ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ХЛОРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ ШЛАКОВ

3
Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии и химической технологии, в частности к производству титана, ванадия и других металлов - примесей. Предпочтительная область использования разработанного технического решения - титано-магниевое производство, хлорная переработка титановых шлаков, образующихся при восстановительной руднотермической плавке титансодержащего минерального сырья - ильменитовых концентратов - FeTiO.
Известен «Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков» (В.В.Сергеев, А.Б.Безукладников, В.М.Мальшин. Металлургия титана. М.: Металлургия, 1979 - 264 с.), включающий следующее основное технологическое оборудование:
- установка для подготовки исходной сухой, порошкообразной шихты для хлорирования. Установка предназначена для смешения предварительного дробленного и измельченного титанового шлака с нефтяным или пековым коксом (углеродным восстановителем и хлоридами натрия и/или калия);
- расплавной (солевой) хлоратор, т.е. хлоратор, работающий и эксплуатируемый в условиях расплавления хлоридов натрия и/или калия;
4
- система конденсации парогазовой смеси, выходящей из хлоратора (TiCl и примеси хлоридов других металлов), в состав которой входят целый ряд установок, устройств, агрегатов и т.п.: холодильники (кулеры), кюбели, рукавные фильтры, оросительные конденсаторы, ловушки, теплообменники, баки-сборники технического тетрахлорида титана и др.;
4
- система очистки технического тетрахлорида титана от примесей взвешенных и растворенных веществ (компонентов) - хлоридов ванадия, кремния, алюминия, железа, хрома, фосгена и др. «Система очистки» состоит из каскада реакторов для обработки технического TiCl медным порошком; сгустители, ректификационные колонны, оборудованные необходимым вспомогательным оборудованием, устройствами и приспособлениями; баки - сборники очищенного от примесей и пригодного для получения титановой губки тетрахлорида титана;
4
2
4
- аппараты восстановления (TiCl+Mg=Ti+MgCl) - совокупность оборудования для магниетермического получения титана из очищенного от примесей TiCl;
Известный - вышеописанный производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков обеспечивает получение высококачественной титановой губки, по всем параметрам и показателям, отвечающей современным требованиям предъявляемым к материалам авиакосмического назначения.
3
2
5
Недостатком известного «Комплекса» является отсутствие в его составе оборудования, необходимого для избирательного выделения соединений ванадия и получения товарных продуктов: окситрихлорида ванадия (VOCl) и/или пентаоксида ванадия (VО).
Этими же недостатками обладают и другие описанные в литературе производственные, технологические комплексы (В.А.Гармата, А.Н.Петрунько, Н.В.Галицкий, Ю.Г.Олесов, Р.А.Сандлер. ТИТАН. Свойства, сырьевая база. Физико-химические основы и способы получения. М.: Металлургия, 1983 - 560 с.; см. также: З.Н.Шевцова, П.И.Федоров, С.С.Коровин. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Часть II. Под. ред. К.А.Большакова. М.: Высшая школа, 1976 - 360 с.)
Из известных аналогов наиболее близким - по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является известный (М.К.Байбеков, В.Д.Попков, И.М.Чепрасов. Производство четыреххлористого титана. М.: Металлургия, 1987 - 128 с.) - «Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков» - принят за ПРОТОТИП.
Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков по прототипу включает в себя: смеситель титановых шлаков с хлоридами калия и натрия и углеродным восстановителем, солевой хлоратор, систему конденсации парогазовой смеси, выходящей из хлоратора, отделение ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, аппараты для магниетермического получения титановой губки из очищенного тетрахлорида титана и участок для гидрометаллургического получения пентаоксида ванадия из окситрихлорида ванадия.
«Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков» по прототипу позволяет получать высококачественную титановую губку и обеспечивает избирательное извлечение и локализацию соединений ванадия в форме окситрихлорида ванадия из исходного сырья - титановых шлаков.
3
2
5
Недостатком «Производственного комплекса» по прототипу является сравнительно невысокая удельная производительность используемого технологического оборудования по ванадию, что обусловлено низкой исходной концентрацией соединений ванадия в перерабатываемых титановых шлаках и, как следствие, невысокая концентрация соединений ванадия в техническом тетрахлориде титана. По этой объективной причине попутный выпуск товарных соединений ванадия - VOCl и/или VO является весьма невысоким.
Задачей предлагаемого технического решения является создание условий, обеспечивающих существенное повышение удельной
3
2
5
производительности используемого (уже установленного и успешно работающего) оборудования по выпускаемому (в форме товарных продуктов) ванадию - в виде VOCl и/или VO.
3
2
5
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели в производственных условиях, заключается в весьма существенном (в 3-10 раз) увеличении объема производства товарных соединений VOCl и/или VO.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемым (см. рис.) «Производственным комплексом для хлорной переработки титановых шлаков», включающим смеситель титановых шлаков с хлоридами натрия и калия и углеродным восстановителем (1), солевой хлоратор (2), систему конденсации парогазовой смеси (3), выходящей из хлоратора (2), отделение ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана от примесей (4), оборудованное сборниками очищенного тетрахлорида титана (6) и окситрихлорида ванадия (5), аппараты для магниетермического получения титановой губки (7) из очищенного тетрахлорида титана и участок для гидрометаллургического получения пентаоксида ванадия из окситрихлорида ванадия (8).
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что к смесителю (1) титановых шлаков с хлоридами натрия и/или калия и углеродным восстановителем подсоединен через запорно-регулирующую арматуру (9) бункер-дозатор (10), соединенный с расходно-накопительной емкостью ванадий - титановых оксидных концентратов (11).
Совокупность оборудования по предлагаемой полезной модели обеспечивает решение поставленной задачи и достижение технического результата, заключающегося в существенном повышении выпуска товарных соединений ванадия.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Разработанное техническое решение - Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков работает и эксплуатируется следующим образом.
3
2
2
5
2
5
Титановые шлаки, полученные, например путем восстановительной руднотермической плавки ильменитовых концентратов (FrTiO), содержащих до 80-88% TiO и оксиды Fe, Cr, Mn, V, Si и др. подвергают дроблению и измельчению. Эту же операцию осуществляют с ванадий -титансодержащими концентратами (5-50% VO, преимущественно 10-30% VO), например шлаками от переработки титаномагнетитов Качканарского горно-обогатительного комбината.
3
Измельченные продукты смешивают, при этом ванадий - титансодержащие концентраты берут в количестве от 5 до 50%, преимущественно 10-20% от массы титановых шлаков. Для смешения ванадий-титановый концентрат подают сначала из расходно-накопительной емкости (11) в бункер-дозатор (10), а затем через запорно-регулирующую арматуру (9) в смеситель (1). Образующуюся композицию смешивают в смесителе (1) с углеродным восстановителем - нефтяным и/или пековым коксом и хлоридами натрия и/или калия. Гомогенизированную смесь из смесителя (1) периодически или непрерывно загружают в солевой хлоратор (2). Образующуюся парогазовую смесь подают в систему конденсации (3). Выделяющийся (сконденсированный) технический тетрахлорид титана направляют в отделение ректификационно-химической очистки от примесей (4), в том числе от примесей соединений ванадия. Очищенный тетрахлорид титана накапливают в сборнике (6), а образующийся окситрихлорид ванадия VOCl - в сборнике (5). Очищенный тетрахлорид титана из сборника (6) направляют на магниетермическое получение металлического титана - титановой губки (7). Окситрихлорид ванадия из сборника (5) направляют (полностью или частично) потребителям, и/или на
2
5
гидрометаллургическое производство пентаоксида ванадия (8), с последующей отгрузкой товарного VO потребителям.
3
2
5
Реализация разработанного «Производственного комплекса для хлорной переработки титановых шлаков» в соответствии с вышеописанными условиями и в указанной выше последовательности обеспечивает решение поставленной задачи и достижение указанного выше технического результата. В частности, реализация предлагаемой полезной модели обеспечивает существенное повышение удельной производительности оборудования по ванадию. При этом весьма существенно (в 3-10 раз) увеличивается объем производства товарных соединений ванадия - VOCl и/или VO.