НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

А. П. Лысенко, профессор каф. цветных металлов и золота, канд. техн. наук,
эл. почта: reikis@yandex.ru
Д. С. Кондратьева, аспирант каф. цветных металлов и золота, эл. почта: kondratevadaria.92@bk.ru
А. Ю. Наливайко, старший преподаватель каф. цветных металлов и золота, канд. техн. наук, эл. почта: nalivaiko@misis.ru

ООО «РОМЕКС», Москва, Россия:

С. В. Кондратьев, генеральный директор, эл. почта: romex@rosmail.ru

Ферросплавы являются важнейшим компонентом в производстве специальных сталей и сплавов. Одним из наиболее значимых среди них является ферротитан. Описаны результаты исследований по обогащению ферротитана в расплавленных фторсодержащих солях. Обогащение ферротитана было основано на электрохимическом восстановлении титана из его диоксида, содержащегося в рутиловом концентрате. Титан выделяли на катодном сплаве — ферротитане марки ФТи70. Данный способ может быть также использован и для производства ферротитана заданного состава. В таком случае в качестве катода следует
использовать низкопроцентный ферротитан с добавлением железной стружки. В рассматриваемом способе использованы графитовые аноды и Na₃AlF₆ или K₂TiF₆ для приготовления электролита. В настоящем исследовании была определена максимальная растворимость рутилового концентрата в Na₃AlF₆ (криолитовое отношение 2,7) и K₂TiF₆ при температуре 1200 ^oC, а также плотность электролитов при максимальном содержании рутилового концентрата при температуре 1200 ^oC. Для проведения исследований была разработана конструкция лабораторной электрохимической ячейки, максимально приближенная к конструкции укрупненного электролизера. Лабораторная электрохимическая ячейка включала в себя графитовый тигель с алундовой вставкой, заключенный в стальной кожух, горизонтальный графитовый анод и источник постоянного тока. Представлены измерения зависимости напряжения от продолжительности процесса электролиза в системе рутиловый концентрат – Na3AlF6 (K₂TiF₆), определены составляющие напряжения на ячейке. С использованием полученных результатов было проведено обогащение титаном ферротитана ФТи70 с 68–69 до 74–75 % (мас.) Ti. Настоящая работа является первым этапом разработки опытно-промышленной технологии обогащения или получения ферротитана электролизом в расплавленных фторсодержащих солях.

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Россий ской Федерации в рамках выполнения обязательств по Соглашению о предоставлении субсидии от «26» сентября 2017 г. № 14.578.21.0255 (уникальный идентификатор соглашения RFMEFI57817X0255).

1. Sha W., Malinov S. Titanium Alloys: Modelling of Microstructure, Properties and Applications. — Cambridge : Woodhead Publishing, 2009. — 569 p.
2. Боярко Г. Ю., Хатьков В. Ю. Товарные потоки ферросплавов в России // Черные металлы. 2018. № 3. С. 60–69.
3. Panigrahi M., Paramguru R. K., Gupta R. C., Shibata E., Nakamura T. An overview of production of titanium and an attempt to titanium production with ferro-titanium // High Temperature Materials and Processes. 2010. Vol. 29. P. 495–513.
4. Gasik M. Handbook of Ferroalloys. Theory and Technology. — Amsterdam : Elsevier, 2013. P. 421–433.
5. ГОСТ 4761–91. Ферротитан. Технические требования и условия поставки. — Введ. 01.01.1993.
6. Путилин А. И., Бабушкин В. Н., Зайнуллин Л. А. Проблема развития производства ферротитана в России // Сталь. 2005. № 3. С. 48, 49.
7. Пат. 2318032 РФ. Ферротитан для легирования стали и способ его алюминотермического получения / Гильварг С. И., Одиноков С. Ф., Мальцев Ю. Б., Банных А. Г. ; патентообладатель ООО «УК «Российские Специальные Сплавы» ; заявл. 15.09.2006 ; опубл. 27.02.2008.
8. Sokolov V. M., Babyuk V. D., Zhydkov Ye. A., Skokm Yu. Ya. Aluminothermic studies of a liquid partial reduced ilmenite // Minerals Engineering. 2008. Vol. 21, No. 2. P. 143–149.
9. Пат. 2516208 РФ. Шихта для получения титансодержащего шлака, титаносодержащая шихта и способ алюминотермического получения ферротитана с их использованием / Гильварг С. И., Григорьев В. Г., Кузьмин Н. В., Мальцев Ю. Б. ; патентообладатель: ООО «Ключевский завод ферросплавов» ; заявл. 07.08.2012 ; опубл. 20.02.2014.
10. Пат. 2221893 РФ. Cпособ получения ферротитана из отходов / Казанцев Г. Ф., Барбин Н. М., Ватолин Н. А. ; патентообладатель: ГУ Институт металлургии Уральского отделения РАН ; заявл. 31.05.2002 ; опубл. 20.01.2004.
11. Pourabdoli M., Raygan S., Abdizadeh H., Hanaei K. A new process for the production of ferrotitanium from titania slag // Canadian Metallurgical Quarterly. 2007. Vol. 46, No. 1. P. 17–24.
12. Пат. 2102516 РФ. Способ получения ферротитана / Ходоровский Г. Л., Титенков А. М., Фомичева Т. И., Дорош Л. Д., Корочкин А. Г. ; заявл. 01.04.1996 ; опубл. 20.01.1998.
13. Chao Y. C., Jun Q. L., Xiong G. L. Extraction of Ti and Ti Alloy from Titaniferous Residue Using SOM Process // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 550–553. P. 1811–1816.
14. Shuqiang Jiao, Hongmin Zhu. Novel metallurgical process for titanium production // Materials Research Society. 2006. Vol. 21, No. 9. P. 2172–2175.
15. Fray D., Schwandt C. Aspects of the application of electrochemistry to the extraction of titanium and its applications // Materials Transactions. 2017. Vol. 58, No. 3. P. 306–312.
16. Meng Ma, Dihua Wang, Xiaohong Hu, Xianbo Jin, George Z. Chen. A direct electrochemical route from ilmenite to hydrogen–storage ferrotitanium alloys // Chemistry. 2006. Vol. 12. P. 5075–5081.
17. Panigrahi M., Shibata E., Iizuka A., Nakamura T. Production of Fe – Ti alloy from mixed ilmenite and titanium dioxide by direct electrochemical reduction in molten calcium chloride // Electrochimica Acta. 2013. Vol. 93. P. 143–151.
18. Panigrahi M., Iizuka A., Shibata E., Nakamura T. Electrolytic reduction of mixed (Fe, Ti) oxide using molten calcium chloride electrolyte // Journal of Alloys and Compounds. 2013. Vol. 550. P. 545.
19. Лысенко А. П., Киров С. С., Сельницын Р. С., Наливайко А. Ю. Влияние конструкции обожженных анодных блоков на эффективность газоотвода и технические показатели процесса электролиза алюминия // Цветные металлы. 2013. № 9. С. 114–117.
20. Москвитин В. И., Николаев И. В., Фомин Б. А. Металлургия легких металлов. — М. : Интермет Инжиниринг, 2005. — 416 с.
21. Лысенко А. П., Наливайко А. Ю., Кондратьева Д. С., Кондратьев С. В. Электрохимический способ получения ферротитана // Цветные металлы. 2019. № 6. С. 34–38.
22. Лысенко А. П., Тарасов В. П., Наливайко А. Ю., Сельницын Р. С. Получение редкоземельных металлов электролизом оксидно-фторидных расплавов // Цветные металлы. 2013. № 11. С. 71–74.
23. ГОСТ 22938–78. Концентрат рутиловый. Технические условия. — Введ. 01.01.1979.
24. Шаталова Т. Б., Шляхтин О. А., Веряева Е. Методы термического анализа. — М. : МГУ им. Ломоносова, 2011. — 72 с.