ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УЧАСТОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДА ОЛОВА (IV)

4
Предлагаемая полезная модель относится к химико-металлургической промышленности и может быть использована в хлорной технологии для получения хлоридов металлов (IV) из различного сырья, в том числе из металлов и/или их сплавов путем хлорирования при повышенной температуре. Предлагаемая полезная модель конкретно может быть реализована для получения товарного хлорида олова (IV) - SnCl путем хлорирования металлического олова на специализированных для этого технологических участках.
4
5
4
4
4
Известны (Зеликман А.М., Крейн О.Е., Самсонов Г.В., Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1978, С.173-176; 239-249; 327-330) технологические участки, отделения, переделы и установки для получения хлоридов ниобия, тантала, титана, циркония и гафния. Известные участки и установки включают в себя в качестве одного из основных конструкционных элементов хлорирующие устройства - солевые или шахтные хлораторы для хлорирования исходного сырья - концентратов, содержащих цветные, редкие и рассеянные металлы газообразным хлором при повышенной температуре. Известные технологические участки и установки включают в себя также дозаторы исходного сырья, системы улавливания отходящей хлоратора пирогазовой смены, ее охлаждения, конденсации твердых (NbOCl, TiCl, ZrCl) и жидких хлоридов (TiCl, SiCl) и их очистку от примесей. Известные и описанные в литературе участки, переделы и установки для получения хлоридов Nb, Та, Ti, Zr хорошо освоены в промышленности и успешно эксплуатируется на различных предприятиях цветной металлургии и редкометального
производства как в России, так и за рубежом. (См. также: В.В.Сергеев, Н.В.Голицкий, В.П Киселев. Металлургия титана. М.: Металлургия, 1964, с.47-86; и др.) Однако в силу специфики исходного сырья и свойств конечной продукции известные и описанные в технической литературе участки и установки не могут быть непосредственно использованы для получения хлорида олова (IV), например, путем хлорирования металлического олова газообразным хлором.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом результату является известный технологический участок (установка) для производства хлорида олова (IV) хлорированием металлического олова газообразным хлором (И.С.Морозов. Применение хлора в металлургии редких и цветных металлов, М.: Металлургия, 1966, с.42-52), - принят за ПРОТОТИП.
4
2
Технологический участок для получения хлорида олова (IV) - SnCl по ПРОТОТИПУ включает в себя хлоратор, представляющий собой вертикальную шахтную печь, снабженную устройством для загрузки исходного олово-содержащего сырья, используемого в форме брикетов. Участок (установка) по прототипу снабжен системой подачи газообразного хлора в зону реакции хлорирования брикетов. Хлорирование олова в известном техническом решении (прототипе) ведут при 800°С. Продукты реакции - хлорид олова и другие хлориды - выходят из печного пространства в верхней части шахной печи и направляются затем в конденсатор. Известный - по прототипу участок позволяет организовать непрерывный процесс получения хлорида олова (II) - SnCl.
4
Недостатком известного участка - по прототипу является то, что он не позволяет получать хлорид олова (IV) - SnCl, т.е. тетрахлорид олова. Другим недостатком участка по прототипу являются высокие удельные энергозатраты, что связано с повышенной температурой (800°С) проведения процесса хлорирования.
4
2
Задачей предлагаемого технического решения - полезной модели. «Технологический участок для получения хлорида олова (IV)» является повышение удельной мощности участка по целевому продукту и сокращении энергозатрат. Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели заключается в улучшении потребительских свойств получаемых продуктов за счет повышения их качества - снижения содержания примесей посторонних элементов и уменьшении содержания в тетрахлориде олова - SnCl (целевом продукте) дихлорида олова - SnCl.
Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата, предлагаемым «Технологическим участком для получения хлорида олова (IV)», включающем хлорирующую установку, снабженную бункером для загрузки металлического олова, системой подачи газообразного хлора в зону реакции и устройством для вывода целевого продукта.
Новым в технологическом участке является то, что хлорирующая установка дополнительно имеет водоохлаждаемую рубашку, внутри установки имеется ложное днище с отверстиями, на ложном днище помещена пористая керамическая, устойчивая к воздействию газообразного хлора вставка, система подачи газообразного хлора включает в себя сорбционно-очистительную колонку с силикагелевым поглотителем, выход из колонки хлора, очищенного от примесей направлен через регулирующее устройство и верхний патрубок хлорирующей установки в хлоропровод, проходящий по всей высоте хлорирующей установки и оканчивающейся газодиспергатором, доходящим до днища хлорирующей установки, устройство для вывода целевого продукта представляет собой боковой сливной патрубок, расположенный над днищем хлорирующей установки снабженный запорно-регулирующей арматурой, и имеющий соединение с
4
водоохлаждаемым сборником готового целевого продукта (SnCl), выход из которого через дозатор направлен в фасовочную машину.
4
Вышеуказанные отличительные конструктивные особенности предлагаемого технологического участка для получения хлорида олова (IV) в совокупности с известными конструктивными элементами обеспечивают решения поставленной задачи заявленной полезной модели с достижением при этом технического результата, заключающегося в снижении содержания посторонних примесей в целевом продукте - SnCl. Анализ уровня техники свидетельствует о том, что в книжной, журнальной и патентной литературе предлагаемый участок для получения хлорида олова (IV) раннее не описан.
Опытные испытания различных вариантов конструкции технологического участка для получения хлорида олова (IV), что между конструктивными элементами заявленного в настоящей заявке участка и достигаемым при этом техническим результатом существует вполне определенная причинно-следственная связь, заключающаяся в том, что каждый из элементов (признаков) заявленного участка отдельно взятый необходим, а в совокупности своей они обеспечивают решение поставленной задачи с достижением вышеуказанного химического результата.
Технологический участок для получения хлорида олова (IV) по предлагаемой полезной модели (рис.) включает в себя:
1. - хлорирующую установку, снабженную водоохлаждаемой рубашкой;
2. - бункер для загрузки в хлорирующую установку металлического олова (в форме гранул, в виде стружки и т.п.);
3. - ложное перфорированное днище с отверстиями;
4. - пористая керамическая вставка;
5. - сорбционно-очистительная колонка с силикагелевым поглотителем;
6. - регулирующее устройство (для регулирования подачи очищенного газообразного хлора в хлорирующую установку),
7. - хлоропровод;
8. - газодиспергатор - для диспергирования газообразного хлора;
4
9. - устройство для вывода целевого продукта - жидкого SnCl - боковой сливной патрубок;
10. - запорно-регулирующая арматура;
4
11.- водоохлаждаемый сборник готового целевого продукта (SnCl)
12. - дозатор готового продукта;
13. - фасовочная машинка.
4
4
2
4
2
Испытания показали, что получения хлорида олова (IV) на предлагаемой конструкции технологического участка обеспечивает при прочих равных условиях решения поставленной задачи разработанного техническим решением - повышение удельной мощности участка по SnCl и сокращение энергозатрат - за счет существенного снижения температуры процесса хлорирования. При этом достигается технический результат, заключающийся в улучшении потребительских свойств получаемых продуктов (SnCl) и повышении их качества за счет снижения содержания примесей посторонних элементов и примесей дихлорида олова SnCl, что достигается в предлагаемом техническом решении дополнительным включением в состав «участки» сорбционно-очистительной колонки с силикагелевым поглотителем - для предварительной очистки газообразного хлора от примесей и благодаря тому, что хлоропровод с газодиспергатором опущен до днища хлорирующей установки, что обеспечивает заглубление диспергатора в жидкий SnCl и предотвращает слив через боковой сливной патрубок недохлорированного SnCl.