RU2379365C1 - Method of titanium-bearing raw material processing - Google Patents
Method of titanium-bearing raw material processing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2379365C1 RU2379365C1 RU2008125011/02A RU2008125011A RU2379365C1 RU 2379365 C1 RU2379365 C1 RU 2379365C1 RU 2008125011/02 A RU2008125011/02 A RU 2008125011/02A RU 2008125011 A RU2008125011 A RU 2008125011A RU 2379365 C1 RU2379365 C1 RU 2379365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- gas
- chlorides
- chlorine
- pulp
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 15
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical group [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims description 18
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 63
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 48
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 26
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 25
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 65
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 65
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 52
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 43
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 26
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 20
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 12
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical class Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 11
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 claims description 7
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 claims 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- -1 metals chlorides Chemical class 0.000 abstract description 7
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 abstract 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 28
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 16
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 8
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 239000012320 chlorinating reagent Substances 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical class Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-2,2-bis(chloromethyl)propane Chemical compound ClCC(CCl)(CCl)CCl KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910001617 alkaline earth metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Paper (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии титана и может быть использовано при переработке титансодержащего сырья хлорным методом с получением тетрахлорида титана.The invention relates to the metallurgy of titanium and can be used in the processing of titanium-containing raw materials by the chlorine method to produce titanium tetrachloride.
Известен способ переработки титансодержащего сырья хлорированием путем барботирования хлорирующего агента через солевой расплав, содержащий углерод, хлориды железа, алюминия и щелочные металлы, при температуре 500-700°С с дальнейшей конденсацией тетрахлорида титана.A known method of processing titanium-containing raw materials by chlorination by sparging a chlorinating agent through a molten salt containing carbon, iron, aluminum and alkali metal chlorides at a temperature of 500-700 ° C with further condensation of titanium tetrachloride.
Для разделения газообразных и твердых продуктов хлорирования в процессе их образования на поверхность расплава хлоридов непрерывно загружают хлориды щелочных металлов (КСl, NaCl) при мольном отношении к образующимся хлоридам примесей, равном (1,2÷1,6):1. Из полученной парогазовой смеси конденсируют тетрахлорид титана в последовательно соединенных оросительных конденсаторах. Сконденсированный тетрахлорид титана из оросительных конденсаторов содержит 20-30 г твердых взвесей на 1 л тетрахлорида титана. Для получения конечного продукта - технического тетрахлорида титана с содержанием взвеси менее 1-2 г/л сконденсированный тетрахлорид титана одного из оросительных конденсаторов подвергают выпарке или фильтрации, откуда твердые примеси в виде пульпы возвращают в хлоратор. (Авт.св. СССР №361213, С22В 34/12, опубл. 23.03.1970 г.).To separate gaseous and solid chlorination products during their formation, alkali metal chlorides (KCl, NaCl) are continuously charged onto the surface of the chloride melt at a molar ratio of impurities formed of chlorides of (1.2 ÷ 1.6): 1. Titanium tetrachloride is condensed from the resulting vapor-gas mixture in series-connected irrigation condensers. Condensed titanium tetrachloride from irrigation condensers contains 20-30 g of solid suspensions per 1 liter of titanium tetrachloride. To obtain the final product - technical titanium tetrachloride with a suspension content of less than 1-2 g / l, the condensed titanium tetrachloride of one of the irrigation condensers is subjected to evaporation or filtration, from which solid impurities in the form of pulp are returned to the chlorinator. (Aut. St. USSR No. 361213, C22B 34/12, publ. 03/23/1970).
Недостатком способа является проведение сложных операций упаривания или фильтрации сконденсированного тетрахлорида титана, что существенно осложняет аппаратурное оформление процесса хлорирования исходного сырья и приводит к повышению себестоимости конечного продукта, а возврат твердых примесей в хлоратор непроизводительно увеличивает массу оборотных хлоридов и, тем самым, снижает производительность процесса в целом и увеличивает концентрацию хлоридов примесей в расплаве.The disadvantage of this method is to carry out complex operations of evaporation or filtration of condensed titanium tetrachloride, which significantly complicates the hardware design of the chlorination process of the feedstock and leads to an increase in the cost of the final product, and the return of solid impurities to the chlorinator unproductively increases the mass of circulating chlorides and, thereby, reduces the productivity of the process in whole and increases the concentration of chloride impurities in the melt.
Известен также способ переработки титанового сырья хлорированием последнего в расплаве хлористых солей. («Титан» под ред. В.М.Гармата. - М.: Металлургии, 1983, с.273-300).There is also a method of processing titanium raw materials by chlorination of the latter in a melt of chloride salts. ("Titan" under the editorship of V.M. Garmat. - M .: Metallurgy, 1983, p. 273-300).
Данный способ предусматривает получение тетрахлорида титана и включает в себя стадии: измельчение титанового шлака и углеродного восстановителя; смешение этих компонентов и загрузку шихты в хлоратор на зеркало расплава хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов; хлорирование газообразным хлором или анодным хлоргазом при температуре 750-800°С и непрерывном обновлении расплава.This method involves the production of titanium tetrachloride and includes the steps of: grinding titanium slag and a carbon reducing agent; mixing these components and loading the mixture into a chlorinator on a mirror of a melt of alkali and alkaline earth metal chlorides; chlorination with gaseous chlorine or anode chlorine gas at a temperature of 750-800 ° C and continuous updating of the melt.
В результате хлорирования сырья образуется парогазовая смесь, состоящая из терахлорида титана и хлоридов примесей, а также непрохлорированный остаток, который выводят из хлоратора с отработанным расплавом хлоридов щелочных металлов.As a result of chlorination of the feed, a vapor-gas mixture is formed, consisting of titanium tetrachloride and impurity chlorides, as well as an unchlorinated residue, which is removed from the chlorinator with the spent melt of alkali metal chlorides.
Парогазовую смесь, содержащую тетрахлорид титана, последовательно очищают от твердых примесей. Очистку проводят сначала от более высококипящих твердых и жидких хлоридов, затем отделяют твердые хлориды от газообразных солевой очисткой и ведут конденсацию хлоридов в оросительном скруббере и оросительных конденсаторах для окончательного доулавливания тетрахлорида титана.The gas-vapor mixture containing titanium tetrachloride is sequentially purified from solid impurities. The purification is carried out first from higher boiling solid and liquid chlorides, then solid chlorides are separated from the gaseous salts by salt cleaning and the chlorides are condensed in an irrigation scrubber and irrigation condensers for the final recovery of titanium tetrachloride.
Пульпу тетрахлорида титана, полученную после оросительного скруббера, подают на орошение парогазовой смеси в контуре оросительного скруббера и в контуре хлоратора.The titanium tetrachloride pulp obtained after the irrigation scrubber is fed to the steam-gas mixture in the irrigation scrubber circuit and in the chlorinator circuit.
Способ имеет следующие недостатки:The method has the following disadvantages:
- очистка от пыли твердых хлоридов в полых конденсаторах приводит к образованию комкообразных дымящих возгонов, что затрудняет их дальнейшую переработку;- cleaning dust of solid chlorides in hollow capacitors leads to the formation of lumpy smoking sublimates, which complicates their further processing;
- циркуляция пульпы из оросительного скруббера в контур оросительного скруббера и в контур хлоратора осуществляет теплосъем, но не позволяет регулировать его в зависимости от производительности хлоратора.- circulation of the pulp from the irrigation scrubber to the irrigation scrubber circuit and to the chlorinator circuit carries out heat removal, but does not allow it to be regulated depending on the performance of the chlorinator.
Эти недостатки снижают эффективность и технико-экономические показатели процесса.These shortcomings reduce the efficiency and technical and economic indicators of the process.
Наиболее близким к заявленному способу переработки титансодержащего сырья является способ переработки титановых шлаков хлорированием, которое осуществляют следующим образом. Исходный титановый шлак и углеродистый восстановитель измельчают и смешивают их в требуемой пропорции. Затем полученную шихту загружают в хлоратор и хлорирование проводят при температуре не выше 750°С с линейной скоростью подачи хлора в хлоратор 20-30 м/с и соотношении хлора к шлаку (1,48÷2,62):1. Концентрацию двуокиси титана и восстановителя в расплаве хлоридов поддерживают на уровне 1÷4 и 3÷5% соответственно.Closest to the claimed method of processing titanium-containing raw materials is a method of processing titanium slag by chlorination, which is carried out as follows. The initial titanium slag and carbon reducing agent are crushed and mixed in the required proportion. Then the resulting mixture is loaded into a chlorinator and chlorination is carried out at a temperature not exceeding 750 ° C with a linear velocity of chlorine in the chlorinator of 20-30 m / s and the ratio of chlorine to slag (1.48 ÷ 2.62): 1. The concentration of titanium dioxide and a reducing agent in the chloride melt is maintained at the level of 1 ÷ 4 and 3 ÷ 5%, respectively.
Парогазовая смесь, выходящая из хлоратора и состоящая из тетрахлорида титана, хлоридов железа, алюминия и твердых частиц, поступает в солевой скруббер. Солевую очистку осуществляют путем орошения парогазовой смеси солевым расплавом хлоридов щелочных металлов при температуре 550-700°С. После насыщения солевого расплава хлоридами примесей расплав хлоридов направляют в хлоратор.The gas-vapor mixture leaving the chlorinator and consisting of titanium tetrachloride, iron chlorides, aluminum and solid particles enters the salt scrubber. Salt cleaning is carried out by irrigation of a gas-vapor mixture with a molten salt of alkali metal chlorides at a temperature of 550-700 ° C. After the salt melt is saturated with chlorides of impurities, the chloride melt is sent to a chlorinator.
Очищенный тетрахлорид титана и газообразные продукты (СО2, Na) поступают далее в оросительный скруббер, где с помощью орошения пульпой, состоящей из жидкого тетрахлорида титана и твердых взвесей, протекает процесс конденсации тетрахлорида титана. Расход пульпы составляет 80-100 т/т TiCl4. Пульпа, образовавшаяся в оросительном скруббере, циркулирует в контуре самого оросительного скруббера. Основную часть тетрахлорида титана конденсируют в оросительных конденсаторах с использованием в качестве оросительной жидкости тетрахлорида титана с температурой 90-105°С, 25-40°С и 0-(-15°С).The purified titanium tetrachloride and gaseous products (CO 2 , Na) are then transferred to an irrigation scrubber, where, using irrigation pulp, consisting of liquid titanium tetrachloride and solid suspensions, the process of condensation of titanium tetrachloride proceeds. Pulp consumption is 80-100 t / t TiCl 4 . The pulp formed in the irrigation scrubber circulates in the circuit of the irrigation scrubber itself. The main part of titanium tetrachloride is condensed in irrigation condensers using titanium tetrachloride with a temperature of 90-105 ° С, 25-40 ° С and 0 - (- 15 ° С) as an irrigation liquid.
Для стабилизации температурного режима процесса хлорирования сырья и предотвращения повышения температуры выше 750°С отходящую парогазовую смесь подвергают орошению пульпой из оросительного скруббера. Расход пульпы - 2,0-3,0 тонны на тонну тетрахлорида титана.To stabilize the temperature regime of the process of chlorination of raw materials and prevent the temperature from rising above 750 ° C, the exhaust steam-gas mixture is subjected to irrigation by pulp from an irrigation scrubber. Pulp consumption - 2.0-3.0 tons per ton of titanium tetrachloride.
Солевую очистку парогазовой смеси осуществляют в солевых скрубберах, работающих при прохождении парогазовой смеси через слой циркулирующего снизу вверх солевого расплава, который подают насосом или эрлифтом. При этом парогазовую смесь в скруббер подают перпендикулярно текущему сверху вниз по объему скруббера солевому расплаву. (См. патент РФ №2136772, С22В 34/12). Способ принят за прототип.Salt purification of a gas-vapor mixture is carried out in salt scrubbers operating when the gas-vapor mixture passes through a layer of salt melt circulating from the bottom up, which is supplied by a pump or airlift. In this case, the gas-vapor mixture is fed into the scrubber perpendicular to the salt melt flowing from top to bottom along the volume of the scrubber. (See RF patent No. 2136772, C22B 34/12). The method adopted for the prototype.
Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:
- ограничение температуры в 750°С сдерживает возможность увеличения производительности хлоратора, поскольку температура процесса является определяющим фактором повышения скорости хлорирования сырья;- the temperature limit of 750 ° C inhibits the possibility of increasing the productivity of the chlorinator, since the process temperature is a determining factor in increasing the rate of chlorination of raw materials;
- орошение парогазовой смеси хлоратора пульпой оросительного скруббера в количестве 2,0-3,0 т на тонну тетрахлорида титана не обеспечивает равномерный съем (отвод) тепла и высокую полноту улавливания хлоридов примесей и твердых частиц, в результате чего происходит образование гарнисажа хлоридов примесей на своде и в газоходе хлоратора. Это приводит к росту сопротивления на выходе парогазовой смеси из газохода хлоратора, а также ухудшает условия теплопередачи через свод и газоход хлоратора. Эти недостатки ухудшают работу хлоратора, что сопровождается снижением срока его непрерывной работы и снижением эффективности процесса конденсации хлоридов;- irrigation of the gas-vapor mixture of the chlorinator with pulp of an irrigation scrubber in an amount of 2.0-3.0 tons per ton of titanium tetrachloride does not provide uniform removal (removal) of heat and a high degree of capture of chloride impurities and solid particles, resulting in the formation of a crust of chloride impurities on the arch and in the flue of the chlorinator. This leads to an increase in resistance at the outlet of the gas-vapor mixture from the chlorinator gas duct, and also worsens the conditions of heat transfer through the arch and gas duct of the chlorinator. These shortcomings worsen the operation of the chlorinator, which is accompanied by a decrease in the period of its continuous operation and a decrease in the efficiency of the process of condensation of chlorides;
- при орошении парогазовой смеси пульпой из оросительного скруббера происходит концентрирование твердых частиц (углерод, частицы шлака), хлоридов железа, алюминия в солевом скруббере; данное явление сопровождается образованием наростов из этих компонентов, что приводит к значительному росту сопротивления солевого скруббера, нарушению температурного режима последнего и требует проведения операции его чистки, что отрицательно отражается на работе всей технологической цепочки, а также снижает эффективность последующих стадий - работы аппаратов конденсационной системы.- when steam-gas mixture is irrigated with pulp from an irrigation scrubber, concentration of solid particles (carbon, slag particles), iron, aluminum chlorides in a salt scrubber occurs; This phenomenon is accompanied by the formation of growths from these components, which leads to a significant increase in the resistance of the salt scrubber, a violation of the temperature regime of the latter and requires the operation of cleaning it, which negatively affects the operation of the entire process chain, and also reduces the efficiency of the subsequent stages - the operation of the condensation system apparatuses.
Недостатком осуществления солевой очистки в прототипе является быстрое зарастание газоходов солевого фильтра, требующее остановки и чистки аппарата.*) The disadvantage of salt cleaning in the prototype is the rapid overgrowth of the salt filter gas ducts, which requires stopping and cleaning the apparatus. *)
*)Описание работы солевого скруббера, см. «Редкие и рассеянные элементы» С.С.Коровин, Д.В.Дробот и др., М., МИСиС, 1999, с.339).*) A description of the work of a salt scrubber, see “Rare and Scattered Elements” by S. S. Korovin, D. V. Drobot et al., M., MISiS, 1999, p. 339).
Указанные недостатки сдерживают возможность повышения эффективности процесса в целом и не позволяют осуществить плавное и надежное его регулирование.These shortcomings hold back the possibility of increasing the efficiency of the process as a whole and do not allow for smooth and reliable regulation of it.
Техническим результатом заявленного изобретения является интенсификация процесса хлорирования сырья и повышение эффективности процесса солевой очистки парогазовой смеси.The technical result of the claimed invention is to intensify the process of chlorination of raw materials and increase the efficiency of the process of salt purification of gas-vapor mixture.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки титансодержащего сырья с получением тетрахлорида титана, включающем подготовку шихты, загрузку ее в хлоратор с расплавом хлоридов металлов, хлорирование подачей хлорсодержащего агента через хлороподводы в расплав хлоридов металлов с непрерывным обновлением расплава с получением парогазовой смеси, содержащей тетрахлорид титана, последующую солевую очистку парогазовой смеси солевым расплавом хлоридов щелочных металлов и очистку в оросительном скруббере с конденсацией хлоридов примесей в пульпе жидкого тетрахлорида титана, используемого в качестве орошающей жидкости в скруббере, циркуляцию образовавшейся пульпы в контуре оросительного скруббера и контуре хлоратора, выделение тетрахлорида титана конденсацией в оросительном конденсаторе, согласно изобретению хлорирование ведут с использованием в качестве хлорсодержащего агента газообразного хлора и/или анодного хлоргаза при подаче с линейной скоростью 70-140 м/с в каждом хлороподводе, подачу пульпы из оросительного скруббера в контур хлоратора ведут с температурой пульпы 70-110°С, при этом пульпу сначала контактирует с отходящей из хлоратора парогазовой смесью, а затем с зеркалом расплава хлоридов металлов при плотности орошения поверхности расплава 1,5-4,5 т/м2 поверхности в час, солевую очистку парогазовой смеси проводят путем контактирования потока парогазовой смеси, выходящей из хлоратора, с поверхностью расплава хлоридов щелочных металлов при линейной скорости потока парогазовой смеси над расплавом 25-100 см/с и поддержании температуры расплава 350-400°С, концентрации свободных хлоридов щелочных металлов 0,5-3,0 мас.% и с обработкой поверхностного слоя расплава газовым потоком инертного газа со скоростью подачи 40-120 м3/ч; после солевой очистки парогазовой смеси отработанный расплав растворяют в слабокислом растворе соляной кислоты, полученную пульпу фильтруют, фильтрат, содержащий хлориды железа и алюминия нейтрализуют до рН 3-5, полученный осадок смеси гидроксидов железа и алюминия сушат с получением товарного продукта - высокодисперсного коагулянта.The technical result is achieved by the fact that in the method of processing titanium-containing raw materials to produce titanium tetrachloride, which includes preparing the charge, loading it into a chlorinator with a metal chloride melt, chlorination by supplying a chlorine-containing agent through chlorine feeds to a metal chloride melt with continuous updating of the melt to obtain a vapor-gas mixture containing tetrachloride titanium, subsequent salt cleaning of the gas-vapor mixture with a molten salt of alkali metal chlorides and cleaning in an irrigation scrubber with condensation impurity chlorides in the pulp of liquid titanium tetrachloride used as an irrigation liquid in the scrubber, circulation of the formed pulp in the irrigation scrubber circuit and the chlorinator circuit, titanium tetrachloride is isolated by condensation in an irrigation condenser, according to the invention, chlorination is carried out using chlorine gas and / or as a chlorine-containing agent anode chlorine gas when feeding at a linear speed of 70-140 m / s in each chlorine supply, the pulp is fed from the irrigation scrubber into the chlorine circuit t with a pulp temperature of 70-110 ° C, while the pulp is first contacted with the vapor-gas mixture leaving the chlorinator, and then with the mirror of the metal chloride melt at a density of irrigation of the melt surface of 1.5-4.5 t / m 2 surface per hour, salt purification of the gas-vapor mixture is carried out by contacting the gas-vapor mixture stream leaving the chlorinator with the surface of the alkali metal chloride melt at a linear gas-gas mixture flow rate above the melt 25-100 cm / s and maintaining the melt temperature 350-400 ° C, free chlorine concentration s of alkali metals and 0.5-3.0 wt% with the treatment of the surface layer of the melt by the gas flow of inert gas at a flow rate of 40-120 m 3 / hr.; after salt purification of the steam-gas mixture, the spent melt is dissolved in a weakly acid hydrochloric acid solution, the resulting pulp is filtered, the filtrate containing iron and aluminum chlorides is neutralized to pH 3-5, the obtained precipitate of the mixture of iron and aluminum hydroxides is dried to obtain a marketable product - a highly dispersed coagulant.
Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.
Хлорирование исходного сырья в расплаве хлористых солей с подачей хлорирующего агента с линейной скоростью в пределах 70-140 м/с позволяет интенсифицировать процесс, так как данный параметр приводит к эффективному дроблению пузырька хлора с соответствующим существенным увеличением поверхности взаимодействия реагирующих фаз.Chlorination of the feedstock in a melt of chloride salts with the supply of a chlorinating agent with a linear velocity in the range of 70-140 m / s makes it possible to intensify the process, since this parameter leads to efficient fragmentation of the chlorine bubble with a corresponding significant increase in the surface of interaction of the reacting phases.
Для стабилизации температуры процесса хлорирования в заданном интервале температур и эффективности процесса очистки парогазовой смеси от примесей пульпу из оросительного скруббера на зеркало расплава хлоридов подают с плотностью подачи 1,5-4,5 т/м2·ч и с температурой 70-110°С.To stabilize the temperature of the chlorination process in a given temperature range and the efficiency of the process of cleaning the vapor-gas mixture from impurities, the pulp from the irrigation scrubber is fed to the chloride melt mirror with a feed density of 1.5-4.5 t / m 2 · h and with a temperature of 70-110 ° C .
Эти параметры, связывающие количество пульпы с единицей площади расплава и со скоростью подачи, обеспечивают достижение большей равномерности орошения пульпой парогазовой смеси, образующейся в процессе хлорирования. Это позволяет плавно регулировать и поддерживать температурный режим хлорирования, максимально эффективно на этой стадии очищать парогазовую смесь от твердых частиц шихты, эффективно осуществлять теплосъем и предотвращать образование гарнисажа (наростов) на стенках и газоходе хлоратора.These parameters, linking the amount of pulp with the unit area of the melt and with the feed rate, ensure greater uniformity of the irrigation of the vapor-gas mixture formed by the chlorination process with the pulp. This allows you to smoothly control and maintain the temperature regime of chlorination, as efficiently as possible at this stage to clean the vapor-gas mixture from solid particles of the charge, to efficiently carry out heat removal and prevent the formation of a skull (growths) on the walls and flue of the chlorinator.
Дальнейшую очистку парогазовой смеси от примесей осуществляют путем ее контакта с солевой ванной, представляющей собой плав хлоридов щелочных металлов, железа и алюминия. В составе солевой ванны присутствует несвязанный хлорид щелочного металла в количестве 0,5-3,0% от массы плава хлоридов. Температуру в солевой ванне поддерживают в пределах 350-400°С, а в поверхностный слой расплава хлоридов подают азот в количестве 40-120 м3/ч, и парогазовую смесь пропускают над поверхностью солевой ванны хлоридов с линейной скоростью 25-100 см/с.Further purification of the vapor-gas mixture from impurities is carried out by contacting it with a salt bath, which is a melt of alkali metal, iron and aluminum chlorides. The composition of the salt bath contains unbound alkali metal chloride in an amount of 0.5-3.0% by weight of the chloride melt. The temperature in the salt bath is maintained within 350-400 ° C, and nitrogen in the amount of 40-120 m 3 / h is supplied to the surface layer of the chloride melt, and the gas-vapor mixture is passed over the surface of the chloride salt bath with a linear velocity of 25-100 cm / s.
Заявленный интервал линейной скорости пропускания парогазовой смеси в сочетании с ее подачей в плоскости, параллельной поверхности расплава, и содержанием в плаве хлоридов несвязанного хлорида щелочного металла 0,5-3,0 мас.% существенно повышает эффективность очистки парогазовой смеси от хлоридов железа и алюминия и степень улавливания пылевидных частиц хлорируемой шихты, а заявленный низкий интервал температуры ванны плава хлоридов (350-400°С) существенно снижает вероятность перехода примесей на стадию конденсации тетрахлорида титана в оросительных конденсаторах.The claimed interval of the linear transmission rate of the vapor-gas mixture in combination with its supply in a plane parallel to the surface of the melt and the content in the melt of chloride of unbound alkali metal chloride of 0.5-3.0 wt.% Significantly increases the efficiency of cleaning the vapor-gas mixture from iron and aluminum chlorides and the degree of capture of dust particles of the chlorinated charge, and the claimed low temperature range of the bath of chloride chloride (350-400 ° C) significantly reduces the probability of impurities going to the stage of titanium tetrachloride condensation in rositelnyh capacitors.
Подача азота в ванну плава хлоридов в заявленном количестве создает условия фонтанирующего режима (вспенивания поверхностного слоя) с увеличением поверхности взаимодействия парогазовой смеси с плавом хлоридов. Это повышает эффективность осаждения примесей и улучшает условия массо-теплообмена между реагирующими фазами.The supply of nitrogen to the bath of chloride chloride in the declared amount creates the conditions of a gushing regime (foaming of the surface layer) with an increase in the interaction surface of the gas-vapor mixture with the chloride chloride. This increases the efficiency of the deposition of impurities and improves the conditions of mass-heat transfer between the reacting phases.
После насыщения ванны плава хлоридов хлоридными примесями плав хлоридов частично сливают и передают на переработку с получением дополнительного товарного продукта - порошкообразного коагулянта.After saturation of the bath of chloride melt with chloride impurities, the chloride melt is partially drained and transferred for processing with the receipt of an additional commercial product - powdered coagulant.
Парогазовая смесь после контакта с поверхностью солевой ванны хлоридов поступает на стадию конденсации тетрахлорида в оросительном скруббере и далее в оросительных конденсаторах. Парогазовую смесь, поступающую в оросительный скруббер, орошают пульпой, циркулирующей в контуре оросительного скруббера, температуру которой поддерживают в пределах 70-110°С. Определенную часть пульпы подают на стадию хлорирования сырья для стабилизации температурного режима. Заявленный интервал температуры, подаваемой в контур хлоратора пульпы, и плотность ее подачи в хлоратор на зеркало расплава позволяют более мягко и точно поддерживать параметры хлорирования сырья в требуемом технологическом режиме.The vapor-gas mixture after contact with the surface of the salt bath of chlorides enters the stage of condensation of tetrachloride in the irrigation scrubber and then in the irrigation condensers. The gas-vapor mixture entering the irrigation scrubber is irrigated with pulp circulating in the irrigation scrubber circuit, the temperature of which is maintained in the range of 70-110 ° C. A certain part of the pulp is fed to the stage of chlorination of raw materials to stabilize the temperature regime. The claimed temperature range supplied to the pulp chlorinator circuit, and its density in the chlorinator on the melt mirror allow more gentle and accurate support of the chlorination parameters of the feedstock in the required technological mode.
Ступенчатая конденсация тетрахлорида титана в оросительных конденсаторах, которую проводят так же, как и в прототипе с использованием в качестве оросительной жидкости тетрахлорида титана с температурой от 90-105°С до 0-(-15)°С, обеспечивает эффективность конденсации предварительно очищенной парогазовой смеси с получением конечного продукта процесса хлорирования титансодержащего сырья - тетрахлорида титана, содержащего в своем составе не более 0,8÷1,1 г/л твердых примесей.The stepwise condensation of titanium tetrachloride in irrigation condensers, which is carried out in the same way as in the prototype using titanium tetrachloride as an irrigation liquid with a temperature from 90-105 ° С to 0 - (- 15) ° С, provides the condensation efficiency of the pre-purified steam-gas mixture with the receipt of the final product of the process of chlorination of titanium-containing raw materials - titanium tetrachloride, containing not more than 0.8 ÷ 1.1 g / l of solid impurities.
Обоснование параметров.Justification of the parameters.
Хлорирование исходного сырья в расплаве хлористых солей проводят с подачей хлорирующего агента с линейной скоростью в пределах 70-140 м/с.Chlorination of the feedstock in a molten chloride salt is carried out with the supply of a chlorinating agent with a linear velocity in the range of 70-140 m / s.
При подаче хлорирующего агента с линейной скоростью ниже 70 м/с скорость и полнота хлорирования уменьшается, следовательно, падает производительность процесса хлорирования. Кроме того, образуется большее количество отходов, падает извлечение в конечный продукт - тетрахлорид титана.When a chlorinating agent is supplied with a linear velocity below 70 m / s, the speed and completeness of chlorination decreases, therefore, the productivity of the chlorination process decreases. In addition, a larger amount of waste is formed, and the extraction into the final product, titanium tetrachloride, drops.
При подаче хлорирующего агента с линейной скоростью выше 140 м/с падает степень усвоения хлора и увеличивается его проскок в парогазовую смесь, непроизводительно увеличивается расход хлора и ухудшаются санитарные условия труда.When a chlorinating agent is supplied with a linear velocity above 140 m / s, the degree of assimilation of chlorine decreases and its slip into the gas-vapor mixture increases, the consumption of chlorine unproductively increases, and sanitary working conditions deteriorate.
На процесс хлорирования в контур хлоратора из оросительного скруббера подают пульпу с температурой 70-110°С.For the chlorination process, a pulp with a temperature of 70-110 ° C is supplied from the irrigation scrubber to the chlorinator circuit.
При подаче пульпы с температурой ниже 70°С наблюдается резкое снижение температуры парогазовой смеси и происходит зарастание газоходов, в результате падает производительность процесса хлорирования из-за остановки хлоратора и чистки газоходов.When pulp is fed with a temperature below 70 ° C, a sharp decrease in the temperature of the vapor-gas mixture is observed and flue gas overgrowth occurs, resulting in a decrease in the performance of the chlorination process due to stopping the chlorinator and cleaning the flue gas.
При подаче пульпы с температурой выше 110°С резко увеличивается нагрузка на все аппараты конденсационной системы (солевой скруббер, оросительный конденсатор), так как предварительное снижение температуры парогазовой смеси незначительно и эффективность процесса солевой очистки падает.When pulp is fed with a temperature above 110 ° C, the load on all devices of the condensation system (salt scrubber, irrigation condenser) increases sharply, since a preliminary decrease in the temperature of the vapor-gas mixture is insignificant and the efficiency of the salt cleaning process decreases.
Плотность орошения поверхности расплава пульпой составляет 1,5-4,5 т на 1 м2 поверхности в час.The density of the irrigation of the surface of the melt by pulp is 1.5-4.5 tons per 1 m 2 surface per hour.
При плотности орошения менее 1,5 т/м2 поверхности в час не достигается эффективность очистки от хлоридов примесей (железа, алюминия).When the density of irrigation is less than 1.5 t / m 2 surface per hour, the efficiency of cleaning chlorides from impurities (iron, aluminum) is not achieved.
При плотности орошения более 4,5 т/м2 поверхности в час уменьшается необходимое для эффективной очистки время контакта пульпы с парогазовой смесью, снижается степень очистки и резко возрастает нагрузка на конденсационную систему.With an irrigation density of more than 4.5 t / m 2 of surface per hour, the contact time of the pulp with the vapor-gas mixture necessary for effective cleaning decreases, the degree of cleaning decreases, and the load on the condensation system increases sharply.
Солевую очистку проводят путем контактирования потока парогазовой смеси, выходящей из хлоратора, с поверхностью расплава солевого фильтра при линейной скорости потока парогазовой смеси над расплавом 25-100 см/с и поддержании температуры расплава 350-400°С, концентрации свободного хлорида щелочного металла 0,5-3,0 мас.% и с обработкой поверхностного слоя расплава потоком инертного газа, например азота, со скоростью подачи 40-120 м3 /ч.Salt cleaning is carried out by contacting the vapor-gas mixture stream leaving the chlorinator with the surface of the salt filter melt at a linear vapor-gas mixture flow rate above the melt 25-100 cm / s and maintaining the melt temperature of 350-400 ° C, the concentration of free alkali metal chloride 0.5 -3.0 wt.% And with the processing of the surface layer of the melt by a stream of inert gas, for example nitrogen, with a feed rate of 40-120 m 3 / h
При линейной скорости потока парогазовой смеси над расплавом ниже 25 см/с и поддержании температуры расплава ниже 350°С падает производительность солевого фильтра и снижается эффективность улавливания твердых хлоридов и непрореагировавшего сырья.With a linear vapor-gas mixture flow rate above the melt below 25 cm / s and maintaining the melt temperature below 350 ° C, the performance of the salt filter decreases and the efficiency of trapping solid chlorides and unreacted raw materials decreases.
При линейной скорости потока парогазовой смеси над расплавом выше 100 см/с и поддержании температуры расплава выше 400°С снижается эффективность очистки от твердых хлоридов, увеличивается проскок хлора в парогазовую смесь и возрастает нагрузка на оросительный конденсатор.At a linear vapor-gas mixture flow rate above the melt above 100 cm / s and maintaining the melt temperature above 400 ° C, the cleaning efficiency of solid chlorides decreases, the leakage of chlorine into the vapor-gas mixture increases, and the load on the irrigation condenser increases.
Свободные хлориды щелочных металлов обеспечивают связывание хлоридов примесей в высококипящие комплексные соединения, например NaFeCl4.Free alkali metal chlorides provide the binding of impurity chlorides to high-boiling complex compounds, for example, NaFeCl 4 .
При концентрации свободного хлорида щелочного металла ниже 0,5 мас.% снижается степень улавливания хлоридов примесей и частиц непрореагировавшего сырья.When the concentration of free alkali metal chloride is below 0.5 wt.%, The degree of capture of chloride impurities and particles of unreacted raw materials is reduced.
При концентрации свободного хлорида щелочного металла выше 3,0 мас.% нецелесообразно увеличивает расход щелочных реагентов.When the concentration of free alkali metal chloride is higher than 3.0 wt.%, It is inappropriate to increase the consumption of alkaline reagents.
Обработка поверхностного слоя расплава потоком инертного газа со скоростью подачи ниже 40 м3/ч не обеспечивает увеличение поверхности контакта парогазовой смеси с расплавом и снижает эффективность очистки.Processing the surface layer of the melt with an inert gas stream with a feed rate below 40 m 3 / h does not increase the contact surface of the gas-vapor mixture with the melt and reduces the cleaning efficiency.
Обработка поверхностного слоя расплава потоком инертного газа со скоростью подачи выше 120 м3/ч непроизводительно увеличивает расход инертного газа и ухудшает контакт парогазовой смеси с расплавом.Processing the surface layer of the melt with an inert gas stream with a feed rate above 120 m 3 / h unproductive increases the inert gas flow rate and worsens the contact of the vapor-gas mixture with the melt.
Способ иллюстрируется примерами.The method is illustrated by examples.
Пример 1.Example 1
Хлорированию подвергали титановые шлаки, содержащие ТiO2 87-88 мас.%. Титановый шлак измельчали и смешивали с коксом для получения шихты. Хлорирование вели при температуре 720-730°С в расплаве солей хлоридов щелочных металлов и хлоридов железа при концентрации диоксида титана 2,0-2,5 мас.% и восстановителя 4,0-4,5 мас.% при мольном соотношении хлоридов калия и натрия к сумме хлоридов железа и алюминия более 1,0. В хлоратор подавали анодный хлоргаз по 4 хлороподводам с линейной скоростью подачи 85-90 м/с в каждом при соотношении хлора и шлака (1,5-1,6):1.The titanium slag containing TiO 2 87-88 wt.% Was chlorinated. Titanium slag was crushed and mixed with coke to obtain a charge. Chlorination was carried out at a temperature of 720-730 ° C in a melt of salts of alkali metal chlorides and iron chlorides at a concentration of titanium dioxide of 2.0-2.5 wt.% And a reducing agent of 4.0-4.5 wt.% At a molar ratio of potassium chlorides and sodium to the sum of iron and aluminum chlorides is more than 1.0. Anodic chlorine gas was supplied to the chlorinator in 4 chlorine inlets with a linear feed rate of 85-90 m / s in each with a ratio of chlorine and slag (1.5-1.6): 1.
Образующиеся парообразные хлориды в виде парогазовой смеси (ПГС), содержащей тетрахлорид титана, хлориды железа, алюминия, калия и натрия и твердые частицы исходных компонентов (шлака, кокса) орошали пульпой, поступающей из оросительного скруббера. Температура пульпы 85°С, плотность орошения ПГС 3,0-3,2 т/м2·ч, при этом происходит в основном очистка ПГС от твердых непрореагировавших частиц шихты. После очистки от примесей ПГС направляли на солевую очистку в солевой скруббер. Температура солевой ванны скруббера 370-375°С, содержание несвязанных хлоридов щелочных металлов 1,5-1,7% от массы солевого расплава, а линейная скорость потока ПГС над поверхностью солевой ванны хлоридов составляла 50-55 см/с. Контактирование ПГС с поверхностью солевой ванны расплава осуществляли одновременно с обработкой поверхностного слоя расплава газовым потоком азота. Расход азота составлял 65-70The resulting vaporous chlorides in the form of a vapor-gas mixture (ASG) containing titanium tetrachloride, chloride of iron, aluminum, potassium and sodium and solid particles of the starting components (slag, coke) were irrigated with pulp coming from the irrigation scrubber. The pulp temperature is 85 ° C, the density of the PGS irrigation is 3.0-3.2 t / m 2 · h, while the PGS is mainly purified from solid unreacted particles of the charge. After purification from impurities, PGS was sent for salt purification in a salt scrubber. The temperature of the salt bath of the scrubber is 370-375 ° С, the content of unbound alkali metal chlorides is 1.5-1.7% of the mass of the salt melt, and the linear velocity of the ASG flow over the surface of the salt bath of chlorides was 50-55 cm / s. The contacting of ASG with the surface of the molten salt bath was carried out simultaneously with the treatment of the surface layer of the melt with a nitrogen gas stream. The nitrogen flow rate was 65-70
м3/ч.m 3 / h
При солевой очистке в расплаве хлоридов щелочных металлов из ПГС в расплав переходят непрореагировавшие частицы шихты, твердые хлориды железа, алюминия. После насыщения расплава его сливали и перерабатывали с целью получения коагулянтов. Для этого отработанный расплав растворяли в слабокислом растворе соляной кислоты (концентрация соляной кислоты 5-7 г/л) до получения пульпы с Т:Ж=1:3.During salt cleaning in a melt of alkali metal chlorides, unreacted charge particles, solid iron and aluminum chlorides are transferred from ASO to the melt. After saturation of the melt, it was poured and processed in order to obtain coagulants. For this, the spent melt was dissolved in a weakly acidic solution of hydrochloric acid (hydrochloric acid concentration of 5-7 g / l) to obtain a pulp with T: W = 1: 3.
Пульпу фильтровали, фильтрат, содержащий растворенные хлориды железа и алюминия, нейтрализовали щелочным реагентом, например раствором NaOH, до рН 3-5, с осаждением гидроксидов железа и алюминия.The pulp was filtered, the filtrate containing dissolved iron and aluminum chlorides was neutralized with an alkaline reagent, for example, NaOH solution, to pH 3-5, with precipitation of iron and aluminum hydroxides.
Осадок гидроксидов промывали, сушили с получением сыпучего порошка, являющегося высокодисперсным коагулянтом.The hydroxide precipitate was washed, dried to obtain a free-flowing powder, which is a highly dispersed coagulant.
Частично очищенную в солевом скруббере ПГС направляли в оросительный скруббер, где происходит дальнейшая очистка ПГС от хлоридов железа, алюминия и других высококипящих хлоридов (натрия и калия). В качестве оросительной жидкости использовали пульпу тетрахлорида титана, полученную в процессе конденсации. В оросительном скруббере происходит улавливание твердых хлоридов примесей и частичная конденсация тетрахлорида титана с образованием пульпы, которую направляли на циркуляцию в контур хлоратора и в контур самого оросительного скруббера для охлаждения пульпы. Температуру пульпы в оросительном скруббере поддерживали на уровне 80-90°С.Partially purified ASG in a salt scrubber was sent to an irrigation scrubber, where further treatment of ASG from iron, aluminum and other high boiling chlorides (sodium and potassium) takes place. As the irrigation liquid, titanium tetrachloride pulp obtained in the process of condensation was used. In the irrigation scrubber, solid impurity chlorides are captured and the titanium tetrachloride is partially condensed to form pulp, which is circulated to the chlorinator circuit and to the circuit of the irrigation scrubber itself to cool the pulp. The pulp temperature in the irrigation scrubber was maintained at a level of 80-90 ° C.
Очищенную ПГС направляли на ступенчатую конденсацию в оросительные конденсаторы. Первую ступень конденсации осуществляли при температуре 90-105°С, вторую - при температуре 25-40°С и окончательную конденсацию тетрахлорида титана проводили при температуре 0-(-15)°С.Purified ASG was directed to stepwise condensation in irrigation condensers. The first stage of condensation was carried out at a temperature of 90-105 ° C, the second one at a temperature of 25-40 ° C and the final condensation of titanium tetrachloride was carried out at a temperature of 0 - (- 15) ° C.
Конечный продукт - жидкий тетрахлорид титана выводили из системы оросительных конденсаторов.The final product, liquid titanium tetrachloride, was removed from the irrigation condenser system.
Выход титана в конечный продукт составляет 96,3%, содержание твердых примесей в тетрахлориде титана - 0,8 г/л.The yield of titanium in the final product is 96.3%, the solids content in titanium tetrachloride is 0.8 g / l.
Пример 2.Example 2
Хлорированию подвергали титановые шлаки, содержащие ТiO2 87-88 мас.%. Титановый шлак измельчали и смешивали с коксом для получения шихты. Хлорирование вели при температуре 740-760°С в расплаве солей хлоридов щелочных металлов и хлоридов железа при концентрации диоксида титана 3,0-3,2 мас.% и восстановителя 5,0-5,1 мас.% при мольном соотношении хлоридов калия и натрия к сумме хлоридов железа и алюминия более 1,0. В хлоратор подавали газообразную смесь, содержащую 70% анодного хлоргаза и 30% газообразного хлора, по 4 хлороподводам с линейной скоростью подачи 75-85 м/с в каждом при соотношении хлора и шлака (1,5-1,6):1.The titanium slag containing TiO 2 87-88 wt.% Was chlorinated. Titanium slag was crushed and mixed with coke to obtain a charge. Chlorination was carried out at a temperature of 740-760 ° C in a melt of salts of alkali metal chlorides and iron chlorides at a concentration of titanium dioxide of 3.0-3.2 wt.% And a reducing agent of 5.0-5.1 wt.% At a molar ratio of potassium chlorides and sodium to the sum of iron and aluminum chlorides is more than 1.0. A gaseous mixture containing 70% anode chlorine gas and 30% chlorine gas was fed into the chlorinator, 4 chlorine inlets with a linear feed rate of 75-85 m / s in each at a ratio of chlorine to slag (1.5-1.6): 1.
Образующиеся парообразные хлориды в виде парогазовой смеси (ПГС), содержащей тетрахлорид титана, хлориды железа, алюминия, калия и натрия и твердые частицы исходных компонентов (шлака, кокса), орошали пульпой, поступающей из оросительного скруббера. Температура пульпы 90°С, плотность орошения ПГС 2,6-3,0 т/м2·ч, при этом происходит в основном очистка ПГС от твердых не прореагировавших частиц шихты. После очистки от примесей ПГС направляли на солевую очистку в солевой скруббер. Температура солевой ванны скруббера 370-375°С, содержание несвязанных хлоридов щелочных металлов 2,0-2,3% от массы солевого расплава, а линейная скорость потока ПГС над поверхностью солевой ванны хлоридов составляла 65-75 см/с. Контактирование ПГС с поверхностью солевой ванны расплава осуществляли одновременно с обработкой поверхностного слоя расплава газовым потоком азота. Расход азота составлял 50-60The resulting vaporous chlorides in the form of a vapor-gas mixture (ASG) containing titanium tetrachloride, chloride of iron, aluminum, potassium and sodium and solid particles of the starting components (slag, coke) were irrigated with pulp coming from an irrigation scrubber. The pulp temperature is 90 ° C, the density of the PGS irrigation is 2.6-3.0 t / m 2 · h, while the PGS is mainly cleaned of solid unreacted particles of the charge. After purification from impurities, PGS was sent for salt purification in a salt scrubber. The temperature of the salt bath of the scrubber is 370-375 ° С, the content of unbound alkali metal chlorides is 2.0-2.3% of the mass of the salt melt, and the linear velocity of the ASG flow over the surface of the salt bath of chlorides was 65-75 cm / s. The contacting of ASG with the surface of the molten salt bath was carried out simultaneously with the treatment of the surface layer of the melt with a nitrogen gas stream. The nitrogen flow rate was 50-60
м3/час.m 3 / hour.
При солевой очистке в расплаве хлоридов щелочных металлов из ПГС в расплав переходят непрореагировавшие частицы шихты, твердые хлориды железа, алюминия. После насыщения расплава его сливали и перерабатывали с целью получения коагулянтов. Для этого отработанный расплав растворяли в слабокислом растворе соляной кислоты (концентрация соляной кислоты 5-7 г/л) до получения пульпы с Т:Ж=1:3.During salt cleaning in a melt of alkali metal chlorides, unreacted charge particles, solid iron and aluminum chlorides are transferred from ASO to the melt. After saturation of the melt, it was poured and processed in order to obtain coagulants. For this, the spent melt was dissolved in a weakly acidic solution of hydrochloric acid (hydrochloric acid concentration of 5-7 g / l) to obtain a pulp with T: W = 1: 3.
Пульпу фильтровали, фильтрат, содержащий растворенные хлориды железа и алюминия, нейтрализовали щелочным реагентом, например раствором NaOH, до рН 3-5, с осаждением гидроксидов железа и алюминия. Осадок гидроксидов промывали, сушили с получением сыпучего порошка, являющегося высокодисперсным коагулянтом.The pulp was filtered, the filtrate containing dissolved iron and aluminum chlorides was neutralized with an alkaline reagent, for example, NaOH solution, to pH 3-5, with precipitation of iron and aluminum hydroxides. The hydroxide precipitate was washed, dried to obtain a free-flowing powder, which is a highly dispersed coagulant.
Частично очищенную в солевом скруббере ПГС направляли в оросительный скруббер, где происходит дальнейшая очистка ПГС от хлоридов железа, алюминия и других высококипящих хлоридов (натрия и калия). В качестве оросительной жидкости использовали пульпу тетрахлорида титана, полученную в процессе конденсации. В оросительном скруббере происходит улавливание твердых хлоридов примесей и частичная конденсация тетрахлорида титана с образованием пульпы, которую направляли на циркуляцию в контур хлоратора и в контур самого оросительного скруббера для охлаждения пульпы. Температуру пульпы в оросительном скруббере поддерживали на уровне 80-90°С.Partially purified ASG in a salt scrubber was sent to an irrigation scrubber, where further treatment of ASG from iron, aluminum and other high boiling chlorides (sodium and potassium) takes place. As the irrigation liquid, titanium tetrachloride pulp obtained in the process of condensation was used. In the irrigation scrubber, solid impurity chlorides are captured and the titanium tetrachloride is partially condensed to form pulp, which is circulated to the chlorinator circuit and to the circuit of the irrigation scrubber itself to cool the pulp. The pulp temperature in the irrigation scrubber was maintained at a level of 80-90 ° C.
Очищенную ПГС направляли на ступенчатую конденсацию в оросительные конденсаторы. Первую ступень конденсации осуществляли при температуре 90-105°С, вторую - при температуре 25-40°С и окончательную конденсацию тетрахлорида титана проводили при температуре 0-(-15)°С.Purified ASG was directed to stepwise condensation in irrigation condensers. The first stage of condensation was carried out at a temperature of 90-105 ° C, the second one at a temperature of 25-40 ° C and the final condensation of titanium tetrachloride was carried out at a temperature of 0 - (- 15) ° C.
Конечный продукт - жидкий тетрахлорид титана выводили из системы оросительных конденсаторов.The final product, liquid titanium tetrachloride, was removed from the irrigation condenser system.
Выход титана в конечный продукт составляет 96,3%, содержание твердых примесей в тетрахлориде титана - 0,7 г/л.The titanium yield in the final product is 96.3%, the solids content in titanium tetrachloride is 0.7 g / l.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет:Thus, the claimed invention allows:
- увеличить производительность процесса хлорирования;- increase the productivity of the chlorination process;
- повысить качество технического тетрахлорида титана за счет снижения содержания твердых примесей;- improve the quality of technical titanium tetrachloride by reducing the content of solid impurities;
- увеличить срок службы всего оборудования: хлоратора, солевого скруббера, конденсационной системы за счет более эффективной очистки парогазовой смеси от твердых примесей.- increase the service life of all equipment: chlorinator, salt scrubber, condensation system due to more efficient cleaning of gas-vapor mixture from solid impurities.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008125011/02A RU2379365C1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Method of titanium-bearing raw material processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008125011/02A RU2379365C1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Method of titanium-bearing raw material processing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2379365C1 true RU2379365C1 (en) | 2010-01-20 |
Family
ID=42120754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008125011/02A RU2379365C1 (en) | 2008-06-23 | 2008-06-23 | Method of titanium-bearing raw material processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2379365C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660029C2 (en) * | 2013-03-06 | 2018-07-04 | Тохо Титаниум Ко., Лтд. | Method for treating titanium-containing feedstock |
-
2008
- 2008-06-23 RU RU2008125011/02A patent/RU2379365C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660029C2 (en) * | 2013-03-06 | 2018-07-04 | Тохо Титаниум Ко., Лтд. | Method for treating titanium-containing feedstock |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2454369C1 (en) | Method of producing vanadium oxide | |
| CN106044799B (en) | Titanium chloride slag and its method for comprehensive utilization of filtrate in chloride process titanium dioxide powder craft | |
| EP2347998B1 (en) | Apparatus and process for producing industrial salt | |
| JP2005206405A (en) | Manufacturing method of calcium fluoride,and reusing method and recycling method thereof | |
| JP2001509468A (en) | Method for producing ferric chloride-containing aqueous solution | |
| CN1093509C (en) | Pyrometallurgical process for treating metal-containing materials | |
| CN109231217B (en) | System and method for rapidly cooling chlorosilane raffinate to remove metal chloride | |
| NO843039L (en) | PROCEDURE FOR CLEANING Aqueous SOLUTIONS OF ZINC SULPHATE | |
| RU2379365C1 (en) | Method of titanium-bearing raw material processing | |
| KR20130100332A (en) | Apparatus for manufacturing fine powder of high purity silicon | |
| JP4391429B2 (en) | Treatment and recycling method of fluorine-containing wastewater containing nitric acid and its recycling method | |
| JPS58151303A (en) | Manufacture of calcium hypochlorite | |
| JP2010030869A (en) | Apparatus for producing high purity silicon | |
| US20070122336A1 (en) | Method for processing iron-laden spent sulfuric acid | |
| JP4309648B2 (en) | High purity aluminum chloride manufacturing method and high purity aluminum chloride manufacturing apparatus | |
| JPH09136091A (en) | Wastewater treatment apparatus | |
| RU2136772C1 (en) | Method of reprocessing of titanium slags | |
| JPS5846355B2 (en) | Treatment method for fluorine-containing ammonia waste liquid | |
| JP4599307B2 (en) | Method for recovering fluorine compounds from fluorine-containing waste liquid | |
| EA010679B1 (en) | Process for the manufacture of a bleaching agent | |
| JP2011042523A (en) | Refining method for silicon for solar cell | |
| RU2548095C1 (en) | Method for chemical purification of titanium tetrachloride | |
| CN108002586A (en) | A kind of purifying treatment method of chlorinated exhaust wastewater eluting | |
| JPS5820703A (en) | Production of aqueous sodium hypochlorite solution | |
| BG66896B1 (en) | Method and technological line for processing of zinc-containing industrial waste |