RU2172785C1 - Method of production of chlorides of refractory metals and device for method embodiment - Google Patents
Method of production of chlorides of refractory metals and device for method embodimentInfo
- Publication number
- RU2172785C1 RU2172785C1 RU2000107963/02A RU2000107963A RU2172785C1 RU 2172785 C1 RU2172785 C1 RU 2172785C1 RU 2000107963/02 A RU2000107963/02 A RU 2000107963/02A RU 2000107963 A RU2000107963 A RU 2000107963A RU 2172785 C1 RU2172785 C1 RU 2172785C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- gas
- mixture
- chlorination
- vapor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 76
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 claims abstract description 46
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 33
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 29
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000012803 melt mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 11
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 43
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 30
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- -1 alkali metals chlorides Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000001804 chlorine Chemical class 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 3
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical class Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical class Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам и устройствам для получения хлоридов тугоплавких металлов путем хлорирования сырья в расплаве хлористых солей. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to methods and devices for producing refractory metal chlorides by chlorination of raw materials in molten chloride salts.
Известны способ и устройство для получения хлоридов редких металлов (патент РФ N 2095313, опубл. БИ 31 от 10.11.97 г.). Способ включает хлорирование путем заливки расплава хлоридов металлов так, чтобы верхний уровень жидкости был выше верхнего среза разделительных перегородок, и подачи хлорсодержащего газа через расплав хлоридов щелочных металлов. На поверхность расплава подают сырье тугоплавкого металла и восстановитель, осуществляют циркуляцию расплава и хлорирование с получением парогазовой смеси. Образующаяся при хлорировании сырья парогазовая смесь содержит неконденсируемые газы CO2, CO, N и другие: жидкие (низкокипящие) хлориды и оксихлориды ванадия, титана, кремния и др., твердые (высококипящие) хлориды и оксихлориды ниобия, железа, алюминия, тантала и др., плавкие (комплексные) хлориды NaAlCl4, NaFeCl4, KAlCl4, KFeCl4, имеющие температуру плавления 150-250oC, а также частицы сырья и восстановителя, уносимые из хлоратора вследствие пылеуноса. Парогазовая смесь поступает на осаждение, где последовательно проходит зону орошения над расплавом, взаимодействует с газожидкостной смесью, выходящей из газлифта. В газлифты подают воздух с расходом 60 м3/час на каждый газлифт. При взаимодействии парогазовой смеси с разбрызгиваемым расплавом при температуре расплава от 200 до 350oC происходит частичное очищение от пыли (частиц сырья), плавких и твердых (высококипящих) хлоридов, вследствие селективной конденсации комплексных хлоридов. Слив накапливающихся хлоридов производят через верхнюю летку.A known method and device for producing rare metal chlorides (RF patent N 2095313, publ. BI 31 from 10.11.97,). The method includes chlorination by pouring a molten metal chloride melt so that the upper liquid level is higher than the upper cut of the separation walls, and supplying chlorine-containing gas through the molten alkali metal chloride. Refractory metal raw materials and a reducing agent are fed to the melt surface, the melt is circulated and chlorinated to produce a vapor-gas mixture. The vapor-gas mixture formed during the chlorination of raw materials contains non-condensable gases CO 2 , CO, N and others: liquid (low-boiling) chlorides and oxychlorides of vanadium, titanium, silicon, etc., solid (high-boiling) chlorides and oxychlorides of niobium, iron, aluminum, tantalum, etc. ., fusible (complex) chlorides of NaAlCl 4 , NaFeCl 4 , KAlCl 4 , KFeCl 4 having a melting point of 150-250 o C, as well as particles of raw materials and a reducing agent, carried away from the chlorinator due to dust removal. The gas-vapor mixture enters the deposition, where the irrigation zone passes over the melt in series, interacts with the gas-liquid mixture exiting the gas lift. Gas lifts supply air with a flow rate of 60 m 3 / h for each gas lift. When the vapor-gas mixture interacts with the sprayed melt at a melt temperature of 200 to 350 o C, partial cleaning of dust (raw material particles), fusible and solid (high boiling) chlorides occurs due to the selective condensation of complex chlorides. The accumulation of chloride is discharged through the upper notch.
Установка для получения хлоридов тугоплавких металлов включает камеру хлорирования - хлоратор, выполненный с футеровкой, подиной, перегородки, фурмы для подачи хлорсодержащего газа, летки для слива отработанного расплава, устройствами для подачи шихты, и патрубком для вывода парогазовой смеси; и установленную на камеру хлорирования камеру осаждения - солевой оросительный скруббер, содержащий корпус, разделенный перегородкой, газлифты, размещенные у перегородки, причем верхние кромки газлифтов снабжены выступами. The installation for producing refractory metal chlorides includes a chlorination chamber — a chlorinator made with a lining, a hearth, partitions, tuyeres for supplying chlorine-containing gas, tap holes for draining the spent melt, charge feeding devices, and a nozzle for discharging a gas-vapor mixture; and a precipitation chamber mounted on the chlorination chamber — a salt irrigation scrubber comprising a body divided by a partition, gas lifts located at the partition, the upper edges of the gas lifts provided with protrusions.
Недостатком данного способа и устройства является их низкая производительность из-за неработоспособности газлифтов. The disadvantage of this method and device is their low productivity due to the inoperability of gas lifts.
Известны способ и устройство для получения хлоридов тугоплавких металлов (кн. Проблемы применения хлорных методов в металлургии редких металлов. - Д. В. Дробот, А.В. Чуб, В.А. Крохин, Н.А. Мальцев. - Под ред. Д.В. Дробота. - М. , Металлургия, 1991, - стр. 57-92). Способ получения хлоридов тугоплавких металлов включает хлорирование путем заливки расплава хлоридов щелочных металлов, загрузки сырья и восстановителя на поверхность расплава с одновременной подачей хлора и проведением процесса хлорирования с получением парогазовой смеси, обработку смеси пульпой тетрахлорида титана над уровнем расплава хлоридов, слив отработанного расплава и осаждение твердых хлоридов и пыли из парогазовой смеси путем заливки расплава хлоридов щелочных металлов, подачу парогазовой смеси, обработку ее газорасплавной смесью, которую разбрызгивают над расплавом с помощью инертного газа - азота. Инертный газ в газлифт подают снизу через патрубок. A known method and device for producing chlorides of refractory metals (Prince. Problems of the use of chlorine methods in the metallurgy of rare metals. - D.V. Drobot, A.V. Chub, V.A. Krokhin, N.A. Maltsev. - Ed. D.V. Drobota. - M., Metallurgy, 1991, - pp. 57-92). A method of producing refractory metal chlorides involves chlorination by pouring a melt of alkali metal chlorides, loading raw materials and a reducing agent onto the melt surface while supplying chlorine and carrying out a chlorination process to obtain a gas-vapor mixture, treating the mixture with a pulp of titanium tetrachloride above the chloride melt, draining the spent melt and precipitating solid chlorides and dust from a gas-vapor mixture by pouring a melt of alkali metal chlorides, supplying a gas-vapor mixture, processing its gas hydrochloric mixture, which is sprayed over the melt with an inert gas - nitrogen. Inert gas is supplied to the gas lift from below through a pipe.
Устройство для получения хлоридов тугоплавких металлов состоит из камеры хлорирования с футеровкой, подиной, с фурмами для подачи хлорсодержащего газа, устройствами для подачи шихты, патрубком для подачи пульпы тетрахлорида титана, патрубком для вывода парогазовой смеси, леткой для слива отработанного расплава, из камеры осаждения хлоридов металлов, выполненной с футеровкой, подиной, патрубками для подачи и вывода парогазовой смеси, газлифтом с трубой для вывода инертного газа, источника инертного газа - азота. Газлифт выполнен в виде трубы, размещенной в камере рядом с футеровкой, верх трубы установлен выше уровня расплава, а нижняя часть трубы у подины камеры. A device for producing refractory metal chlorides consists of a chlorination chamber with a lining, a hearth, with tuyeres for supplying chlorine-containing gas, charge feeding devices, a pipe for feeding titanium tetrachloride pulp, a pipe for discharging a vapor-gas mixture, a tap for draining the spent melt, from a chloride deposition chamber metals, made with a lining, a hearth, nozzles for supplying and outputting a steam-gas mixture, a gas lift with a pipe for removing inert gas, a source of inert gas - nitrogen. The gas lift is made in the form of a pipe placed in the chamber next to the lining, the top of the pipe is installed above the melt level, and the lower part of the pipe is at the bottom of the chamber.
Недостатком данных способа и устройства для получения хлоридов тугоплавких металлов является то, что из-за пылеуноса не удается снизить потери сырья, а низкая степень очистки парогазовой смеси за счет низкой плотности орошения не позволяет получать тетрахлорид титана с наименьшими затрататами. The disadvantage of the data of the method and device for producing refractory metal chlorides is that because of the dust extraction it is not possible to reduce the loss of raw materials, and the low degree of purification of the gas mixture due to the low density of irrigation does not allow to obtain titanium tetrachloride at the lowest cost.
Известен способ и устройство для получения хлоридов тугоплавких металлов (кн. Производство четыреххлористого титана. - Байбеков М.К., Попов В.Д., Чепрасов И.М. - 2-е перераб. и доп. М., Металлургия, 1987, - стр. 20-49), взятый за ближайший аналог - прототип. Способ включает хлорирование путем заливки расплава хлоридов щелочных металлов, загрузки сырья и восстановителя на поверхность расплава с одновременной подачей хлора и проведения процесса хлорирования с получением парогазовой смеси, обработку смеси пульпой тетрахлорида титана над уровнем расплава хлоридов, слив отработанного расплава и осаждение твердых хлоридов и пыли из парогазовой смеси путем заливки расплава хлоридов щелочных металлов, подачу парогазовой смеси, обработку ее газорасплавной смесью, которую распыляют над расплавом с помощью инертного газа. В качестве газа, транспортирующего расплав через газлифт, служит азот или осушенный воздух подаваемый через фурму снизу камеры осаждения. A known method and device for producing chlorides of refractory metals (the book. Production of titanium tetrachloride. - Baybekov MK, Popov VD, Cheprasov IM - 2nd rep. And add. M., Metallurgy, 1987, - p. 20-49), taken as the closest analogue - the prototype. The method includes chlorination by pouring a melt of alkali metal chlorides, loading raw materials and a reducing agent onto the melt surface while supplying chlorine and carrying out a chlorination process to obtain a gas-vapor mixture, treating the mixture with titanium tetrachloride pulp above the chloride melt level, draining the spent melt and precipitating solid chlorides and dust from gas-vapor mixture by pouring a melt of alkali metal chlorides, supplying a gas-vapor mixture, treating it with a gas-melt mixture, which is sprayed over the melt m with an inert gas. The gas transporting the melt through a gas lift is nitrogen or dried air supplied through a lance from the bottom of the deposition chamber.
Устройство для получения хлоридов тугоплавких металлов содержит камеру хлорирования, выполненную с футеровкой, подиной, с фурмой для подачи хлора, устройствами для подачи шихты, патрубком для подачи пульпы тетрахлорида титана, патрубком для вывода парогазовой смеси, леткой для слива отработанного расплава, камеру осаждения хлоридов металлов, выполненной с футеровкой, подиной, патрубками для подачи и вывода парогазовой смеси, газлифтом с трубой для ввода инертного газа, двухходовыми полыми стояками и источником инертного газа. A device for producing refractory metal chlorides contains a chlorination chamber made with a lining, a hearth, with a tuyere for supplying chlorine, charge feeding devices, a pipe for feeding pulp of titanium tetrachloride, a pipe for discharging a vapor-gas mixture, a tap for draining the spent melt, a metal chloride deposition chamber made with a lining, a hearth, nozzles for supplying and outputting a gas-vapor mixture, a gas lift with an inert gas inlet pipe, two-way hollow risers and an inert gas source.
Недостатком данных способа и устройства являются то, что за счет пылеуноса от 2,5-5% диоксида титана от веса загружаемой шихты не используется в процессе хлорирования, что ведет к увеличению расхода сырья и снижению степени использования. Кроме того, для поддержания температуры расплава на стадии осаждения в солевом скруббере необходим подогрев, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии. The disadvantage of the data of the method and device is that due to dust removal from 2.5-5% of titanium dioxide by weight of the charge being loaded is not used in the chlorination process, which leads to an increase in the consumption of raw materials and a decrease in the degree of use. In addition, to maintain the temperature of the melt at the deposition stage in a salt scrubber, heating is necessary, which leads to additional energy consumption.
Задача изобретения направлена на повышение степени использования сырья за счет возврата непрохлорированного остатка со стадии осаждения на стадию хлорирования и степени очистки парогазовой смеси за счет полного осаждения хлоридов металлов, а также на снижение затрат на обогрев и обслуживание устройства. The objective of the invention is to increase the degree of use of raw materials by returning non-chlorinated residue from the stage of deposition to the stage of chlorination and the degree of purification of the gas mixture due to the complete deposition of metal chlorides, as well as to reduce the cost of heating and maintenance of the device.
Данная задача решается тем, что предложен способ получения хлоридов тугоплавких металлов, включающий хлорирование путем заливки расплава хлоридов щелочных металлов, загрузки сырья и восстановителя на поверхность расплава с одновременной подачей хлора и проведения процесса хлорирования с получением парогазовой смеси, обработку смеси пульпой тетрахлорида титана над уровнем расплава хлоридов, слив отработанного расплава и осаждение твердых хлоридов и пыли из парогазовой смеси путем заливки расплава хлоридов щелочных металлов, подачу парогазовой смеси, обработку ее газорасплавной смесью, которую распыляют над расплавом с помощью инертного газа, новым является то, что хлорирование и осаждение проводят в сообщающихся между собой по расплаву камерах при поддержании постоянного уровня расплава в течение всего процесса хлорирования и осаждения с одновременной обработкой парогазовой смеси пульпой тетрахлорида титана. This problem is solved by the fact that a method for producing refractory metal chlorides is proposed, including chlorination by pouring a melt of alkali metal chlorides, loading raw materials and a reducing agent onto the melt surface with the simultaneous supply of chlorine and a chlorination process to produce a vapor-gas mixture, processing the mixture with a pulp of titanium tetrachloride above the melt level chlorides, discharge of spent melt and precipitation of solid chlorides and dust from a gas-vapor mixture by pouring a melt of alkali metal chlorides, supply steam-gas mixture, processing it with a gas-melt mixture, which is sprayed over the melt with an inert gas, it is new that chlorination and deposition are carried out in chambers interconnected by the melt while maintaining a constant level of the melt during the entire chlorination and deposition process while simultaneously treating the gas-vapor mixture pulp of titanium tetrachloride.
Кроме того, осаждаемые твердые хлориды непрерывно выводят из камеры осаждения в камеру хлорирования. In addition, the precipitated solid chlorides are continuously withdrawn from the deposition chamber to the chlorination chamber.
Кроме того, инертный газ подают сверху по одной из труб газлифта. In addition, an inert gas is supplied from above through one of the gas lift pipes.
Кроме того, расход инертного газа через газлифт составляет 15-150 м3/час.In addition, the inert gas flow through the gas lift is 15-150 m 3 / h.
Способ осуществляется с помощью устройства для получения хлоридов тугоплавких металлов, содержащего камеру хлорирования, выполненную с футеровкой, подиной, с фурмой для подачи хлора, устройствами для подачи шихты, патрубком для подачи пульпы тетрахлорида титана, патрубком для вывода парогазовой смеси, леткой для слива отработанного расплава, камеру осаждения хлоридов металлов, выполненной с футеровкой, подиной, патрубками для подачи и вывода парогазовой смеси, газлифтом с трубой для ввода инертного газа, двухходовыми полыми стояками и источником инертного газа, новым является то, что камера хлорирования и камера осаждения хлоридов объединены общей подиной с наклоном в сторону камеры хлорирования и выполнены с проемом для циркуляции расплава, газлифты размещены в футеровке камеры осаждения с противоположных сторон и выполнены в виде двух труб, одна труба для ввода инертного газа соединена сверху с источником инертного газа, нижний конец ее выполнен с изгибом и размещен напротив второй трубки для подъема газорасплавной смеси. The method is carried out using a device for producing refractory metal chlorides containing a chlorination chamber made with a lining, a hearth, with a tuyere for supplying chlorine, charge feeding devices, a pipe for feeding pulp of titanium tetrachloride, a pipe for discharging a vapor-gas mixture, a tap for draining the spent melt a metal chloride deposition chamber made with a lining, a hearth, nozzles for supplying and outputting a gas-vapor mixture, a gas lift with an inert gas inlet pipe, two-way hollow risers and a source of inert gas, new is that the chlorination chamber and the chloride deposition chamber are united by a common hearth with a slope towards the chlorination chamber and are made with an opening for melt circulation, gas lifts are placed in the lining of the deposition chamber from opposite sides and are made in the form of two pipes, one pipe for introducing inert gas it is connected from above to a source of inert gas, its lower end is made with a bend and placed opposite the second tube for lifting the gas-melt mixture.
Кроме того, трубы газлифта выполнены разных диаметров. In addition, gas lift pipes are made of different diameters.
Кроме того, соотношение диаметров труб газлифта равно 1 : (1,8-1,9). In addition, the ratio of the diameters of the gas lift pipes is 1: (1.8-1.9).
Кроме того, угол наклона подины равен 30-40o.In addition, the angle of the hearth is 30-40 o .
Кроме того, камера осаждения хлоридов снабжена отбойником, размещенным на стояках. In addition, the chloride deposition chamber is equipped with a chimney placed on risers.
Кроме того, патрубки для подачи и вывода парогазовой смеси и патрубки подачи пульпы тетрахлорида титана размещены в полых стояках. Кроме того, патрубки для подачи пульпы тетрахлорида титана снабжены разбрызгивающим устройством. In addition, the nozzles for supplying and discharging the vapor-gas mixture and the nozzles for feeding the pulp of titanium tetrachloride are placed in hollow risers. In addition, the nozzles for feeding the pulp of titanium tetrachloride are equipped with a spray device.
Выполнение камеры хлорирования и камеры осаждения в виде сообщающихся сосудов с общей подиной, наклоненной в сторону камеры хлорирования под углом 30-40o, позволяет снизить затраты на обслуживание отдельных камер, повысить степень использования сырья за счет возврата осадка из камеры осаждения в камеру хлорирования.The implementation of the chlorination chamber and the deposition chamber in the form of communicating vessels with a common hearth, inclined towards the chlorination chamber at an angle of 30-40 o , can reduce the maintenance costs of individual chambers, increase the degree of utilization of raw materials by returning sediment from the deposition chamber to the chlorination chamber.
Размещение газлифтов в камере осаждения и выполнение каждого лифта в виде трубы для подачи инертного газа и трубы для разбрызгивания газорасплавной смеси разных диаметров при соотношении 1:(1,8-1,9), форма выполнения трубы для подачи инертного газа позволяют полнее осаждать хлориды металлов и тем самым повысить степень очистки парогазовой смеси. Placement of gas lifts in the deposition chamber and the execution of each elevator in the form of an inert gas supply pipe and a pipe for spraying a gas-melt mixture of different diameters with a ratio of 1: (1.8-1.9), the shape of the inert gas supply pipe allows more complete precipitation of metal chlorides and thereby increase the degree of purification of the gas mixture.
Проведение дополнительной обработки парогазовой смеси пульпой тетрахлорида титана в камере осаждения и размещение в полых стояках камеры осаждения разбрызгивающих устройств пульпы тетрахлорида титана позволяет более полно осаждать хлориды металлов из парогазовой смеси. The additional treatment of the vapor-gas mixture with a pulp of titanium tetrachloride in the deposition chamber and the placement in the hollow risers of the deposition chamber of the spraying devices of titanium tetrachloride pulp allows more complete precipitation of metal chlorides from the vapor-gas mixture.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта - способа получения хлоридов тугоплавких металлов, так и для объекта - устройства для осуществления способа, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов-прототипов как для способа, так и для устройства - как наиболее близких по совокупности признаков аналогов, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and identification of sources containing information about analogues of the claimed group of inventions both for an object - a method for producing refractory metal chlorides, and for an object - a device for implementing the method, allowed to establish that the applicant did not find analogues for both the method and the device of the claimed group, characterized by signs that are identical (identical) to all essential signs as BA, and devices of the claimed group of inventions. The determination from the list of identified analogs of the prototypes for both the method and the device, which are the closest in the totality of the characteristics of analogues, allowed to identify the set of essential distinguishing features for each of the claimed objects of the group set forth in the claims in relation to the technical result perceived by the applicant. Therefore, each of the objects of the group of inventions meets the condition of "novelty."
Для проверки соответствия каждого объекта заявленной группы изобретений условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранных прототипов признаками для каждого объекта заявленной группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявленной группы изобретений не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата. Следовательно, каждый из объектов заявленной группы соответствует условию "изобретательский уровень". To verify the compliance of each object of the claimed group of inventions with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the selected prototypes for each object of the claimed group of inventions. The search results showed that each object of the claimed group of inventions does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of each of the objects of the claimed group of inventions on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art. Therefore, each of the objects of the claimed group meets the condition of "inventive step".
На фиг. 1,2,3 показано устройство для получения хлоридов тугоплавких металлов. Устройство состоит из камеры хлорирования 1, выполненной из футеровки 2, подины 3, фурмы для подачи хлора 4, устройства для подачи шихты 5, патрубка для загрузки пульпы тетрахлорида титана 6, патрубка для вывода парогазовой смеси 7, летки для слива отработанного расплава 8; из камеры осаждения 9, футеровки 10, общей подины камеры 11, проема 12 между камерами 1 и 9, патрубка для подачи парогазовой смеси 13, патрубка для отвода парогазовой смеси 14, стояков 15 для прохождения парогазовой смеси, патрубков 16 для подачи пульпы тетрахлорида титана, размещенных в стояках 15, устройства для разбрызгивания пульпы тетрахлорида титана 17, отбойника 18, трубы газлифта 19 для подачи инертного газа, выполненной с изгибом и размещенной напротив трубы для подъема газорасплавной смеси, источника инертного газа 20, газлифта 21 для подъема газорасплавной смеси. In FIG. 1,2,3 shows a device for producing refractory metal chlorides. The device consists of a chlorination chamber 1 made of a lining 2, a hearth 3, a tuyere for supplying chlorine 4, a device for supplying a charge 5, a pipe for loading the pulp of titanium tetrachloride 6, a pipe for discharging a gas-vapor mixture 7, letki for draining the spent melt 8; from the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Футерованную шахту 1 предварительно разогревают до температуры 300-550oC. Затем в камеру хлорирования 1 и камеру осаждения 9 заливают расплав хлоридов щелочных металлов (отработанный электролит магниевых электролизеров, %: KCl 50-80, NaCl 5-10, CaCl2 8-10, MgCl2 4-5) до уровня, необходимого для погружения в расплав графитовых электродов для нагрева расплава. После этого осуществляют нагрев расплава до 650-700oC при барботировании воздухом путем подачи через фурмы 4. Расплав накапливают до уровня рабочей зоны подгрузкой хлоридов щелочных металлов и кокса. Уровень расплава в камерах составляет 4-4,5 м. Расплав циркулирует вдоль общей подины 11 через проем 12 между камерами 1 и 9, создавая постоянный уровень расплава в камерах. Тепло с поверхности электродов с целью исключений выхода их из строя снимают подачей воды через охлаждаемые штанги. Оптимальный состав расплава для хлорирования, мас.%: TiO2 1,5-5; C 2-5; NaCl 15-20; KCl 30-40; MgCl2 10-20, CaCl2 не более 5-10; SiO2 не более 3-6; Al2O3 не более 3-6; хлориды железа не более 10-12.The lined shaft 1 is preheated to a temperature of 300-550 o C. Then, a melt of alkali metal chlorides is poured into the chlorination chamber 1 and deposition chamber 9 (spent electrolyte of magnesium electrolysis cells,%: KCl 50-80, NaCl 5-10, CaCl 2 8-10 , MgCl 2 4-5) to the level necessary for immersion of graphite electrodes in the melt for heating the melt. After that, the melt is heated to 650-700 o C while sparging with air by feeding through tuyeres 4. The melt is accumulated to the level of the working zone by loading alkali metal chlorides and coke. The melt level in the chambers is 4-4.5 m. The melt circulates along the
При достижении рабочего уровня расплава в камере хлорирования 1 и в камере осаждения 2 и заданной температуры по фурмам 4 подают хлоргаз под давлением 50 кПа и через устройство для подачи титансодержащей шихты 5 подают приготовленную заранее титансодержащую шихту состава, мас.%: титановый шлак (содержание TiO2 50-70); углеродсодержащий материал (содержание углерода 10-30), хлорид натрия 10-20, остальное - примеси; или титановый шлак с содержанием TiO2 50-70, углеродсодержащий материал с содержанием углерода 10-30, отработанный электролит с содержанием хлориона 4,5-8, остальное - примеси. В зоне распределения хлора происходит интенсивное перемешивание расплава и хлора, дробление газового потока на мелкие пузырьки, однородное насыщение расплава хлором. В процессе хлорирования низколетучие и химически активные хлориды переходят в расплав, образуя в нем связанные комплексы, а летучие (тетрахлорид титана и кремния) и образующиеся в процессе хлорирования газы (CO, Cl, HCl, COCl2 и др.) - парогазовая смесь обрабатывают над поверхностью расплава пульпой тетрахлорида титана, подаваемой с системы конденсации через патрубок 6 для подачи пульпы тетрахлорида титана. Через летки для слива расплава 8 осуществляют слив расплава из шахты хлоратора по мере накопления. Парогазовая смесь состава, мас.%: TiCl4 63,8; SiCl4 1,0; AlCl3 1,9; FeCl3 0,3; FeCl2 0,3; N2 9,4; CO2 21; прочие газообразные вещества 0,37; твердые вещества 1,7 (в виде частичек диоксида титана и углерода) через патрубок вывода парогазовой смеси 7 и патрубок ввода парогазовой смеси 13 поступает в камеру осаждения 9 в стояк 15, в котором размещен патрубок 16 для подачи пульпы тетрахлорида титана и разбрызгивающее устройство 17. Парогазовую смесь вновь обрабатывают пульпой тетрахлорида титана и затем путем разбрызгивания газорасплавной смеси через трубу 21 газлифта обрабатывают расплавом хлоридов щелочных металлов. Газлифт выполнен в виде двух труб с соотношением диаметров, равным 1:(1,8-1,9), размещен в футеровке 10 камеры 9 с двух сторон и работает следующим образом. Труба 19 для подачи инертного газа, например азота или воздуха, подсоединена к источнику инертного газа 20, в нижней части труба выполнена с изгибом и размещена напротив трубы 21 для подъема газорасплавной смеси. Через трубу 21 подают инертный газ, например азот или воздух, сверху вниз при суммарном расходе газа 15-150 м3/час. Расход газа регулируют воздуходувками отдельными вентилями и контролируют ротаметром. Газ, проходя в нижней части камеры осаждения через расплав хлоридов металлов, образует газорасплавную смесь, которая поступает в трубу 21 для подъема. Газорасплавная смесь, поднимаясь вверх по трубе и ударяясь об отбойник 18, разбрызгивается в верхней части трубы газлифта, вступая во взаимодействие с хлоридами и осуществляя очистку парогазовой смеси от хлоридов железа и алюминия. Производительность газлифта 5-10 тонн в час. Очищенная парогазовая смесь от хлоридов железа и алюминия через патрубок 14 поступает в дальнейшую систему конденсации.When the working level of the melt is reached in the chlorination chamber 1 and in the deposition chamber 2 and the specified temperature, chlorine gas is supplied via tuyeres 4 at a pressure of 50 kPa and a pre-prepared titanium-containing charge composition, wt.%: Titanium slag (TiO content) is supplied through a device for supplying a titanium-containing charge 5 2 50-70); carbon-containing material (carbon content 10-30), sodium chloride 10-20, the rest is impurities; or titanium slag with a TiO 2 content of 50-70, a carbon-containing material with a carbon content of 10-30, spent electrolyte with a chloride content of 4.5-8, the rest is impurities. Intensive mixing of the melt and chlorine takes place in the chlorine distribution zone, the gas stream is crushed into small bubbles, and the melt is uniformly saturated with chlorine. In the process of chlorination, low-volatile and chemically active chlorides pass into the melt, forming bound complexes in it, and volatile (titanium tetrachloride and silicon) gases formed during the chlorination process (CO, Cl, HCl, COCl 2 , etc.) are treated with a vapor-gas mixture the surface of the melt with a pulp of titanium tetrachloride supplied from the condensation system through the pipe 6 for feeding the pulp of titanium tetrachloride. Through the slots for draining the melt 8, the melt is drained from the chlorinator mine as it accumulates. The gas-vapor mixture of the composition, wt.%: TiCl 4 63.8; SiCl 4 1.0; AlCl 3 1.9; FeCl 3 0.3; FeCl 2 0.3; N 2, 9.4;
Таким образом, данный способ и устройство для получения хлоридов тугоплавких металлов позволяют повысить степень извлечения сырья, снизить затраты на обслуживание устройства, снизить затраты на электроэнергию. Thus, this method and device for producing refractory metal chlorides can increase the degree of extraction of raw materials, reduce the cost of maintaining the device, reduce the cost of electricity.
Claims (11)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2172785C1 true RU2172785C1 (en) | 2001-08-27 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2220216C1 (en) * | 2002-05-28 | 2003-12-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Titanium-containing charge for chlorination |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU361213A1 (en) * | 1970-03-23 | 1972-12-07 | ACUTE I | |
| US3977864A (en) * | 1973-09-18 | 1976-08-31 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for selectively chlorinating the titanium content of titaniferous materials |
| SU539838A1 (en) * | 1969-05-13 | 1976-12-25 | Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности | Method of producing titanium tetrachloride |
| US4310495A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-12 | Scm Corporation | Low-temperature fluid-bed chlorination of titaniferous ore |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU539838A1 (en) * | 1969-05-13 | 1976-12-25 | Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности | Method of producing titanium tetrachloride |
| SU361213A1 (en) * | 1970-03-23 | 1972-12-07 | ACUTE I | |
| US3977864A (en) * | 1973-09-18 | 1976-08-31 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for selectively chlorinating the titanium content of titaniferous materials |
| US4310495A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-12 | Scm Corporation | Low-temperature fluid-bed chlorination of titaniferous ore |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАЙБЕКОВ М.К. и др. Производство четыреххлористого титана. - М.: Металлургия, 1987, с.29-49. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2220216C1 (en) * | 2002-05-28 | 2003-12-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Titanium-containing charge for chlorination |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101790743B1 (en) | Metal chlorides and metals obtained from metal oxide containing materials | |
| KR890003663B1 (en) | Ladle for the chlorination of al alloys for removing mg | |
| NO850332L (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF ANNUAL ALUMINUM CHLORIDE | |
| NO874820L (en) | MANUFACTURE OF MG METAL. | |
| KR20080011157A (en) | Operation of iron oxide recovery furnace for energy saving, volatile metal removal and slag control | |
| CA1159261A (en) | Method and apparatus for the pyrometallurgical recovery of copper | |
| JP2010514939A (en) | Thermal carbon method | |
| JP4430287B2 (en) | Titanium tetrachloride production equipment | |
| RU2172785C1 (en) | Method of production of chlorides of refractory metals and device for method embodiment | |
| NO134588B (en) | ||
| RU2186878C2 (en) | Method of preparation of chloro-magnesium raw material for electrolysis and device for method embodiment | |
| RU2146650C1 (en) | Method of refining silicon and its alloys | |
| US7556667B2 (en) | Low carbon aluminum production method using single furnace carbothermic reduction operated in batch mode | |
| RU2165887C1 (en) | Method of production of ahydrous carnallite and device for method embodiment | |
| NO126986B (en) | ||
| WO2012064220A1 (en) | Method for producing aluminium by metallothermic reduction of trichloride with magnesium and apparatus for carrying out said method | |
| JP5198741B2 (en) | Converter exhaust gas treatment equipment | |
| RU2331680C2 (en) | Method of chlorinating polymetallic niobium-tantalum containing raw material and device for implementing method | |
| RU2165567C1 (en) | Device for chlorination of titanium-containing raw material in melt of metal chlorides | |
| RU2095313C1 (en) | Rare metal chloride production plant | |
| EP0105542A1 (en) | Process for producing metallic chlorides | |
| CN217868964U (en) | Bottom-blowing smelting furnace capable of reducing copper content in slag | |
| RU2754213C1 (en) | Method for obtaining anhydrous carnallite and processing line for implementation thereof | |
| RU2847924C1 (en) | Method for processing pulp products forming in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxitricholoride, and installation for its implementation | |
| JP2009502708A (en) | Carbothermic method |