Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
TiO2 . . . 85—90 MgO . . . 1,7—3,0
FeO . . . 2,5—6,5 Al2O3 . . . 1,0—3,5
SiO2 . . . 2,5—5,5 MnO . . . 1,0—1,5
GaO ... 0,75-4,0
В СССР титановые шлаки являются основным сырьем для получения четыреххлористого титана.
Технология получения четыреххлористого титана [173—176].
Процесс получения четыреххлористого титана включает четыре стадии: подготовку сырья, хлорирование, конденсацию и очистку технического продукта. В зависимости от выбранного способа производства (хлорирование в шахтных электрических печах, в расплаве солей, в аппаратах КС) отличаются лишь отдельные стадии. Так, подготовка сырья заключается либо в приготовлении брикетов из титансодержащего сырья и кокса, либо в измельчении этих компонентов и составлении шихты. Меняется состав реакционных газов (в частности, соотношение СО : CO2), - вследствие чего различны условия и режим конденсации. Очистка технического продукта одинакова независимо от способа производства.
Хлорирование в шахщиых печах. Шихта, поступающая на хлорирование в шахтные печи, брикетируется. Для обеспечения высокой степени хлорирования компоненты шихты предварительно измельчают. Титановый шлак дробят последовательно в шнековой и в конусной дробилках, затем размалывают в шаровой мельнице. Нефтяной кокс также дробят сначала в шнековой, затем в молотковой дробилке. Более тонкий размол нефтяного кокса получают в молотковой мельнице с воздушной сепарацией. Около 80% измельченного шлака должно проходить через сито с отверстиями 0,1 мм, такое же количество восстановителя должно проходить через сцто с отверстиями 0,015 мм. В качестве связующего при брикетировании применяют сульфит-целлюлозный щелок, каменноугольный' пек или
патоку. Количество связующего зависит от давления при брикетировании, помола исходных компонентов и температуры нагрева шихты. Так, при использований * вальцовых прессов (давление 300 кгс/см2) в шихту добавляют 7—8% каменноугольного пека, смесь нагревают перед прессованием до 90 °С. Если шихту нагревать до 100—110 °С, в нее можно добавлять только 5—6% пека. Количество сульфит-целлюлозного щелока составляет 10—14%. Сырые брикеты после прессования содержат 50—60% TiO2, 18— 22% C1 5,3—5,8% летучих примесей и 1,5—1,6% влаги.
Для удаления остаточной влаги и летучих органических примесей сырые брикеты подвергают коксованию (прокаливанию без доступа кислорода). Для полного удаления летучих брикеты, приготовленные на сульфит-целлюлозном щелоке, нагревают до 500—600 °С, а брикеты на каменноугольном пеке до 800— 850 °С.
Для прокаливания брикетов применяются промышленные печи нескольких видов. При небольшом масштабе производства используют камерные печи периодического действия. Брикеты вводят через съемный свс/д в закрытых контейнерах из жаропрочной стали. Поскольку во время прокаливания брикеты неподвижны, они не истираются и мелочь не образуется.
К печам непрерывного действия относятся туннельные и ретортные. В последних обычно имеются четыре керамические реторты, в верхней части которых происходит сушка и нагрев брикетов, а в нижней — прокаливание и удаление летучих. В прокаленных брикетах содержится 20—22% углерода и не более 0,2% летучих, прочность брикетов колеблется в пределах 100—120 кгс/см2.
Хлорирование прокаленных брикетов проводят в шахтной электропечи (рис. 10-11), состоящей из стального кожуха, изнутри покрытого диабазом на жидком стекле и футерованного специальным низкопористым шамотным кирпичом. В нижней части печи размещены два ряда угольных электродов (по три электрода в каждом ряду). Пространство от подины до уровня, на 400—700 мм выше верхних электродов, заполнено насадкой из угольных цилиндров, служащих электрическим Сопротивлением.
Рис. 10-11. Шахтная электрическая печь для хлорирования титанового сырья:
1 — электроды; 2 — фурма для подачи хлора; 3 — очистной лаз; 4 — распределительный конус; 5 — золотниковый питатель; б — патрубок; 7 — футеровка; 8 — брикеты; 9 — кожух из листовой стали; JO — угольная насадка; 11 — летка для слива расплава.
¦ ^ ¦
По разогретой насадке стекают расплавленные хлориды металлов, которые собираются в нижней зоне печи. Расплав периодически выгружают через сливную летку в изложницы. Над нижним рядом электродов расположено несколько фурм, через них в печь поступает хлор. Расход подводимой к электродам электроэнергии определяется количеством тепла, необходимого для подогрева хлора до 750—800 0C, поддержания хлоридов в расплавленном состоянии и для компенсации потерь тепла в окружающую среду. Обычно нижние электроды все время находятся под напряжением, а верхние отключаются после выхода печи на режим. Для измерения температуры по высоте печи устанавливают несколько^ термопар.
В крышке печи расположены футерованный патрубок для реакционных газов, отверстия для шуровки, и люк со взрывной мембраной. В центре крышки укрепляется загрузочное приспособление, состоящее из герметичного приемного бункера, питателя с золотниковым затвором и распределительного конуса. Загрузочное устройство позволяет проводить непрерывную загрузку брикетов без прекращения подачи хлора.
