ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ВОДОРОДОМ ИЗ ИЛЬМЕНИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Abstract

Показано, что существующие способы гидро- и пирометаллургической переработки ильменитовых концентратов не отвечают требованиям рационального природопользования. Пирометаллургические способы переработки ильменитовых концентратов предполагают использование углерода в качестве восстановителя, что усложняет процесс их переработки ввиду возможности образования карбидов титана. Как альтернатива углероду в качестве восстановителя металлов в работе предложено использовать газообразный водород. Представлены результаты термодинамического расчета и экспериментального исследования и их сравнение при восстановлении металлов водородом из ильменитового концентрата. Полученные результаты имеют расхождения, связанные с кинетикой протекания процессов, которые не учитываются при термодинамическом расчете. По результатам термодинамического расчета часть железа связывается в комплексные оксиды CaFeSiO₄ и FeAl₂O₄, образование которых препятствует полному восстановлению железа, однако в эксперименте удалось получить более высокую степень металлизации железа по сравнению с расчетной. Невозможность образования комплексных оксидов CaFeSiO₄ и FeAl₂O₄ в эксперименте можно объяснить месторасположением Ca, Si и Al, которые содержатся в концентрате в виде отдельных примесных частиц пустой породы. Восстановление титана до металла невозможно по результатам термодинамического расчета, однако возможно его частичное восстановление c образованием оксида до TiO. По результатам эксперимента частичное восстановление титана приводит к образованию новой фазы — аносовита (Ti₃O₅). Примесные Si и Mn, которые находятся в частицах пустой породы, не восстанавливаются, так как для их восстановления по результатам термодинамического расчета требуется наличие раствора на основе железа.