Косовцева Татьяна Реональдовна, к.т.н., доцент, доцент кафедры цифрового моделирования
199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия В.О., д. 2
Tatiana R. Kosovtseva, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Digital Modeling
2, 21st Line, St Petersburg 199106
Сизякова Екатерина Викторовна, к.т.н., доцент, доцент кафедры металлургии
199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия В.О., д. 2
Ekaterina V. Sizyakova, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Metallurgy Department
2, 21st Line, St Petersburg 199106
Слободин Виктор Андреевич, студент
199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия В.О., д. 2
Viktor A. Slobodin, Student
2, 21st Line, St Petersburg 199106
Цель – разработка специализированного программного обеспечения для автоматизации расчетов балансов материальных потоков в технологической схеме переработки ильменитового концентрата с целью оптимизации производства титана, снижения потерь сырья и повышения эффективности управления процесса ми. Применен метод анализа материальных потоков для комплексного контроля движения материалов на всех стадиях переработки титансодержащего сырья: восстановительной плавки, хлорирования шлака в расплаве, выделения и очистки тетрахлорида титана, магниетермического восстановления металла и вакуумной сепарации. Разработан программный комплекс на языке Python, состоящий из четырех модулей, каждый из которых рассчитывает материальный баланс для конкретной технологической стадии. Взаимодействие с пользователем реализовано через MS Excel для удобства ввода данных и визуализации результатов. Программный комплекс обеспечил расчет полных материальных балансов с отклонением менее 0,2%. Анализ выявил потери титана тех ногенного характера на уровне 21,4% от исходного количества металла в концентрате. Показано, что наибольшие потери Ti приходятся на стадиях восстановительной плавки (6,63%, в основном в пыль и чугун) и очистки тетрахлорида титана (IV) (12,92%, в побочные продукты). Меньшие потери зафиксированы при хлорировании шлака (0,33%), восстановлении тетрахлорида титана (IV) (2,50%) и сепарации реакционной массы (0,51%). Разработанные программы опубликованы в официальном бюллетене Роспатента «Программы для ЭВМ. Базы данных. Топология интегральных микросхем». Разработанный комплекс программ позволяет автоматизировать расчет материальных балансов в производстве титана из ильменитового концентрата. Ключевые направления совершенствования технологической цепочки – модернизация стадий восстановительной плавки и очистки тетрахлорида титана, где наблюдаются максимальные потери целевого металла.
The aim is to develop dedicated software for automating the calculation of material flow balances in the process flow diagram of ilmenite concentrate processing in order to optimize titanium production, reduce raw material losses, and enhance the efficiency of process management. Material flow analysis is used to comprehensively monitor materials flow at all stages of titanium-containing raw material processing. The stages include reduction smelting, slag chlorination in the melt, titanium tetrachloride extraction and purification, magnesiothermic metal reduction, and vacuum separation. The software package developed in Python consists of four modules. Each module calculates the material balance for a specific technological process stage. Interaction with the user is implemented through MS Excel for the convenience of data entry and visualization of results. The software package ensured the calculation of com plete material balances with a deviation of less than 0.2%. The analysis revealed technology-related titanium losses at the level of 21.4% compared to the initial amount of metal in the concentrate. It was shown that the most substantial Tilosses occurred at the stages of reduction smelting (6.63%, mainly into dust and cast iron) and titanium tetrachloride (IV) purification (12.92%, into by-products). Smaller losses were recorded during slag chlorination (0.33%), titanium tetrachloride (IV) reduction (2.50%), and reaction mass separation (0.51%). The designed programs were published in the official Rospatent Bulletin Computer Programs. Databases. Topology of Integrated Circuits. The developed software package enables the automation of material balance calculations in titanium production from ilmenite concentrate. The key areas for improving the technological process include modernizing the reduction smelting and titanium tetra chloride purification stages where maximum losses of the target metal are observed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.