Содержание > ГЛАВА 11. Электрометаллургия ферротитана > 11.3. Термодинамика реакций восстановления титана

Восстановление углеродом. Восстановление титана из ильменита и рутила происходит с образованием сплава с железом и высоким содержанием углерода по реакциям:

Теоретические температуры начала реакций (С) и (D) составляет соответственно 1320 и 1470 K. Таким образом, восстановление титана из TiO₂ легче всего должно происходить до карбида титана. Это подтверждается практикой, когда при проплавлении ильменита получается феррокарботитан с высоким содержанием углерода: 35–40% Ti; 5–8% C; 1–3% Si (Fe и другие примеси – ост.). Сплавы с высоким содержанием углерода могут применяться при раскислении и легировании углеродистых сталей.

Восстановление кремнием. Кремний обладает меньшим химическим сродством к кислороду, чем титан, поэтому восстановление TiO2 возможно только при высоком содержании в ферросплаве кремния и железа. Реакция восстановления титана кремнием

TiO₂ + Si = [Ti]Si + SiO₂;
∆G = –1256 – 18,96Т, Дж/моль

может протекать при содержании железа в шихте, которое растворяет титан, и при высокой концентрации кремния в металле.
Таким образом, восстановление титана из TiO₂ кремнием приводит к получению ферросиликотитана, содержащего 20–25% Ti; 20–25% Si; ~1% C. Такой ферросплав в сталеплавильном производстве имеет ограниченное применение.

Восстановление алюминием. Восстановление титана из ильменита алюминием происходит по реакциям:

Оксид TiO обладает основными свойствами и способен вступать в соединения с глиноземом, образуя TiO∙Al₂O₃, что ведет к снижению активности TiO и затрудняет восстановление титана. Для замедления процесса связывания TiO с глиноземом в шихту вводят свежеобожженную известь. Оксид кальция, как сильное основание, замещает TiO, образуя СаО∙Al₂O₃. Избыток СаО в шихте ведет к нежелательному снижению активности диоксида титана по реакциям:

СаО + TiO₂ = CaO∙TiO₂; 2CaO + TiO₂ = 2CaO∙TiO₂.

Известь оказывает большое влияние на вязкость и жидкоподвижность шлака. Оптимальным ее количеством в шихте считается ~20% от массы алюминия. Алюминотермический способ получения ферротитана наиболее распространен. За последние годы он значительно усовершенствован и применяется в нескольких вариантах как в обычном внепечном, так и с использованием электрических печей с предварительным подогревом шихты и применением железотермического осадителя. Шлаки ферротитана довосстанавливаются в электропечи сталеплавильного типа (ДСП-3) с получением высокоглиноземистого (68–78% Al₂O₃) полупродукта с 14–17% СаО, который используется в качестве клинкера для получения высокоглиноземистого цемента.