December 14, 2025
핵심티타늄 슬래그 전기로 제련일메나이트를 무연탄(또는 석유 코크스 또는 코크스)과 같은 고체 환원제와 혼합한 후 전기로에 투입하여 환원 제련하는 방법입니다. 이 과정에서 광석 내의 산화철은 선택적으로 금속철로 환원되고 산화티타늄은 슬래그에 풍부해집니다. 슬래그와 철을 분리한 후 티타늄 슬래그와 부산물인 금속철을 얻는다. 티타늄 정광은 주로 TiO2와 FeO로 구성되며, SiO2, CaO, MgO, Al2O₃ 및 V2O₅와 같은 추가 성분으로 구성됩니다. 제련 공정은 고온에서 산화철과 탄소를 강력하게 환원시키는 조건에서 반응시켜 용융된 티타늄 슬래그와 금속철을 형성한 후 비중과 융점의 차이로 인해 효과적으로 분리되는 공정입니다. 관련된 화학 반응은 다음과 같습니다.
1.Fe₂O₃ + C = 2FeO + CO
2.FeO + C = Fe + CO
티타늄 슬래그는 녹는점이 높고, 부식성이 강하고, 전도성이 높으며, 녹는점 부근에서 점도가 급격히 증가하는 특징이 있습니다. 이러한 특성은 제련 중 조성의 변화에 따라 상당한 변화를 겪습니다.
일메나이트는 용융 상태에서 1500°C에서 2.0~2.5ks/m 범위, 1800°C에서 5.5~6.0ks/m까지 증가하는 상당한 전기 전도성을 나타냅니다. 환원 및 제련이 진행됨에 따라 용탕 조성이 변화하여 FeO 함량이 감소하고 TiO2 및 저가 산화티타늄이 증가하여 전도성이 급격히 향상됩니다. 예를 들어, 캐나다 Sorel 티타늄 슬래그는 1750°C에서 15-20 ks/m의 전도도를 가지며 이는 일반 슬래그(동일 온도에서 100 s/m) 및 액체 NaCl과 같은 이온 전해질(900°C에서 약 400 s/m)보다 훨씬 높습니다. 온도 변화는 티타늄 슬래그의 전도도에 최소한의 영향을 미치며 이는 티타늄 슬래그의 전자 전도체 특성을 나타냅니다.
티타늄 슬래그의 높은 전도성은 전기로에서 개방형 아크 용융 특성을 결정합니다. 여기서 주요 열원은 "개방형 아크 제련"으로 알려진 전극 끝과 용융 풀 표면 사이의 아크열입니다. 대조적으로, 고저항 슬래그는 "수중 아크 용해"라고 불리는 슬래그 내열성에 의존합니다. 초기에 티타늄 슬래그를 제련하는 것은 단기적인 수중 아크 특성을 나타낼 수 있지만, 공정이 진행됨에 따라 개방형 아크 제련이 지배적이 되며 후기 단계에서는 아크열이 최대 97%를 차지합니다.
주로 산화티타늄으로 구성된 티타늄 슬래그는 녹는점이 1580~1700°C 범위로 높으며 TiO2 함량에 따라 증가합니다. 고온 제련에는 환원 구역에 집중된 열이 필요합니다.
티타늄 슬래그는 짧은 슬래그 특성을 가지며, 녹는점 이상에서 완전히 용융되면 점도가 낮습니다. 그러나 결정화 온도 범위가 좁아 융점 부근에서 점도가 급격하게 증가하여 결정성 고형물이 석출되어 용융물을 점성화시켜 슬래그 유동성 및 배출을 저해합니다.
주로 TiO2와 상당한 저가 산화티타늄으로 구성된 티타늄 슬래그는 높은 화학적 활성을 나타내며 대부분의 금속 및 비금속 재료를 부식시킵니다. 로 본체를 보호하기 위해 환원 제련 중에 티타늄 슬래그 층이 로 라이닝에 걸려 있습니다.
환원 반응은 주로 용융물 표면에서 발생하지만 고체 전하의 갑작스러운 붕괴 또는 용융물을 통한 고탄소 철의 하강은 금속 철-슬래그 경계면에서 격렬한 반응을 촉발하여 슬래그 비등 및 튀기를 유발하는 다량의 CO 가스를 생성할 수 있습니다. 이로 인해 전극이 잠기고 순간 전류가 증가하며 단락이 발생하고 제련이 불안정해질 수 있습니다. 연속 공급 및 폐쇄 제련 방법은 비등을 완화하고 용광로 조건을 안정화할 수 있습니다.
티타늄 슬래그의 녹는점은 TiO2 함량과 환원도(Ti2O₃/TiO2 비율)에 따라 증가합니다. 최적의 제련 종료점은 약 O/Ti = 1.76이며, 여기서 시스템의 공융점은 가장 낮습니다. FeO, MgO, CaO, MnO, Al2O₃ 등의 불순물 원소는 TiO2와 이원화합물 및 공융점을 형성하여 일정 함량 범위 내에서 녹는점을 낮추어 우수한 슬래그 형성제로 작용합니다. 그러나 과도한 불순물은 티타늄 슬래그 등급을 감소시킵니다.
Fe2O₃를 모두 FeO로 변환하고, FeO를 96%를 금속철로 환원하고, TiO2를 Ti₃O₅로 30% 환원하고, 용탕 풀에서 철의 침탄을 2% 고려하여 계산한 이론적인 탄소 함량은 첨가된 광석의 7.98%입니다. 변환 코크스 분말은 광석 첨가량의 9.85%를 차지하며 실제 탄소 함량은 약 12%입니다.
전기로와 변압기의 불일치 및 제한된 시험로로 인해 현재 제련용 운전 2차 전압은 100V로 설정되어 있습니다.
각 용해로는 1.49톤의 티타늄 정광을 장입하고, 0.78톤을 아스팔트와 코크스 분말을 혼합하여 한번에 첨가하고 압축합니다. 나머지 0.71톤은 전극 구멍을 통해 제련하는 동안 간헐적으로 첨가되어 등급을 조정하고 슬래그 전환, 크러스트 및 튀는 것을 방지합니다. 각 용광로는 180분 동안 제련되며, 150분에서 240분 사이에서 변동됩니다. 방전되면 전원이 꺼지고 용광로 입구를 통해 산소가 연소됩니다. 슬래그와 철이 혼합되어 슬래그 트레이로 배출되며 바닥에 Ø100mm 구멍이 있어 제거하는데 5~8분 정도 소요됩니다. 응고 후 쇳물을 모래쟁반에 부어 80~90kg의 철괴를 형성합니다. 방전 후 로출구를 막고 3개의 전극구멍을 따라 약 60kg의 광석과 코크스분 7kg을 투입한 후 두드리고 재료를 넣고 망치로 탬핑하고 전극을 방전시킨 후 스위치를 닫고 전력을 보내 다음 로를 제련한다. 두 번째 화로의 전원 공급 시간은 약 10~20분 정도입니다.
일메나이트는 화학식 FeTiO₃이고 이론적 TiO2 함량이 52.6%인 일메나이트는 일반적으로 FeTiO₃로 발견되며 자연에서 풍화된 일메나이트입니다. 풍화 티탄나이트는 풍화 깊이와 TiO2 함량이 증가함에 따라 브루카이트, 변형 브루카이트, 백색 티타늄, 금홍석 등 다양한 물리적 상 조성을 형성합니다. 풍화 작용 동안 다른 산화물 불순물은 일반식 m((Fe,Mg,Mn).TiO2).n((Fe,Cr,Al)2O₃)으로 표시되는 FeTiO₃와 고용체를 형성합니다. 여기서 m + n = 1입니다.
채굴 가치가 있는 티타늄 광석은 암석광석과 사금광석으로 구분됩니다. 암석광석은 일메나이트(FeTiO₃)로 구성되어 있으며 TiO2 함유량이 약 45~53% 정도이며, 철은 FeO 형태로 되어 있으며 FeO/Fe2O₃ 비율이 높고 MgO 함량이 높으며 광물구조가 치밀하다. 풍화암광석으로 형성된 사금은 Fe2O₃ 함량이 높고, FeO/Fe2O₃ 비율이 낮으며, 불순물 함량이 낮고, 광물 구조가 느슨하며, 금홍석 광석에서 TiO2 함량이 최대 95~100%에 이릅니다.
전기로에서 일메나이트를 제련한 후 형성된 티타늄 슬래그는 두 가지 주요 단계로 구성됩니다.
·
90-95% 유사판 티타늄 상: (FeTi2O₅)a(MgTi2O₅)b(Al2TiO₅)c(MnTi2O₅)d(V2TiO₅)e(Ti₃O₅)f로 구성되며, a + b + c + d + e + f = 1입니다. 예를 들어 Sorel 슬래그의 일반적인 조성은 다음과 같습니다. (FeTi₂O₅)0.31(MgTi₂O₅)0.30(Al₂TiO₅)0.06(MnTi₂O₅)0.008(V₂TiO₅)0.012(Ti₃O₅)0.31.
·
·
5-10% 규산염 유리상: (Ca, Al, Mg, Fe, Ti)SiO₃, 대표적인 조성은 SiO2 60%, Al2O₃ 18-20%, CaO 9-10%, MgO 1-4%, FeO 2-4%, TiO2 3-4%이다.
·
전기로에서 제련된 티타늄 슬래그는 산용성 티타늄 슬래그와 염화티타늄 슬래그로 구분됩니다. Panzhihua 티타늄 정광에서 제련된 산 용해성 티타늄 슬래그는 황산법으로 이산화티타늄을 생산하는 데 사용되며 다음과 같은 특징이 있습니다.
1.산 분해율이 94% 이상인 우수한 산 용해도.
2.우수한 산분해 반응 성능을 위해 적절한 양의 공용매 불순물 FeO 및 MgO.
3.낮은 원자가의 티타늄 함량을 제어합니다.
4.이산화티타늄 생산에 유해한 불순물(황, 인, 크롬, 바나듐)은 기준을 초과해서는 안 됩니다.
염화물법으로 이산화티타늄을 생산하는 데 사용되는 염화티타늄 슬래그는 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다.
1.높은 TiO2 함량, 일반적으로 ≥92%.
2.염소화 시 접착성을 형성하는 CaO + MgO 함량은 일반적으로 1% 이하입니다.
3.유동화 요구 사항을 충족하는 입자 크기 분포.
전기로 전문 제조 업체입니다. 추가 문의 사항이 있거나 수중 아크로, 전기 아크로, 래들 정련로 또는 기타 용해 장비가 필요한 경우 언제든지 당사에 문의하십시오.susan@aeaxa.com
