Металлы, 2024, № 1

МЕТАЛЛЫ 
n{lyuno—mexuuuecr{ufl 
журнал 
Учредители: Российская академия наук, 
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки (ФГБУН) 
Институт металлургии и материаловедения 
им. А.А. Байкова РАН 
РЕДАКЦИОННАЯ 
КОЛЛЕГИЯ 
Главный редактор акад. РАН К.В. ГРИГОРОВИЧ, ИМЕТ РАН (металлургия, металловедение), 
акад. РАН O.A. БАННЫХ, ИМЕТ РАН (председатель редакционного совета, металловедение, термическая обработка сплавов), 
докт.техи.наук М.В. КОСТИНА, ИМЕТ РАН (зам. гл. редактора, металловедение, термическая обработка сплавов), 
докт-лехи.наук В.С. ЮСУПОВ, ИМЕТ РАН (зам. гл. редактора, пластическая деформация металлических материалов), 
каид.техи.наук О.А. КОМОЛОВА, ИМЕТ РАН (отв. секретарь, металлургия, математическое моделирование), 
член-корр. PAH М.И. АЛЫМОВ, ИСМАН РАН (порошковая металлургия, наноматериалы), 
доктллехи.наук, проф. С.Я. БЕЦОФЕН, МАИ (металловедение, физика металлов), 
докт-лехи.наук В.М. БЛИНОВ, ИМЕТ РАН (металловедение, термическая обработка черных металлов), 
докт.техи.наук Е.В. БОГАТЫРЕВА, НИТУ МИСиС (цветная металлургия, гидрометаллургия), 
‚докт.физ.-мат.наук, проф. Г.Г. БОНДАРЕНКО, НИУ ВШЭ (физика металлов, материалы для атомной энергетики), 
докт-лехи.наук, проф. С.В. ДОБАТКИН, ИМЕТ РАН (металловедение, термическая обработка цветных металлов), 
доктллехи.наук А.В. ДУБ, АО «Наука и инновации» (материаловедение, обработка металлов давлением), 
докт-лехи.наук, проф. Е.Е. ЗОРИН, МПУ (методы неразрушающего контроля), 
докт-лехи.наук, проф. А.А. КАЗАКОВ, СПбПУ им. Петра Великого (металловедение, термическая обработка силавов), 
член-корр. РАН М.И. КАРПОВ, ИФТТ (физика металлов, пластическая деформация), 
член-корр. РАН А.Г. КОЛМАКОВ, ИМЕТ РАН (материаловедение, физика металлов), 
акад. РАН Л.И. ЛЕОНТЬЕВ, ИМЕТ РАН (металлургия), 
докт.физ.-мат.наук, проф. A.E. ЛИГАЧЕВ, ИОФ РАН им. 
А.Н. Прохорова (металловедение, термическая обработка сплавов), 
докт.хим наук А.Г. ПАДАЛКО, ИМЕТ РАН (физикохимия баротермической обработки материалов), 
докт.техи.наук К.Б. ПОВАРОВА, ИМЕТ PAH (сплавы тугоплавких металлов, интерметаллические соединения), 
акад. РАН А.И. РУДСКОЙ, СПбПУ (аддитивные технологии, обработка металлов давлением), 
докт-лехи.наук, проф. C.B. СКВОРЦОВА, МАИ (металловедение, термическая обработка сплавов), 
докт-лехи.наук, проф. Е.И. ХЛУСОВА, THIL ФГУП ЦНИИ «Прометей» (металловедение, термическая обработка сплавов), 
докт.лехи.наук, проф. В.Ф. ШАМРАЙ, ИМЕТ РАН (кристаллохимия), 
докт.техи.наук А.Е. ШЕЛЕСТ, ИМЕТ РАН (обработка металлов давлением) 
Зав. редакцией Л.А.Левченкова 
Почтовый адрес редакции журнала „Металлы“: 
119334, Москва, Ленинский проспект, 49 
Тел. 8 (499)135-96-78 
E-mail: 
eliz@imet.ac.ru 
ww 
imet.ac.ru/metally 

МЕТАЛЛЫ 
научно-технический 
журнал 
Учредители: Российская академия наук, 
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки (ФГБУН) 
Институт металлургии и материаловедения 
им. А.А. Байкова PAH 
РЕДАКЦИОННАЯ 
КОЛЛЕГИЯ 
Главный редактор акад. РАН К.В. ГРИГОРОВИЧ, ИМЕТ РАН (металлургия, металловедение), 
акад. РАН О.А. БАННЫХ, ИМЕТ РАН (председатель редакционного совета, металловедение, термическая обработка сплавов), 
докт-лехи.наук М.В. КОСТИНА, ИМЕТ РАН (зам. гл. редактора, метал 
говедение, термическая обработка сплавов), 
докт.техи.наук В.С. ЮСУПОВ, ИМЕТ РАН (зам. гл. редактора, пластическая деформация металлических материалов), 
канд.техи.наук О.А. КОМОЛОВА, ИМЕТ РАН (отв. секретарь, металлургия, математическое моделирование), 
член-корр. PAH М.И. АЛЫМОВ, ИСМАН РАН (порошковая металлургия, наноматериалы), 
докт.техи.наук, проф. С.Я. БЕЦОФЕН, МАИ (металловедение, физика металлов), 
докт.техи.наук В.М. БЛИНОВ, ИМЕТ РАН (металловедение, термическая обработка черных металлов), 
докт.техи.наук E.B. БОГАТЫРЕВА, НИТУ МИСиС (цветная металлургия, гидромета 
ургия), 
докт.физ -мат.наук, проф. Г.Г. БОНДАРЕНКО, НИУ ВШЭ (физика металлов, материалы для атомной энергетики), 
докт.техи.наук, проф. С.В. ДОБАТКИН, ИМЕТ РАН (металловедение, термическая обработка цветных металлов), 
докт.техи.наук А.В. ДУБ, АО «Наука и инновации» (материаловедение, обработка металлов давлением), 
докт.техи.наук, проф. E.E. ЗОРИН, МПУ (методы перазрушающего контроля), 
докт.техи.наук, проф. А.А. KABAKOB, СПбПУ им. Петра Великого (металловедение, термическая обработка сплавов), 
член-корр. PAH М.И. КАРПОВ, ИФТТ (физика металлов, пластическая деформация), 
член-корр. РАН А.Г. КОЛМАКОВ, ИМЕТ РАН (материаловедение, физика мет: 
ов) 
акад. РАН Л.И. ЛЕОНТЬЕВ, ИМЕТ РАН (металлургия), 
докт.физ.-мат.наук, проф. A.E. ЛИГАЧЕВ, ИОФ РАН им. 
А.Н. Прохорова (металловедение, термическая обработка сплавов), 
докт.хим наук А.Г. ПАДАЛКО, ИМЕТ РАН (физикохимия баротермической обработки материалов), 
доктллехи.наук К.Б. ПОВАРОВА, ИМЕТ РАН (сплавы тугоплавких металлов, интерметаллические соединения), 
акад. РАН А.И. РУДСКОЙ, СПбПУ (аддитивные технологии, обработка металлов давлением), 
докт-лехи.наук, проф. C.B. СКВОРЦОВА, МАИ (металловедение, термическая обработка сплавов), 
доктллехи.наук, проф. Е.И. ХЛУСОВА, THIL ФГУП ЦНИИ «Прометей» (металловедение, термическая обработка сплавов), 
докт.техи.наук, проф. В.Ф. ШАМРАЙ, ИМЕТ РАН (кристаллохимия), 
докт.техн.наук А.Е. ШЕЛЕСТ, ИМЕТ РАН (обработка металлов давлением) 
Зав. редакцией 
_ Л.А.Левченкова 
Почтовый адрес редакции журнала „Металлы 
119334, Москва, Ленинский проспект, 49 
Тел. 8 (499) 135-96-78 
Е-тай: eliz@imet.ac.ru 
ww 
met.ac.ru/metally

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК 
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ (ФГБУН ) 
ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ им. А.А. БАЙКОВА РАН 
МЕТАЛЛЫ 
Журнал основан 
Nel 
в январе 1959 года. 
Выходит 6 раз в год 
Москва e „ЭЛИЗ“ 
ЯНВАРЬ—ФЕВРАЛЬ » 2024 
СОДЕРЖАНИЕ 
поверхностного слоя ванадия, предварительно 
облученного ионами инертных газов (Обзор)......42 
Исаенкова М.Г., Крымская O.A., Минушкин P.A., 
Фесенко B.A., Романова Ю.А. Влияние проме- 
жуточных отжигов на разных этапах прокатки 
электротехнических сталей на их финальную 
кристаллографическую текстуру .. 
. 
Ботвина JLP., Тютин M.P., Болотников А.И. Оценка 
характеристик множественного и локализован- 
ного разрушения методами акустической эмис- 
сии и корреляции цифровых изображений 
........ 
Спивак Л.В., Щепина Н.Е. Превращения аустени- 
та в межкритическом интервале температур в 
сплавах на основе системы Fe-C 
. 
. 
Шелест A.E., Юсупов B.C., Рогачев C.0., Тен Д.В., 
Андреев B.A., Карелин Р.Д, Исследование вли- 
яния условий правки полос и лент из металли- 
ческих материалов на их свойства, геометриче- 
ские и деформационные параметры процесса 
знакопеременного упругопластического изгиба ..83 
Анисонян К.Г., Садыхов Г.Б., Олюнина T.B., Ко- 
пьев Д.Ю., Панова М.Д. Исследование восстано- 
вительного нитрирующего обжига кварц-ильме- 
нитового концентрата из шлама лейкоксеновых 
песчаников.. 
Китай A.T., Кропачев Г.А.., Клементьев M.B. Обра- 
зование отложений элементной серы в промыш- 
ленных газоходах при автоклавной переработке 
сульфидных концентратов 
Самойлова О.В., Сулейманова И.И., Працкова C.E., 
Шабурова H.A., Трофимов E.A. Высокотемпе- 
ратурное окисление высокоэнтропийных спла- 
вов AL CoCrFeNiAg, (* = 0,25; 0,5). 
Елисеева E.A., Березина С.Л. Кинетические xa- 
рактеристики растворения диоксида титана в 
кислотной среде.. 
Боровицкая И.В., Коршунов C.H., Мансурова A.H., 
Бондаренко Г.Г., Гайдар А.И., Матвеев E.B., 
Казилин Е.Е. Влияние мощного импульсного 
лазерного воздействия на структуру и свойства 
© 
Российская академия наук, 
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки (ФГБУН) 
Институт металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН. 2024 г. 
© 
'000 НПП „ЭЛИЗ“. 2024 r.

МЕТАЛЛЫ, 
N1-2024 
©. 3—10 
РОг 10.31857/50869573324010310 
УДК 669.295 
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО НИТРИРУЮЩЕГО 
ОБЖИГА КВАРЦ-ИЛЬМЕНИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА 
ИЗ ШЛАМА ЛЕЙКОКСЕНОВЫХ ПЕСЧАНИКОВ' 
©2024 r. 
К.Г. Анисонян, Г.Б. Садыхов, T.B. Олюнина, Д.Ю. Копьев, М.Д. Панова 
ФГБУН Hucmumym металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (HMET) РАН, 
Москва, 
Е-тай: kanisonyan@imet.ac.ru 
Поступила в редакцию 18 сентября 2023 г. 
После доработки 
26 октября 2023 г. принята к публикации 16 ноября 
2023 г. 
При переработке низкокачественного титапового сырья сслективное извлечение титапа мо- 
экст быть достигнуто при хлорировании 
сго нитрида в условиях болес низких температур, чем 
хлорирование диоксида титала. В свлзи с этим в работе исследован процесс восстаповительного 
нитрирующего обжига кварц-ильменитового концентрата, выделенного магиитной сепарацией мз 
шшлама ильменит-лейкокссновых 
песчаников Пижемского месторожденил, для превращения ди- 
оксида титана в сго нитрид. Изучен вещественный состав исходного шлама. В шламс изменен- 
ный ильменит представлен в основном в пиде посвдорутила (Ре,Т,0,). Провсдена термодинами- 
ческал оценка изменения фапового состапа в системе Fe,TigOg-C-N, при 1300 °С в зависимости 
от 
содержания восстановитсля (углерода). Методами рептгенофазового апализа и элсктронной M- 
роскопии изучены фаловые составы продуктов пнитрирующего обжига, полученных при темпера- 
турах 12001825 °С. Покапано, что процесс превращения Т10, в TiN происходит через лимитиру- 
лощую стадию восстановления впосовита (TizOs) © одповременным образованием карбида эжеле- 
за. Это достигастсл при температурс 1825 °С и добавкс сажи в шихту ne mence 27%. Полученный 
продукт кромс питрида THTANA состоит из аморфной силикатной фазы, кварца, карбида желева 
и 
небольшого количества металлического 
эжелева. 
Ключевые слова: ильменит; лейкоксен; восстановительный обжиг; нитрирование; аносовит; 
нитрид титана; фазовые превращения; титановый концентрат. 
типа рудного пласта выход шлама может со- 
ставлять от 10 до 35% массы руды. Помимо 
титана с тонкой фракцией теряются редко- 
земельные металлы (РЗМ) и другие ценные 
компоненты. В связи 
с этим разработка 
про- 
Пижемское месторождение — самое круп- 
ное титановое месторождение России [1—3]. 
Титан 
в руде находится 
в виде продуктов 
лейкоксенизации ильменита — лейкоксена 
и измененного ильменита, который представ- 
лен в основном псевдорутилом. Кроме этого 
в зависимости от глубины залегания рудных 
пластов в руде возможно присутствие в раз- 
ных количествах кварца, железистых мине- 
ралов (гематит, сидерит), а также глинистых 
минералов (мусковит, каолинит). В ИМЕТ 
РАН разрабатывается технология переработ- 
ки ильменит-лейкоксеновых песчаников Пи- 
жемского месторождения. При обогащении 
этих песчаников в процессе мокрой дезин- 
теграции мелкодисперсная часть (<50 мкм) 
рудных минералов переходит B тонкую гли- 
нистую фракцию (шлам). В зависимости от 
1Работа провсдсна в рамках государственного sa- 
данил № 075-00715-22-00. 
цессов, направленных на доизвлечение этих 
компонентов из образующихся шламов, яв- 
ляется актуальной задачей, решение которой 
позволит повысить эффективность комплек- 
сной переработки Пижемских песчаников. 
Результаты ранних поисковых исследо- 
ваний показали, что при классификации 
шшламов в колонне B водном потоке выделя- 
ется легкая глинистая фракция. При маг- 
нитной сепарации тяжелого остатка в высо- 
коградиентных полях получается магнитная 
фракция, в которой концентрируются изме- 
ненный ильменит (псевдорутил) 
и другие 
железосодержащие продукты лейкоксениза- 
ции ильменита, а также минералы редких 
металлов и РЗМ. Совместно с титансодержа- 

! 
! 
! 
! 
Й 
Л 
0 
200 
400 
600 
800 
1000 
t,°C 
Финйзменение — энергии Гиббса реакций 
хлорирования: ®- 
э 
, T 
8 
2Е 
LT 
N, 
продукта карботермическим способом B сре- 
щими минералами B магнитный продукт се- 
парации переходит некоторая часть мелко- 
дисперсного кварца и глинистых минералов, 
особенно мусковит. В связи с высокой дис- 
персностью материала( средний размер час- 
тиц@км 
и менее) и близкими значения- 
ми удельного веса кварца и титансодержа- 
щих зерен их дальнейшее разделение физи- 
ческими методами обогащения практически 
невозможно. 
Гидрохимическая обработка магнитной 
фракции( кварц-ильменитовый концентрат) 
малоэффективна. В случае щелочного обес- 
кремнивания 
при высоких температурах 
e 
°f 
B автоклаве 
в ильменитовом 
продукте накапливаются алюмосиликаты 
B 
а при кислотном выщелачивании при 
высоких температурах железо, РЗМ 
и 
все 
примеси( алюминий, калий, магний, марганец, 
кальций) 
за исключением кремния, перехо- 
дят в растворЫри 
этом весь кремнезем, 
в основном в виде кварца и частично в амор- 
фном виде, вместе сЮ — „концентрируется B 
твердой фазе. Содержание кремнезема в ти- 
тансодержащем продукте достигает 
® 
более. Для удаления кварца требуется допол- 
нительная операция щелочного автоклавно- 
де азота. 
Исходные материалы. В качестве исход- 
ного 
материала 
использована 
магнитная 
фракция( кварц-ильменитовый концентрат) 
выделенная при мокрой магнитной сепара- 
ции сероцветного шлама, полученного при 
дешламации представительной партии Пи- 
жемской сероцветной руды. После сепарации 
материал был обработан соляной кислотной 
дляудалениясамостоятельныхжелезистых 
минералов 
( преимущественно 
сидерита) 
Ниже приведен химический состав получен- 
ного кварц-ильменитового концентрата% 
мо 
@ 
Г) 
ы 
g 
ю 
2 
8 
B0, 
X 
1 
В, 
B 
F 
05 
B 
KO 
8 
R 
203 
8 
Примечание!® — = РВМ( snectli 
В этом концентрате помимо титана так- 
же содержатся РЗМ преимущественно цери- 
евой группы 
фуммарное 
содер- 
жание которых 
в пересчете на их оксиды 
составляет 
Согласно 
 рентгенофазовому 
— анализу 
(РФА) 
в кварц-ильменитовом концентрате 
титан входит 
в состав продуктов лейкоксе- 
низации ильменита 
( фиг.йсевдорутила 
тго выщелачивания, которая значительно удо- 
рожает процесс в целом. 
Перспективным 
решением 
проблемы 
извлечения из шламов титана и других цен- 
ных компонентов может быть применение 
предварительного нитрирования кварц-иль- 
менитового концентрата. При полном пере- 
воде 
B концентрате 
Ф@ — ‚ 
в звлечение 
титана можно осуществить при последую- 
щем 
низкотемпературном 
хлорировании. 
Согласно литературным источникам 
- 
хлорированиенитридатитанаможетпроте- 
кать 
B интервале температур 
8- 
°С 
Более интенсивное взаимодействие хлора 
с 
® 
— по сравнению с® — 
‚ при низких темпе- 
ратурах подтверждается термодинамичес- 
ким анализом реакций, представленных на 
фигПреимуществом 
низкотемпературно- 
Е 
„Т 304) и рутила 
э) 
вероятно, в виде 
лейкоксена 
с повышенным содержанием 
железа. Другими минеральными фазами KOH- 
центрата являются кварц 
и 
в небольшом 
количестве калиевая слюда -MYCKOBHT. 
Титановые минералы в основном находятся 
в тесном срастании с тонкодисперсным квар- 
цем, содержание которого в них колеблется 
го хлорирования является TO, что часть руд- 
ных компонентов не взаимодействует с хло- 
ром или взаимодействует, но достаточно мед- 
ленно, тем самым обеспечивая селективное 
извлечение титана на стадии хлорирования 
изнизкокачественногосырья. 
в пределах 
- 
в лейкоксене( с повы- 
шенным содержанием железа) содержание 
В настоящей работе исследована возмож- 
ность нитрирования кварц-ильменитового 
4 
„Металлы* 
№ 

20 
30 
40 
50 
60 
20, град 
ФитДифрактограмма 
— кварцильменитового концентрата: Ppyrun, 
— Прнеевдорутилёварц, 
M— мусковит 
Серое— кварц; светлоенеевдорутил 
LK 
П_Е‹М 
€K 
Фиг8 — Микроструктура зерна измененного ильменита B кварц-ильменитовом концентрате из Cepo- 
цветного шлама и карта распределения химических элементов по фазам 
об.% 
мас.% 
5р 
100 
4г 
80 
З- 
60 
21 
40 
1 
20 
0 
П 
Л 
L 
0 
0,01 
0,1 
1 
10 
100 
1000 
Размер частиц, мкм 
ФигФаспределение — частиц кварц-ильментового концентрата из сероцветного шлама по крупности 
„Металлы №@

кварца достигае 
роме 
того, кварц 
ный химический анализ концентрата прово- 
дился рентгеноспектральным флуоресцент- 
ным 
методом 
( спектрометр В& 
K 
Гранулометрическое распреде- 
ление частиц определялось методом лазер- 
ной дифракции( анализатор размера частиц 
[ U8 
Термодинамическое моде- 
лирование фазового равновесия проводили с 
помощью программного комплекса 
K 
Г 
Г 
Результаты эксперимента 
и их обсуж- 
дение. Оценка вероятных фазовых превра- 
щений при восстановительном нитрирую- 
щем обжиге кварц-ильменитового концент- 
рата проведена с помощью термодинамичес- 
кого расчета равновесного состава твердых 
фаз в системеЁ 
„Т ;0,8 
— › при температу- 
ре@ 
°С и давлении!Пайтм) 
Ука- 
занное значение температуры выбрано в свя- 
зи с TeM, что при более низких температурах 
восстановительная способность углерода 
к 
диоксиду титана будет снижена. Так как 
в 
условиях экспериментов система является 
открытой, при расчете было заложено избы- 
точное содержание азота. Содержание угле- 
рода 
в системе выражено через отношение 
nef net п пр) 
TAE пс, Пучисло 
молей со- 
ответственно углерода@ 
— псевдорутила( Пр) 
в небольшом количестве присутствует 
и 
B 
виде самостоятельных зерен. 
На фигВредставлено 
изображение ти- 
пичного зерна ильменита 
( псевдорутила) 
представляющего собой лейкоксенизирован- 
ный ильменит с включениями кварца. В иль- 
менитеконцентрируютсяРЗМ. 
Изучение вещественного состава руды 
Пижемского месторождения показало, что 
P3M образуют 
в основном два минерала: 
монацит-кулари 
4) и ксенотим 
® 
— ‚Воторые 
находятся в тесном кон- 
такте с титансодержащими зернами. 
Известно, что одним из основных факто- 
ров, влияющих на реакционную способность 
концентрата, является размер его частиц. В 
связи 
с этим был выполнен гранулометри- 
ческий анализ концентрата методом лазер- 
ной дифракции. На фиг#редставлено 
рас- 
пределение частиц кварц-ильменитового кон- 
центрата по крупности. Видно, что более по- 
ловины материала представлено частицами 
крупностьюйкм. 
Методика эксперимента. Восстановитель- 
ный нитрирующий обжиг кварц-ильменито- 
вого концентрата проводили в лабораторной 
горизонтальной трубчатой электропечи при 
температурах ®- 
°С 
Длительность 
процесса составлялай 
—. В качестве нитри- 
рующего агента использовался азот квали- 
фикации OCY, расход газа составлял! 
л/ч. 
Е „Т ;0,. 
Как видно из фигф 
системеЁ 
„Т 30,- 
® 
, 
B зависимости от содержания восста- 
новителя при нитрирующем обжите концен- 
трата происходит ряд сложных фазовых пре- 
вращений. 
В области низких содержаний 
углерода псевдорутилЁ 
„Т „О, термодинами- 
чески неустойчив и распадается наЁ 
„Ю 
; 
(псевдобрукит]}) 
э ИЁ 
„О,. При мольном 
отношении углерода 
K псевдорутилу 
Ы 
3,5 
8 
€30 
52,5 
" 
g 
т 
8 2,0 
8 
5 1,5 
а 
. 
ё 1,0 
Fe,TiO; 
В шихту добавляли твердый восстановитель 
(сажа) с избытком относительно стехиомет- 
рического содержания. После тщательного 
перемешивания смесь прессовали в таблет- 
ки. Таблетки помещали в кварцевую лодоч- 
ку, которая устанавливалась 
в кварцевый 
реактор трубчатой горизонтальной электро- 
печи. В реактор подавался азот для вытес- 
нения воздуха. После достижения необходи- 
мой температуры лодочка продвигалась 
в 
реакционную зону печи. После завершения 
процесса реактор плавно выводился в холод- 
ную температурную 30HY печи для охлажде- 
ния образца до комнатной температуры 
в 
среде азота. 
Методы анализа. Для изучения фазово- 
<] 0.5 
Fe,0, 
0 
0,1 
0,3 
0,5 
0,7 
0,9 
ne/(ng + „Пр)’ моль/моль 
го состава исходного концентрата и продук- 
тов его нитрирующего обжига использовали 
РФА( дифрактометр 
uk -u3- 
лучение) и метод электронной микроскопии 
с микрозондовым анализом 
( электронный 
микроскоп 
& оличествен- 
ФигРавновесный — состав твердых про- 
дуктов в системе?' 
„Т' 5048 
® — °басчет 
— найольЁ 
э при температуре 
2T 309) 
6 
„Металлы* 
№ 

выше псевдобрукит взаимодействует с диок- 
сидом титана с образованием мета- и дити- 
танатов железа, а оксид железа восстанавли- 
вается до металла. Увеличение содержания 
углерода при обжиге приводит 
к распаду 
титанатов 
с образованием металлического 
железа и рутила, который восстанавливает- 
ся до промежуточных оксидов титана. Пос- 
ледовательное восстановление оксидов тита- 
на можно представить следующей схемой: 
э =T 
,0,,; (де 
n >) —Т 
;0; >N 
Образование нитрида титана 
B системе 
термодинамически вероятно при мольном 
отношении углерода 
к псевдорутилу 
& 
Формированиевершается 
при полном 
восстановлении 
T 
„О, при отношении 
® 
Дальнейшее увеличение содержания восста- 
новителя будет способствовать образованию 
карбидов железа и накоплению непрореаги- 
ровавшегов системеуглерода. 
Термодинамический анализ показал, что 
полное образование нитрида титана должно 
происходить при расходе сажи @ассы 
кварц-ильменитового концентрата. Нитриру- 
ющий обжиг шихты 
с таким составом про- 
водили при температура 
@ 
°C 
Дифрактограммы продуктов обжига пред- 
ставлены на фигб 
— а— в. Согласно данным 
РФА при@ 
°С продукт состоит из нитри- 
10 
20 
30 
40 
50 
60 20, град. 
ФитДифрактограммы — продуктов нитри- 
рующего обжига кварц-ильменитового концен- 
трата при разных температурах и добавках уг- 
лерода: а®- 
°6 
o8- 
°C 
ов— 
°с 
@ 
— ©) 28 
°& 
) 08 
°с 
[ 
C) 
o8- 
° 
) 
да титана, аносовитаГ 
;05) металлического 
железа 
и кварца. При 
В 
°С количество 
нитрида титана увеличивается, однако ано- 
совит в этих условиях сохраняется, что, оче- 
видно, связано с недостаточными восстанови- 
тельными условиями. Увеличение количе- 
ства добавки восстановителя до &ри 
Таким образом, эти условия являются наи- 
более оптимальными для полного перевода 
[. 
°Фигб 
2) не оказывает значитель- 
ного влияния на изменение фазового соста- 
ва продукта обжига. Однако в этих услови- 
ях начинает формироваться карбид железа 
Е 
з& 
всвязи с чем количество металличес- 
кого железа уменьшается. Проведение обжи- 
T ;0; в® 
При этом практически все Me- 
таллическое железо переходит в карбидную 
форму, что согласуется с термодинамически- 
ми расчетами для системыЕ 
„Т ;0,8 
 ,. B 
таблЖо 
данным РФА приведено количе- 
ство кристаллических фаз в продуктах нит- 
рирующего 
обжига 
кварц-ильменитового 
концентрата, полученных при разных темпе- 
ратурах и расходах восстановителя. При тем- 
пературах выше@ 
°С образуется стекло- 
видная фаза 
в результате взаимодействия 
кварца с глинистыми минералами, что при- 
водит к существенному снижению содержа- 
ния его в продуктах обжига. 
га при 
& 
°С существенно интенсифици- 
рует процесс. Тем не менее аносовит всё еще 
присутствует( фигб 
д) 
что говорит о непол- 
ном переходе титана в нитрид. Отмечается 
заметное уменьшение содержания кварца в 
продукте обжиге, что связано с его растворе- 
нием в силикатной фазе. Аносовит практи- 
чески полностью отсутствует в продукте, по- 
лученном при& 
°С 
только при увеличе- 
нии расхода сажи дофигб 
е) 
„Металлы* 
№ 

Фазовый состав продуктов 
Таблица1 
нитрирующего обжига 
вс | Расхоя 
Содержание фазы. % 
’ 
€% 
| кварц | Fe, 
| т 
| 
7,0, | ® е,С | стекло 
2100 
@ 
в 
3 
@ 
3 
- 
- 
250 
@ 
в 
° 
3 
в 
- 
- 
зюо| 
@ 
в 
& 
2 
5 
- 
- 
310 
0| 
в5 
2 
@ 
а 
в 
° 
+ 
312 
5| 
в5 
0 
5 
15 
8 
в 
з12 
5| 
2 
2 
2 
95 
5 
22 
Таким образом, при нитрирующем обжи- 
те кварц-ильменитового концентрата при 
3 
°С и расходе сажи 
® 
течение 
& 
практически весь титан переходит в нитрид 
титана. Кроме нитрида титана в продукте со- 
держится значительное количество карбида 
железа, стекло, кварц и очень небольшие KO- 
личества металлического железа 
и аносо- 
вита. 
Нитрирование аносовитаТ 
„О, протека- 
рующем обжиге в условиях эксперимента по 
пику с индексом@ 
ий 
A— 
параметры решеток соответственно чистых 
В&рточа 
№8 
ATSM) и@ар- 
точка №олученные 
результаты при- 
ведены B табл2 
Из табл Фледует, 
что 
с увеличением 
расхода углерода и с повышением темпера- 
туры содержание кислорода 
в твердом 
ра- 
створе уменьшается 
и при температуре об- 
жига® 
°C шихты офжи 
рассчитан- 
ный состав твердого раствора приближается 
изост- 
к чистому® 
Осуществление нитрирующе- 
го обжига при 
& 
°С приводит 
к частич- 
ному оплавлению поверхности таблетки 
и 
образованию 
на ней корки. Для изучения 
химического состава фаз в продуктах обжи- 
га для образца, полученного при 
& 
°Сс 
% 
добавки сажи проведен микрозондо- 
вый химический анализ на ЭДС-спектомет- 
ет через образование промежуточной фазы 
— моноксида титана Воторый 
руктурен нитриду титана и образует 
с ним 
непрерывный ряд твердых растворов соста- 
ва® 
O, ,. Поэтому было интересно про- 
анализировать содержание кислорода в нит- 
риде титана, полученном при исследуемых 
условиях. 
Состав твердого pacrsopal 
— „О, 
‚ опре- 
деляли по закону Вегарда по уравнению: 
(ай 
ре B точках, указанных на фигй 
в табл.З 
. 
Этот анализ показал, что в стекле присутству- 
Ag 
^ 
x= 
A) 
ет небольшое количество железа и титана. 
Фаза, содержащая титан( точка 3) видимо, яв- 
ляется нитридом титана, присутствие кото- 
рого установлено данными РФА. Определить 
тде 
а нараметр 
кристаллической решет- 
ки нитрида титана, полученного при нитри- 
Таблица2 
Параметры решетки и расчетные формулы оксинитрида титана, 
полученного в разных условиях 
t,°C 
Расход сажи % 
а, A 
а, А 
Cocrdsi 
N,Q _, 
210 0 
@ 
‚ 
498 
‚ 2438 
TN, 
в Q15 
215 
0 
@ 
‚ 
499 
‚ 
24 
@ 
TN, 
в Q135 
310 
0 
Г 
‚ 
пое 
‚ 248 
TN 
э Q00 
312 
5 
35 
‚ 3058 
‚ а4е 
TN, 
э од04 
312 
5 
2z 
‚ 309 
‚ 248 
Т& 
, 
o оз 
расстояние; анериод 
решетки. 
Примечание: амежплоскостное 
„Металлы 
№8 

Таблица8 
Химические составы фаз 
продукта нитрирующего обжига. 
Точка на 
Содержание элемента, мас % 
Фиг 7 
[ 
o 
| 
g 
" 
T 
Lo 
1 
|,8 
2 
(8,8 
|42 
|48 | за 
| — 
2 
B9 
|8, 
9 
|39 
| 49 | з 
| — 
3 
448 
— 
|;38 
|10 
|— 
- 
4 
B9 
e, 
& 
|8, 
8 
5T 
| - 
T87 
ФийЙикроструктура — продукта, получен- 
ного при8я — 
°С с добавкоййжи: 
1,2 
стекло; ЭК- 
4pasa, 
— содержащаяРЗМ 
ложнить последующий процесс низкотемпе- 
ратурного хлорирования. Поэтому будет не- 
обходимо удаление железа и его карбида из 
продуктов нитрирования. Размер частиц ис- 
ключает применение физических способов его 
удаления 
( в частности электромагнитные) 
Наиболее эффективным 
в данном случае 
может быть гидрохимический способ]. 
азот на ЭДС-спектрометре в присутствии ти- 
тана невозможно, так как оба эти элемента 
имеют очень близкие значения энергии рент- 
теновского излучения. Поэтому для анализа 
азота в этом образце дополнительно прове- 
ден анализ на волновом спектрометре( ВДС) 
Карта распределения титана, азота, кислоро- 
да, кремния 
и алюминия представлена на 
фигйа 
которой видно, что титан и азот 
располагаются в одной фазе. 
В связи с тем, что в магнитной фракции 
шламов концентрируются РЗМ, непосред- 
ственный интерес вызывает их поведение в 
процессе восстановительного нитрирующего 
обжига кварц-ильменитового концентрата. В 
то же время малое содержание РЗМ не по- 
зволяет определить форму их нахождения в 
продуктах обжига с помощью РФА. Для это- 
В образце, полученном B этих условиях, 
железо присутствует в OCHOBHOM 
в виде его 
карбидаЁ 
I 
который распределен по все- 
му объему образца. Размер частиц 
в сред- 
нем составляет@км. 
В связи с тем, что 
взаимодействие железа с хлором начинает- 
ся при температуре® 
С 
а при@д 
°С ско- 
рость реакции резко возрастает 
о 
при- 
сутствие в продукте может значительно ос- 
го потребуются дополнительные исследова- 
ния. 
В случае образования нитридов P3M 
при последующем гидрохимическом удале- 
нии железа они будут переходить 
с HUM 
B 
раствор. Согласно литературным источни- 
o 
16} 
] 
) 
ме 
3 
—— 
08 мкм 
О 
—Й 
MEM 
°С и расходе 
— 
@ мкм 
A 
основных элементов в продукте нитрирующего обжига прий 
B 
ФигВаспределение 
сажийо 
„Металлы* 
№