Технологический комплекс по переаботке титаносодержащего сырья

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии и, в частности, к цветной металлургии и может быть использована на титано-магниевых предприятиях при переработке различного титансодержащего сырья с получением тетрахлорида титана и на его основе металлического титана - титановой губки. Задачей предлагаемого технического решения - полезной модели «Технологический комплекс по переработке титансодержащего сырья» является повышение эффективности работы оборудования, входящего в состав «Комплекса». Технический результат, который может быть получен при реализации разработанного технического решения заключается в увеличении объема выпускаемой продукции - VOCl₃ и/или V₂O ₅. Поставленная задача решается с достижением технического результата предлагаемым «Технологическим комплексом по переработке титансодержащего сырья», включающем руднотермическую печь, снабженную устройством для приготовления исходной шихты, хлоратор титановых шлаков, систему конденсации парогазовой смеси, установку ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана, сборники очищенного тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, оборудование для магниетермического получения металлического титана из очищенного тетрахлорида титана и производственное отделение для разложения окситрихлорида ванадия с получением пентаоксида ванадия. Новым в предлагаемом «Технологическом комплексе по переработке титансодержащего сырья» является то, что перед устройством приготовления исходной шихты для восстановительной руднотермической плавки титансодержащего сырья установлена накопительная емкость для ванадий - титансодержащих оксидных отходов производства, соединенная с бункером-дозатором, выход из которого направлен в смеситель титансодержащего

сырья и ванадий - титансодержащих оксидных отходов производства, выход из смесителя имеет соединение с устройством для приготовления исходной шихты.

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии и, в частности, к цветной металлургии и может быть использована на титано-магниевых предприятиях при переработке различного титансодержащего сырья с получением тетрахлорида титана и на его основе металлического титана - титановой губки.

Известны различные технологические комплексы по переработке титансодержащего сырья (В.А.Гармата, Б.С.Гуляницкий, В.Ю.Крамник и др. Металлургия титана. М.: Металлургия, 1968 - 644 с.).

Известные «Комплексы» включают в себя следующее технологическое оборудование:

- руднотермические печи, предназначенные для восстановительной электроплавки исходного титансодержащего сырья, например, ильменитовых концентратов (FeTiO ₃) в присутствии углеродных восстановителей при температуре 1800-2000°C с получением титанового шлака и чугуна;

- хлорирующие установки, в качестве которых используют шахтные электропечи, солевые хлораторы, т.е. хлораторы для хлорирования титановых шлаков в расплаве хлоридов щелочных металлов;

- систему конденсации парогазовой смеси (холодильники, конденсаторы);

- сборники продуктов конденсации - технического (т.е. загрязненного примесями) тетрахлорида титана;

- систему очистки тетрахлорида титана от примесей металлов, оказывающих отрицательное влияние на качество получаемой титановой губки. Система очистки технического TiCl₄ включает в себя

ректификационные колонны различной конструкции, сборники очищенного TiCl ₄ и вспомогательное оборудование;

- оборудование для магниетермического получения металлического титана (титановой губки): TiCl₄+MgTi+MgCl₂, в частности, аппараты (реакторы) восстановления и вакуумной сепарации реакционной массы, устройства и приспособления для извлечения титановой губки из реактора (из реторт).

Известные Технологические Комплексы по переработке титансодержащего сырья - ильменитового концентрата - обеспечивают получение высококачественной титановой губки, используемой преимущественно для производства материалов авиакосмического назначения.

Недостатком описанного в цитируемой литературе «Технологического комплекса» является отсутствие в его составе оборудования и конструктивных элементов для избирательного выделения из технического тетрахлорида титана (на стадии его очистки от примесей) соединений ванадия (VOCl₃).

Этим же недостатком обладают и другие, описанные в литературе «Технологические комплексы» (см. например: А.Н.Зеликман, О.Е.Крейн, Г.В.Самсонов. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1978 - 560 с.).

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный (М.К.Байбеков, В.Д.Попов, И.М.Чепрасов. Производство четыреххлористого титана. М.: Металлургия, 1987 - 128 с.) «Технологический комплекс по переработке титансодержащего сырья - ильменитового концентрата» - принят за ПРОТОТИП.

Технологический комплекс по переработке титансодержащего сырья по прототипу включает в себя руднотермическую печь, снабженную устройством для приготовления исходной шихты, хлоратор титановых

шлаков, систему конденсации парогазовой смеси, установку ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, оборудование для магниетермического получения металлического титана из очищенного тетрахлорида титана и производственное отделение для разложения окситрихлорида ванадия с получением пентаоксида ванадия.

Технологический комплекс по прототипу обеспечивает получение высококачественной титановой губки и позволяет локализовать соединения ванадия - окситрихлорид ванадия (VOCl₃) - в процессе очистки технического TiCl₄ от примесей и, затем получать пентаоксид ванадия - V₂O₅.

Недостатком технологического комплекса по прототипу является неудовлетворительная эффективность использования оборудования, в частности, касающейся избирательного извлечения ванадия из исходного титансодержащего сырья в товарную продукцию - VOCl ₃ и/или V₂O₅ .

Задачей предлагаемого технического решения - полезной модели «Технологический комплекс по переработке титансодержащего сырья» является повышение эффективности работы оборудования, входящего в состав «Комплекса».

Технический результат, который может быть получен при реализации разработанного технического решения заключается в увеличении объема выпускаемой продукции - VOCl₃ и/или V₂O ₅.

Поставленная задача решается с достижением технического результата предлагаемым «Технологическим комплексом по переработке титансодержащего сырья» (см. рис.) включающем руднотермическую печь (1), снабженную устройством для приготовления исходной шихты (2), хлоратор титановых шлаков (3), систему конденсации парогазовой смеси (4), установку ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана (5), сборники очищенного тетрахлорида титана (6) и окситрихлорида ванадия (7), оборудование для магниетермического получения металлического титана из очищенного тетрахлорида титана (8) и

производственное отделение для разложения окситрихлорида ванадия с получением пентаоксида ванадия (9). Новым в предлагаемом «Технологическом комплексе по переработке титансодержащего сырья» является то, что перед устройством приготовления исходной шихты для восстановительной руднотермической плавки титансодержащего сырья установлена накопительная емкость (10) для ванадий - титансодержащих оксидных отходов производства, соединенная с бункером - дозатором (11), выход из которого направлен в смеситель (12) титансодержащего сырья и ванадий - титансодержащих оксидных отходов производства, выход из смесителя имеет соединение с устройством для приготовления исходной шихты (2).

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Разработанный «Технологический комплекс по переработке титансодержащего сырья» работает следующим образом.

Ванадий - титансодержащие (1-5% V₂O ₅) оксидные отходы производства из накопительной емкости (10) загружают через бункер - дозатор (11) в смеситель (12), в который одновременно подают исходное титансодержащее сырье, например ильменитовый концентрат (FeTiO₃ ). Количество загружаемых ванадий - титансодержащих отходов производства берут из расчета 3-15% от массы титанового сырья (ильменитового концентрата). После тщательного перемешивания полученную композицию подают в устройство (2) для приготовления исходной шихты для восстановительной руднотермической плавки. С этой целью в устройство (2) загружают расчетное количество углеродного восстановителя, например нефтяного или пекового кокса. После смешения полученную шихту загружают в руднотермическую печь. Процесс электроплавки ведут при 1800-2000°С. В этих условиях железо, находящееся в исходном титановом

сырье и V - Ti - отходах преимущественно переходит в чугун, легированный титаном, ванадием и небольшим количеством марганца, хрома и др., а ванадий переходит (на 70-90%) в титановый шлак.

Титановый шлак, обогащенный, по сравнению с традиционной технологией, по ванадию, после плавки выгружают из руднотермической печи, охлаждают, дробят и измельчают. Измельченный шлак смешивают с углеродным восстановителем, хлоридами натрия и/или калия и загружают в солевой хлоратор (3). Парогазовую смесь (TiCl₄ и др.), выходящую из хлоратора (3) направляют в систему конденсации (4), откуда затем образующийся технический тетрахлорид титана подают на установку (5) ректификационно-химической очистки, где происходит глубокая очистка TiCl ₄ от примесей, в том числе от примесей соединений ванадия, которые выделяются либо в самостоятельную фазу - VOCl ₃, либо в форме технического окситрихлорида ванадия (50-70% VOCl₃+30-50% TiCl₄ ). Очищенный от примесей тетрахлорид титана из сборника (6) направляют для получения металлического титана - титановой губки магниетермическим методом (8). Окситрихлорид ванадия направляют в специализированное производственное отделение (9) для разложения VOCl ₃ и затем для получения товарного V₂ O₅.

Реализация предлагаемого технического решения в вышеуказанных условиях обеспечивает решение поставленной задачи с достижением вышеуказанного результата, в частности, использование разработанного «Технологического комплекса» обеспечивает при прочих равных условиях повышение эффективности работы оборудования по ванадию и дает возможность в несколько раз - по сравнению с существующей технологией увеличить выпуск товарных соединений ванадия - VOCl₃ и/или V ₂O₅ - на действующем технологическом оборудовании.

Технологический комплекс по переработке титансодержащего сырья, включающий руднотермическую печь, снабженную устройством для приготовления исходной шихты, хлоратор титановых шлаков, систему конденсации парогазовой смеси, установку ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана, сборники очищенных тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, оборудование для магниетермического получения металлического титана из очищенного тетрахлорида титана и производственное отделение для разложения окситрихлорида ванадия с получением пентаоксида ванадия, отличающийся тем, что перед устройством приготовления исходной шихты для восстановительной руднотермической плавки титансодержащего сырья установлена накопительная емкость для ванадий-титансодержащих оксидных отходов производства, соединенная с бункером-дозатором, выход из которого направлен в смеситель титансодержащего минерального сырья и ванадий-титансодержащих оксидных отходов производства, выход из смесителя имеет соединения с устройством для приготовления исходной шихты.