December 14, 2025
merkezititanyum cürufu için elektrikli fırın eritmeilmenitin, antrasit (veya petrol kok veya kok) gibi katı bir indirgeyici madde ile karıştırılmasını ve karışımın indirgeme eritmesi için bir elektrikli fırına sokulmasını içerir. Bu işlem sırasında, cevher içindeki demir oksitler seçici olarak metalik demire indirgenirken, titanyum oksitler cüruf içinde zenginleşir. Cüruf ve demir ayrıldıktan sonra, titanyum cürufu ve yan ürün metalik demir elde edilir. Titanyum konsantresi öncelikle TiO₂ ve FeO'dan oluşur ve SiO₂, CaO, MgO, Al₂O₃ ve V₂O₅ gibi ek bileşenler içerir. Eritme işlemi, demir oksidin yüksek sıcaklıkta, güçlü indirgeyici koşullar altında karbon ile reaksiyona girmesini ve daha sonra özgül ağırlık ve erime noktası farklılıkları nedeniyle etkili bir şekilde ayrılan erimiş titanyum cürufu ve metalik demir oluşturmasını içerir. İlgili kimyasal reaksiyonlar şunlardır:
1. Fe₂O₃ + C = 2FeO + CO
2. FeO + C = Fe + CO
Titanyum cürufu, yüksek erime noktası, güçlü aşındırıcılığı, yüksek iletkenliği ve erime noktasına yakın viskozitede keskin bir artış ile karakterizedir. Bu özellikler, eritme sırasında bileşimdeki değişikliklerle önemli değişikliklere uğrar.
İlmenit, erimiş halinde önemli bir elektriksel iletkenlik sergiler; 1500°C'de 2,0 ila 2,5 ks/m arasında değişir ve 1800°C'de 5,5 ila 6,0 ks/m'ye yükselir. İndirgeme ve eritme ilerledikçe, eriyik bileşimi değişir, bu da FeO içeriğinde bir azalmaya ve TiO₂ ve daha düşük değerlikli titanyum oksitlerde bir artışa yol açar, bu da iletkenliği hızla yükseltir. Örneğin, Kanada Sorel titanyum cürufu, 1750°C'de 15-20 ks/m'lik bir iletkenliğe sahiptir ve sıradan cüruftan (aynı sıcaklıkta 100 s/m) ve sıvı NaCl gibi iyonik elektrolitlerden (yaklaşık 900°C'de 400 s/m) önemli ölçüde daha yüksektir. Sıcaklık değişimlerinin titanyum cürufının iletkenliği üzerinde minimal etkisi vardır ve bu da onun elektronik iletken özelliklerini gösterir.
Titanyum cürufının yüksek iletkenliği, elektrikli fırınlardaki açık ark eritme doğasını belirler; burada birincil ısı kaynağı, "açık ark eritme" olarak bilinen, elektrot ucu ile erimiş havuz yüzeyi arasındaki ark ısısıdır. Buna karşılık, yüksek dirençli cüruf, "daldırılmış ark eritme" olarak adlandırılan cüruf ısı direncine dayanır. Başlangıçta, titanyum cürufu eritme, kısa süreli daldırılmış ark özellikleri sergileyebilir, ancak işlem ilerledikçe, ark ısısının sonraki aşamalarda %97'ye kadarını oluşturmasıyla açık ark eritme baskın hale gelir.
Öncelikle titanyum oksitten oluşan titanyum cürufu, 1580 ila 1700°C arasında değişen yüksek bir erime noktasına sahiptir ve TiO₂ içeriği ile artar. Yüksek sıcaklıkta eritme, indirgeme bölgesinde yoğunlaşmış ısı gerektirir.
Titanyum cürufu, tamamen eridiğinde erime noktasının üzerinde düşük viskoziteye sahip kısa bir cüruf karakteristiğine sahiptir. Ancak, viskozite, dar bir kristalleşme sıcaklık aralığı nedeniyle erime noktasına yakın keskin bir şekilde artar ve bu da eriyiği viskoz hale getiren ve cüruf akışkanlığını ve boşaltımını bozan kristal katıların çökmesine yol açar.
Esas olarak önemli miktarda daha düşük değerlikli titanyum oksit içeren TiO₂'den oluşan titanyum cürufu, yüksek kimyasal aktivite sergiler ve çoğu metal ve metal olmayan malzemeyi aşındırır. Fırın gövdesini korumak için, indirgeme eritmesi sırasında fırın astarına bir titanyum cüruf katmanı asılır.
İndirgeme reaksiyonu öncelikle eriyik yüzeyinde meydana gelir, ancak katı yüklerin ani çöküşleri veya yüksek karbonlu demirin eriyik içinden inmesi, metalik demir-cüruf arayüzünde şiddetli reaksiyonları tetikleyebilir, büyük miktarda CO gazı üretebilir ve bu da cüruf kaynamasına ve sıçramasına neden olur. Bu, elektrotları batırabilir, anlık akımı artırabilir, kısa devrelere neden olabilir ve eritme işlemini istikrarsızlaştırabilir. Sürekli besleme ve kapalı eritme yöntemleri, kaynamayı azaltabilir ve fırın koşullarını stabilize edebilir.
Titanyum cürufının erime noktası, TiO₂ içeriği ve indirgeme derecesi (Ti₂O₃/TiO₂ oranı) ile artar. Optimal eritme bitiş noktası, sistemin en düşük ötektik noktasına sahip olduğu O/Ti = 1,76 civarındadır. FeO, MgO, CaO, MnO ve Al₂O₃ gibi safsızlık elementleri, TiO₂ ile ikili bileşikler ve ötektik noktalar oluşturarak, belirli içerik aralıklarında erime noktasını düşürür ve iyi cüruf oluşturucu maddeler olarak hareket eder. Ancak, aşırı safsızlıklar titanyum cüruf notunu düşürür.
Tüm Fe₂O₃'ü FeO'ya dönüştürmeye, %96 FeO'yu metalik demire indirgemeye, %30 TiO₂'yi Ti₃O₅'e indirgemeye ve erimiş havuzdaki demirin %2'lik karbürleşmesini hesaba katmaya dayalı olarak hesaplanan teorik karbon içeriği, eklenen cevherin %7,98'idir. Dönüştürülmüş kok tozu, cevher ilavesinin %9,85'ini oluşturur ve gerçek karbon içeriği yaklaşık %12'dir.
Elektrikli fırın ve transformatör arasındaki uyumsuzluklar ve sınırlı test fırınları nedeniyle, eritme için mevcut çalışma sekonder voltajı 100V olarak ayarlanmıştır.
Her fırına 1,49 ton titanyum konsantresi yüklenir, 0,78 tonu bir defada asfalt ve kok tozu ile karıştırılarak eklenir ve sıkıştırılır. Kalan 0,71 ton, notu ayarlamak ve cüruf dönmesini, kabuklanmayı ve sıçramayı önlemek için elektrot deliğinden eritme sırasında aralıklı olarak eklenir. Her fırın 180 dakika eritilir, 150 ile 240 dakika arasında dalgalanır. Boşaltma sırasında, güç kapatılır ve fırın ağzından yakmak için oksijen kullanılır. Cüruf ve demir karıştırılır ve çıkarılmak üzere tabanında φ100mm'lik bir deliği olan bir cüruf tepsisine boşaltılır ve bu işlem 5 ila 8 dakika sürer. Katılaştıktan sonra, erimiş demir 80 ila 90 kg demir külçeleri oluşturmak için bir kum tepsisine dökülür. Boşaltmadan sonra, fırın çıkışı tıkanır ve üç elektrot deliği boyunca yaklaşık 60 kg cevher ve 7 kg kok tozu eklenir, ardından dövme, malzeme ekleme, bir çekiçle sıkıştırma, elektrotları boşaltma, anahtarı kapatma ve bir sonraki fırını eritmek için güç gönderme işlemi yapılır. İkinci fırın için güç kaynağı süresi yaklaşık 10 ila 20 dakikadır.
Kimyasal formülü FeTiO₃ ve teorik TiO₂ içeriği %52,6 olan ilmenit, doğada yaygın olarak FeTiO₃ ve ayrışmış ilmenit olarak bulunur. Ayrışmış ilmenit, artan ayrışma derinliği ve TiO₂ içeriği ile brookit, modifiye brookit, beyaz titanyum ve rutil gibi çeşitli fiziksel faz bileşimleri oluşturur. Ayrışma sırasında, diğer oksit safsızlıkları FeTiO₃ ile katı çözeltiler oluşturur ve m((Fe,Mg,Mn).TiO₂).n((Fe,Cr,Al)₂O₃) genel formülü ile ifade edilir, burada m + n = 1'dir.
Madencilik değeri olan titanyum cevheri kaya cevheri ve plaser olarak ayrılır. İlmenitten (FeTiO₃) oluşan kaya cevheri, yaklaşık %45-53 TiO₂ içeriğine, FeO formunda demire, yüksek bir FeO/Fe₂O₃ oranına, yüksek MgO içeriğine ve yoğun mineral yapısına sahiptir. Ayrışmış kaya cevherinden oluşan plaser, yüksek bir Fe₂O₃ içeriğine, düşük bir FeO/Fe₂O₃ oranına, düşük safsızlık içeriğine, gevşek mineral yapısına ve rutil cevherinde %95-100'e kadar TiO₂ içeriğine sahiptir.
Elektrikli fırında ilmenitin eritilmesiyle oluşan titanyum cürufu, iki ana fazdan oluşur:
·
%90-95 Psödo-Plaka Titanyum Fazı: (FeTi₂O₅)a(MgTi₂O₅)b(Al₂TiO₅)c(MnTi₂O₅)d(V₂TiO₅)e(Ti₃O₅)f'den oluşur, ayrıca siyah titanit katı çözelti fazı olarak da bilinir, burada a + b + c + d + e + f = 1'dir. Örneğin, Sorel cürufının tipik bileşimi (FeTi₂O₅)0.31(MgTi₂O₅)0.30(Al₂TiO₅)0.06(MnTi₂O₅)0.008(V₂TiO₅)0.012(Ti₃O₅)0.31'dir.
·
·
%5-10 Silikat Vitröz Fazı: (Ca, Al, Mg, Fe, Ti)SiO₃, tipik olarak SiO₂ %60, Al₂O₃ %18-20, CaO %9-10, MgO %1-4, FeO %2-4 ve TiO₂ %3-4 bileşimine sahiptir.
·
Elektrikli fırınla eritilen titanyum cürufu, asit çözünür titanyum cürufu ve titanyum klorür cürufu olarak ayrılır. Panzhihua titanyum konsantresinden eritilen asit çözünür titanyum cürufu, sülfürik asit yöntemiyle titanyum dioksit üretimi için kullanılır ve aşağıdaki özelliklere sahiptir:
1. İyi asit çözünürlüğü, %94'ün üzerinde bir asidoliz oranı ile.
2. İyi asidoliz reaksiyon performansı için uygun miktarda ortak çözücü safsızlıklar FeO ve MgO.
3. Kontrollü daha düşük değerlikli titanyum içeriği.
4. Titanyum dioksit üretimi için zararlı safsızlıklar (kükürt, fosfor, krom, vanadyum) standartları aşmamalıdır.
Klorür yöntemiyle titanyum dioksit üretimi için kullanılan titanyum klorür cürufu, aşağıdaki özelliklere sahiptir:
1. Yüksek TiO₂ içeriği, genellikle %92'nin üzerinde.
2. Klorlama sırasında yapışkanlık oluşturan CaO + MgO içeriği, genellikle %1'in altında.
3. Akışkanlaştırma gereksinimlerini karşılayan partikül boyutu dağılımı.
Biz profesyonel bir elektrikli fırın üreticisiyiz. Daha fazla bilgi için veya daldırılmış ark fırınları, elektrik ark fırınları, pota rafine fırınları veya diğer eritme ekipmanlarına ihtiyacınız varsa, lütfen bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin susan@aeaxa.com
