Отраслевой опыт

Китайский стандарт YS/T 298-2024 «Высокотитановый шлак» был официально опубликован 24 октября 2024 года и вступит в силу 1 мая 2025 года.
Пересмотр отражает последние изменения в китайской титановой промышленности, включая изменения в доступности ресурсов, достижения в производственных технологиях и растущие требования к экологически чистому и устойчивому производству.

В природе титановые минералы существуют преимущественно в оксидной форме. Высококачественное титановое сырье, такое как природные россыпные пески рутила и ильменита, в основном встречается в таких странах, как Австралия, США, Канада, Вьетнам, Индия и ряд прибрежных африканских государств. В то же время первичные месторождения титановой руды и ванадиево-титанового магнетита более широко распространены в Китае, регионе бывшего Советского Союза и Южной Африке.

Поскольку большинство первичных титановых руд содержат относительно низкое количество диоксида титана (TiO₂), для повышения содержания TiO₂ до уровня выше 70% необходимо проводить их электропечную плавку или другие процессы обогащения. Только после такого обогащения материал может быть использован для производства тетрахлорида титана (TiCl₄) или сварочных электродов.
В настоящее время в отрасли широко признаны низкокальциево-магниевый высокотитановый шлак, шлак из подземных стекол, синтетический рутил и природный рутил в качестве высококачественного сырья для производства титана.

Поскольку запасы высококачественного природного рутила продолжают истощаться, глобальная структура ресурсов титана значительно изменилась. Сегодня большая часть титановых ресурсов доступна в виде ильменитовых концентратов с содержанием TiO₂ 40–50%, которые требуют дальнейшей переработки перед промышленным использованием. В этом контексте высокотитановый шлак и синтетический рутил стали двумя основными продуктами переработки. Среди них на электропечной высокотитановый шлак приходится более 70% от общего объема переработанного титанового сырья, что делает его ключевым сырьем для диоксида титана, губчатого титана и других продуктов переработки титана.

Предыдущая версия стандарта YS/T 298 была пересмотрена в 2015 году и в основном применялась к малогабаритным шлаковым печам с высоким содержанием титана и небольшим системам хлорирования в Китае. Однако в последние годы устаревшие мощности постепенно выводились из эксплуатации, в то время как крупномасштабные шлаковые печи и большие системы хлорирования с верхней разгрузкой быстро развивались. Одновременно значительно улучшилась технология производства тетрахлорида титана. В результате старый стандарт больше не мог в полной мере отвечать современным потребностям отрасли в отношении классификации марок, контроля химического состава, требований к размеру частиц и методов испытаний, что сделало необходимым его пересмотр.

Основные изменения в новом стандарте

1. Оптимизированная система оценок качества

Поскольку запасы высококачественной титановой руды становятся все более дефицитными, предложение сырья, пригодного для производства высокотитанового шлака с содержанием титана 94%, продолжает сокращаться. Это привело к ограничению объемов производства, высоким затратам и снижению практического применения марки TZ94. В соответствии с реальным промышленным спросом, пересмотренный стандарт исключает марку TZ94.

В то же время зависимость Китая от импорта титановой руды постепенно снижалась, а технологии хлорирования стали более эффективными для переработки низкосортного шлака. Для более полного охвата всего высокотитанового шлака, используемого в производстве тетрахлорида титана, новый стандарт добавляет несколько новых марок, включая TZ88-1, TZ88-2, TZ83, TZ80, TZ78, TZ76 и TZ74, что значительно расширяет область применения и гибкость системы классификации.

Более точные и практичные требования к химическому составу.

Производство высокотитанового шлака в Китае в основном основано на двух типах ильменитовых концентратов:

Импортированный прибрежный россыпной ильменит
Эти руды подверглись естественному выветриванию и гравитационному разделению, что привело к снижению содержания примесей, особенно оксида кальция (CaO) и оксида магния (MgO). Поэтому они больше подходят для процессов хлорирования в псевдоожиженном слое.

Ильменит, выделенный из отечественного ванадиево-титанового магнетита.
Поскольку исходная руда не подвергалась естественному выветриванию, уровень примесей, особенно кальция и магния, относительно выше. Шлак, получаемый из такого типа руды, обычно имеет более низкое содержание TiO₂ и в основном используется в процессах хлорирования в расплавленных солях.

Чтобы отразить эти различия, в пересмотренном стандарте введены индикаторы с низким содержанием кальция и магния для таких марок, как TZ92, TZ90, TZ88 и TZ85. Кроме того, установлены более строгие пределы для примесей, таких как SnO₂, ZrO₂ и Нб₂O₅, что помогает обеспечить более полное протекание реакций с титаном и более высокую эффективность извлечения при хлорировании.

Стандарт также учитывает, что некоторые процессы хлорирования особенно чувствительны к содержанию рутильного диоксида титана (TiO₂). Впервые этот параметр был официально включен в систему контроля качества, что позволяет более точно оценивать продукцию в соответствии с реальными производственными требованиями.

Требования к размеру частиц соответствуют потребностям технологического процесса.

Различные технологии хлорирования предъявляют совершенно разные требования к размеру частиц высокотитанового шлака:

Для хлорирования в псевдоожиженном слое требуется относительно узкое распределение частиц по размерам, чтобы обеспечить хорошее перемешивание с газообразным хлором и стабильную псевдоожиженную среду.

При хлорировании в расплавленной соли обычно предпочтение отдается более мелким частицам, так как шлак может быстрее реагировать с расплавленной ванной и поднимающимся хлором, уменьшая оседание материала на дне.

Стандарт 2015 года содержал лишь общие рекомендации по размеру частиц. В пересмотренной версии требования к размеру частиц были четко уточнены и скорректированы в соответствии с различными технологическими процессами, а подробные спецификации приведены в таблице 2 стандарта.

Обновленные методы тестирования, соответствующие отраслевой практике.

Для поддержки вновь добавленных показателей химического состава в пересмотренном стандарте полностью используется последняя версия YS/T 514 «Методы химического анализа высокотитанового шлака и рутила» (все части).

Кроме того, поскольку предыдущие стандарты не включали метод определения содержания TiO₂ рутильного типа в высокотитановом шлаке, в данной редакции представлен проверенный метод испытаний. Метод подтвержден экспериментальной проверкой и включен в качестве нормативного приложения, что значительно повышает надежность и практичность контроля качества.

Влияние отрасли и заключение

Высокотитановый шлак является важнейшим промежуточным материалом в китайской титановой промышленности. Источники сырья, производственные процессы и уровень качества напрямую влияют на эксплуатационные характеристики, срок службы и экологическую безопасность конечной продукции, такой как диоксид титана и губчатый титан.

Выпуск и внедрение стандарта YS/T 298-2024 напрямую направлены на решение проблем, связанных с изменениями в структуре титановых ресурсов, достижениями в технологии производства высокотитанового шлака и продолжающимся расширением титановой промышленности. Устанавливая четкий, единый и практичный стандарт качества для производства, торговли и применения, новый стандарт способствует:

• Улучшение однородности и стабильности качества высокотитанового шлака.

• Снижение коммуникационных и транзакционных издержек между партнерами на этапах добычи и сбыта.

• Поддержите переход титановой промышленности к повышению эффективности, экологичности производства и увеличению масштабов операций.

В целом, этот стандарт обеспечивает важную техническую и нормативную основу для устойчивого развития китайской титановой промышленности и глобальной цепочки создания стоимости титана.