Физико-химические исследования и разработка новых технологических вариантов комплексной пирометаллургической переработки ванадийсодержащих титаномагнетитов

• Автор: Дерябин, Юрий Андреевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 476 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Состояние вопроса и обоснование направления исследований

1.1. Повышение значимости ванадийсодержащих титаномагнетитовых руд

как перспективного металлургического сырья

1.1.1. Исторические аспекты вопроса

1.1.2. Титаномагнетиты как комплексное железо-ванадиевое сырье

1.1.3. Титаномагнетиты как комплексное железо-титан-ванадиевое

сырье
1.2. Технологические сложности восстановительной проплавки титано-магнетитов в доменных печах

1.3. Основные используемые на практике схемы комплексной переработки

Ф ванадийсодержащих титаномагнетитов с извлечением ванадия
1.3.1. Пирометаллургическая схема
1.3.2. Гидрометаллургическая схема
1.3.3. Изменение ситуации в производстве ванадия в последние годы .
1.4. Разработка и развитие физико-химических представлений по вопросам конвертерной плавки ванадиевого чугуна
1.4.1. Разработка теоретических основ деванадации чугуна
в бессемеровских конвертерах
1.4.2. Развитие физико-химических основ процессов конвертирования ванадиевого чугуна
1.5. Актуальные проблемы повышения эффективности комплексной переработки ванадийсодержащих титаномагнетитов и постановка
задач диссертационной работы
Глава 2. Термодинамическое моделирование и экспериментальные исследования процессов восстановительной плавки ванадийсодержащих титаномагнетитов
• 2.1. Общие вопросы термодинамики процессов восстановительной
плавки титаномагнетитов
2.1.1. Термодинамический анализ процессов восстановительной
плавки титаномагнетитов с получением чугуна и шлака
2.1.2. Коэффициенты активности оксидов ванадия и титана в шлаках
от восстановительной плавки титаномагнетитов
2.1.3. Некоторые закономерности распределения элементов между шлаком и железоуглеродистым расплавом

2.1.4. Методика расчета равновесного состава металла и шлака при
термодинамическом моделировании восстановительной плавки
2.2. Основные результаты расчетов равновесного состава металла и шлака при восстановительной проплавке концентратов
из титаномагнетитовых руд различных месторождений
2.2.1. Сравнительная оценка состава ванадиевого чугуна при плавке различных железорудных материалов
2.2.2. Результаты расчетов для плавки чинейских железорудных материалов
2.2.3. Результаты расчетов для плавки куранахских железорудных материалов и ильменитового концентрата
2.3. Лабораторные и полупромышленные опыты по плавке окисленных
и металлизованных материалов из руд различных месторождений
2.3.1. Восстановительная плавка качканарских окатышей
2.3.2. Основные результаты опытов по восстановительной плавке чинейских материалов
2.3.3. Восстановительная плавка куранахских концентратов
2.4. Результаты лабораторных и полупромышленных экспериментов по переработке титанистых шлаков от плавки титаномагнетитовых материалов
2.4.1. Минеральный состав титанистых шлаков от флюсовой электроплавки металлизованных качканарских окатышей
2.4.2. Химическая вскрываемость по ванадию ванадийсодержащих титанистых шлаков качканарского типа
2.4.3. Исследование процессов силикотермического восстановления титанистых шлаков с получением титансодержащих лигатур
и сплавов
2.4.4. Использование ванадийсодержащих титанистых шлаков
для микролегирования стали
2.5. Выводы
Глава 3. Теоретические и экспериментальные исследования и технологические разработки по повышению эффективности передела ванадиевого чугуна конвертерным дуплекс-процессом
3.1. Исследование процессов доконвертерного рафинирования
ванадиевого чугуна
3.1.1. О значении миксера как химического реактора
3.1.2. Оценка общего количества образующегося миксерного шлака
и его количества, попадающего в конвертер
3.1.3. Результаты экспериментальных исследований
3.2. Расчет материального и теплового балансов конвертерной плавки
при деванадации чугуна
3.2.1. Предварительные сведения
3.2.2. Расчет материального баланса конвертерной плавки
3.2.3. Расчет теплового баланса конвертерной плавки

3.3. Вопросы гидродинамики подкратерной зоны конвертерной ванны
при деванадации чугуна
3.3.1. Методика расчета течения расплавов в подкратерной зоне конвертера в условиях верхней продувки
3.3.2. Основные результаты гидродинамических расчетов
и их обсуждение
3.3.3. Особенности механизма переноса вюститных капель
во вторичную реакционную зону конвертера
3.4. Совершенствование технологии передела ванадиевого чугуна дуплекс-процессом с получением кондиционного ванадиевого шлака
3.4.1. Деванадация чугуна с применением щелочесодержащих окислителей-охладителей
3.4.2. Разработка и внедрение технологии выплавки известковованадиевых шлаков с заданным отношением Ca0/V
для производства технического пентаоксида ванадия
3.4.3. Разработка и внедрение технологии деванадации чугуна
с заменой части окалины на ванадийсодержащие окатыши
3.4.4. Разработка и внедрение технологии деванадации чугуна
с заменой части окислителей-охладителей на стальной лом
3.4.5. Разработка и внедрение технологии дуплекс-процесса
с присадкой стального лома на второй стадии
3.4.6. Разработка технологии деванадации чугуна с раздельной присадкой окислителей-охладителей
3.4.7. Разработка предложений по удвоению садки конвертера на стадии деванадации чугуна по отношению к садке конвертеров, перерабатывающих углеродистый полупродукт
3.5. Вопросы материального и теплового балансов плавки чугуна
при раздельной присадке окислителей-охладителей
3.5.1. Материальный и тепловой балансы деванадации чугуна
3.5.2. Общее теплосодержание углеродистого полупродукта
при различных вариантах деванадации чугуна
3.6. Выводы
Глава 4. Теоретические и экспериментальные исследования по переделу ванадиевого чугуна конвертерным монопроцессом
4.1. Термодинамическое моделирование процессов конвертерной плавки .
4.1.1. Методика расчета равновесного состава металла и шлака
4.1.2. Основные результаты расчетов для конвертерной плавки ванадиевого чугуна и их обсуждение
4.2. Экспериментальные исследования по переработке ванадиевого чугуна бесфлюсовым монопроцессом с получением стали и малоизвесткового
ванадиевого шлака
4.2.1. Бесфлюсовая продувка ванадиевого электрочугуна от плавки
металлизованных качканарских окатышей

Щебень, песок, каменные отходы
Возвратный шлак с 1 - 2%У
Доменный шлак с У205 < 0,3 %

Полупродукт
Конвертерная | | плавка |
---у—
Сталь
Отвальный шлак с У205 < 0,3 %
Сельское
хозяйство
Ванадийсодержащая руда
Обогащение
—д~ —
Концентрат
.'Г_1
Окускование

Окатыши, агломерат

Доменная плавка

Ванадиевый чугун

Конвертерная плавка
-~т---------------г~~
Ванадиевый шлак

Химический передел ----------Г
Пентаоксид ванадия
_________I
Электроплавка
г—Т~
Феррованадий
Легирование ванадием

Легирование стали промежуточньши продуктами ванадиевого передела
I Металлизация І

У-ме-
талло-
отсев

IВ ыплавка |
ІV -лигатур I

Легирование ванадием | J

Ванадийсодержащие чугуны и стали
Рис.1.6. Действующая в России коксодоменная схема комплексной переработки качканарских титаномагнетитов с получением стали и извлечением ванадия