Виробництво чотирихлористого титану.

Під терміном «хлорування» мають на увазі зазвичай процес, в якому хлор у тому чи іншому вигляді взаємодіє з оксидами елементів або іншими їх сполуками, утворюючи хлориди або оксихлориди, що виділяються у формі індивідуальних хімічних речовин або їх сумішей. Перевага процесу хлорування перед іншими металургійними процесами полягає в тому, що одержувані при цьому хлориди елементів мають температуру плавлення і кипіння значно нижче температур плавлення і кипіння оксидів або інших сполук відповідних елементів. Це важлива властивість хлоридів дозволяє виділити ті чи інші корисні компоненти сировини при більш низьких температурах і з використанням більш простих технологічних прийомів. Різке відмінність фізичних властивостей хлоридів - температури плавлення, кипіння, сублімації - дозволяє розділити окремі елементи або групи елементів звичайної термічної разгонкой з подальшою фракційної конденсацією. У виробництві титану, цирконію, ніобію застосування хлорування окисних сполук цих елементів є основним способом отримання цих елементів. В результаті хлорування відбувається або окислення металу хлором, або заміщення кисню оксидів хлором. У загальному вигляді схема цього процесу може бути виражена такими рівняннями:

Me + Cl ₂ = MeCl _2;

[Me _Х Oy] + y (Cl ₂₎ = x (MeCl _2У / x) + (y / 2) (O _2).

Принципова схема виробництва.

Процес виробництва чотирихлористого титану складається з п'яти основних переділів: підготовки сировини, хлорування, конденсації продуктів хлорування, очищення чотирихлористого титану та переробки відходів.

Підготовка сировини полягає в приготуванні брикетів з тітансодержащего матеріалу і коксу, придатних для хлорування. Цей переділ включає операції дроблення, розмелювання, змішування, брикетування та прокалки брикетів.

Хлорування здійснюється в різних апаратах:

а) зі статичним або нерухомим шаром шихти (шахтні електропечі, шахтні хлоратори), б) з рідким ванній з розплавлених хлоридів лужних або лужноземельних металів (сольовий хлоратор);

в) з псевдокіпящім шаром шихти.

Для хлорування тітансодержащіх матеріалів (тітансодержащіе шлаки, штучний і природний рутил, некондиційні відходи титанових сплавів) застосовують як 100% компрессированний хлор, так і розбавлений повітрям анодний хлоргаз, що отримується в процесі електролізу магнію та натрію. У процесі хлорування оксиди тітансодержащіх мінералів взаємодіють із хлором і вуглецем і переводяться в хлориди. Процес хлорування проводять при 900-1500К. Призначення конденсації - відокремити чотирихлористий титан від хлоридів, домішкових елементів і отримати технічний чотирихлористий титан.

Очищення технічного чотирихлористого титану. Тут відбувається вже остаточне очищення чотирихлористого титану від розчинених у ньому домішок.

Переробка відходів. Чим багатше матеріал за вмістом у ньому титану, тим простіше його переробляти шляхом хлорування. Однак з підвищенням чистоти вихідної сировини вартість його зростає. Тому для промислового виробництва чотирихлористого титану застосування тітансодержащіх матеріалів високої чистоти (наприклад титану) економічно не завжди вигідно.

Сировиною для виробництва титану губчастого є в основному ільменитовий концентрати вітчизняних родовищ, імпортні концентрати і відходи металевого титану.

Металургійне виробництво титану губчастого включає наступні переділи: виплавку титанових шлаків; виробництво четирххлорістого титану; виробництво губчастого титану.

Виробництво титанового шлаку здійснюється в рудно-термічних печах методом восстано-вительной електроплавкі, виробництво чотирихлористого титану - методом хлорування титанових шлаків в шахтних хлоратора і хлоратора з розплавом хлоридів лужних металів з ​​наступною конденсацією і очищенням, хлоруючими агентом є хлор-газ.

Виробництво губчастого титану на діючих підприємствах здійснюється періодичним магниетермический способом. Чотирихлористий титан відновлюється магнієм. Сировиною для виробництва магнію служать збагачений карналіт і поворотний хлористий магній титаново-го виробництва. Титано-магнієве виробництво характеризується значними газоподібні-ми, рідкими і твердими викидами в навколишнє середовище. Тверді відходи хлоридні становлять 43% всіх викидів, викиди в атмосферу сягають 34%, а скидання у водойми дорівнює 23%. Очищенню піддаються 92% промислових викидів, з яких утилізуються близько 50%. До основних забруднень, що викидаються в атмосферу, відносяться хлор, хлористий водень, фосген, оксид вуглецю, пилу коксу, шлаку, карналіту і вапняку. Відвальні господарства підприємств займають величезні площі, забруднюють навколишнє середовище і вимагають великих витрат на утримання.