RU2588976C1 - Method of processing titanium scrap - Google Patents
Method of processing titanium scrap Download PDFInfo
- Publication number
- RU2588976C1 RU2588976C1 RU2014149014/02A RU2014149014A RU2588976C1 RU 2588976 C1 RU2588976 C1 RU 2588976C1 RU 2014149014/02 A RU2014149014/02 A RU 2014149014/02A RU 2014149014 A RU2014149014 A RU 2014149014A RU 2588976 C1 RU2588976 C1 RU 2588976C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- tetrachloride
- scrap
- carbon tetrachloride
- reactor
- Prior art date
Links
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 18
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- ULQKBAFUVJFPPF-UHFFFAOYSA-L oxygen(2-);titanium(4+);dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[O-2].[Ti+4] ULQKBAFUVJFPPF-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract 2
- 229910010416 TiO(OH)2 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 19
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000012320 chlorinating reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 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
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургической и химической областям промышленности. В частности, оно может быть использовано для интенсификаций переработки отходов производства титана и утилизации отработавших изделий, изготовленных из титана и его сплавов (лома).The invention relates to the metallurgical and chemical industries. In particular, it can be used to intensify the processing of titanium production wastes and utilize waste products made from titanium and its alloys (scrap).
Известно большое количество работ, посвященных получению тетрахлорида титана и диоксида титана путем хлорирования сырья (рутила и ильменита) как части технологии производства титана. Титаносодержащий лом можно отнести к титановым концентратам, которые при хлорировании с одновременным введением в процесс углерода практически перерабатываются нацело (Химическая технология титана. / В.А.Резниченко, B.C. Устинов, И.А. Карязин и др.. М.: Наука, 1983, с. 45).A large number of works are known devoted to the production of titanium tetrachloride and titanium dioxide by chlorination of raw materials (rutile and ilmenite) as part of titanium production technology. Titanium-containing scrap can be attributed to titanium concentrates, which, when chlorinated with simultaneous introduction of carbon into the process, are practically completely processed (Chemical Technology of Titanium. / V.A. Reznichenko, BC Ustinov, I.A. Karyazin et al., M .: Nauka, 1983 , p. 45).
Однако неизвестны способы по переработке титанового твердого лома способом газообразного хлорирования.However, methods for processing titanium solid scrap by a gaseous chlorination method are unknown.
Так как в предлагаемом изобретении происходят процессы, аналогичные процессам коррозии при воздействии внешних факторов на титан и его сплавы, будем рассматривать их как аналоги изобретения с учетом того, что вредные условия при корродировании станут полезными при переработке титанового лома.Since the processes of the present invention are similar to those of corrosion under the influence of external factors on titanium and its alloys, we will consider them as analogues of the invention, taking into account that harmful conditions during corrosion will become useful in the processing of titanium scrap.
Известны способы влияния некоторых внешних факторов на корродирование титана и его сплавов (Г.Г. Улиг, Р.У. Реви. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику: Пер. с англ. / Под ред. A.M. Сухотина. - Л.: Химия, 1989, с. 372-377).Known methods for the influence of some external factors on the corrosion of titanium and its alloys (GG Ulig, RW Revi. Corrosion and its control. Introduction to corrosion science and technology: Translated from English / Ed. AM Sukhotin. - L .: Chemistry, 1989, p. 372-377).
Например, титан значительно корродирует в концентрированных горячих растворах гидроксида натрия и пероксида водорода (NaOH и Н2О2), более 50 мм/год или 696 г/м3·сут, в кипящих растворах HCl и H2SO4 (114 мм/год в 10% HCl).For example, titanium significantly corrodes in concentrated hot solutions of sodium hydroxide and hydrogen peroxide (NaOH and Н 2 О 2 ), more than 50 mm / year or 696 g / m 3 · day, in boiling solutions of HCl and H 2 SO 4 (114 mm / year in 10% HCl).
При наличии на поверхности титана и его сплава с содержанием 6% Al и 4% V возникает коррозионное растрескивание под напряжением.In the presence on the surface of titanium and its alloy with a content of 6% Al and 4% V, stress corrosion cracking occurs.
В результате проникновения в титан водорода при температуре выше 80°С происходит охрупчивание титана. В горячих концентрированных растворах хлорида кальция и других сходных средах наблюдается питтинговая коррозия. В дымящей азотной кислоте при комнатной температуре в течение 3…16 часов происходит межкристаллитная коррозия.As a result of the penetration of hydrogen into titanium at temperatures above 80 ° C, titanium embrittlement occurs. In hot concentrated solutions of calcium chloride and other similar media, pitting corrosion is observed. In fuming nitric acid at room temperature for 3 ... 16 hours, intergranular corrosion occurs.
Во всех приведенных выше аналогах отсутствует изучение влияния на процесс корродирования такого внешнего фактора, как приложение к титановому лому потенциала более 6000 В.In all the above analogs, there is no study of the influence of such an external factor as the application of a potential of more than 6000 V. to the titanium scrap bar.
Известен способ переработки титанового скрапа электролитическим рафинированием (Химическая технология титана. / В.А.Резниченко, B.C. Устинов, И.А. Карязин и др. М.: Наука, 1983, с. 191). При этом большое значение имеет однородность титанового скрапа по составу. Если компонентами титановых сплавов являются легирующие, которые по своим химическим свойствам близки титану (алюминий, марганец, ванадий), то рекомендуется лом из таких сплавов просто переплавлять, не стремясь к разделению компонентов.A known method of processing titanium scrap by electrolytic refining (Chemical technology of titanium. / V.A. Reznichenko, B.C. Ustinov, I.A. Karyazin, etc. M .: Nauka, 1983, p. 191). Moreover, the uniformity of titanium scrap in composition is of great importance. If the components of titanium alloys are alloying alloys, which are similar in their chemical properties to titanium (aluminum, manganese, vanadium), it is recommended that scrap from such alloys be simply remelted, not trying to separate the components.
Однако в этом случае требуется высокая культура сбора скрапа, его сортировки и хранения, а также тщательная подготовка анодного материала перед загрузкой в электролизер. Эти условия считаются недостатком способа.However, in this case, a high culture of scrap collection, sorting and storage, as well as careful preparation of the anode material before loading into the cell is required. These conditions are considered a disadvantage of the method.
Таким образом, указанный выше способ неприменим к титановому лому неоднородного состава.Thus, the above method is not applicable to a titanium scrap of a heterogeneous composition.
Известен титанотермический способ приготовления электролита для промышленного процесса электролитического рафинирования путем восстановления тетрахлорида титана металлическим титаном в присутствии твердых или расплавленных хлоридов щелочных металлов (Химическая технология титана. / В.А.Резниченко, B.C. Устинов, И.А. Карязин и др.. М.: Наука, 1983, с. 187). По второму варианту температура восстановления не превышает 700°С. Процесс ведут в реторте из нержавеющей стали высотой 1,7 м, диаметром 0,8 м. На решетку реторты через герметический бункер загружают металлический титан (главным образом отходы) и соли (NaCl, KCl). Шихту разогревают до 850-900°С под вакуумом и в нее подают TiCl4, который при взаимодействии с титаном образует низшие хлориды, сплавляющиеся с хлоридами щелочных металлов. По окончании процесса температуру поднимают до 850-900°С и расплав посредством создания над его поверхностью избыточного давления аргона передавливают в электролизер. Недостатком данного способа является то, что используют присадку только в виде металлического титана, а не из титановых сплавов неизвестного состава, которые встречаются в титановом ломе.A known titanothermal method for the preparation of an electrolyte for the industrial process of electrolytic refining by reducing titanium tetrachloride with metallic titanium in the presence of solid or molten alkali metal chlorides (Chemical technology of titanium. / V.A. Reznichenko, BC Ustinov, I.A. Karyazin and others .. M. : Science, 1983, p. 187). In the second embodiment, the reduction temperature does not exceed 700 ° C. The process is conducted in a stainless steel retort 1.7 m high, 0.8 m in diameter. Metallic titanium (mainly waste) and salts (NaCl, KCl) are loaded onto the retort grate through an airtight hopper. The mixture is heated to 850-900 ° C under vacuum and TiCl 4 is fed into it, which, when reacted with titanium, forms lower chlorides that melt with alkali metal chlorides. At the end of the process, the temperature is raised to 850-900 ° C and the melt is squeezed into the electrolyzer by creating excessive argon pressure above its surface. The disadvantage of this method is that they use the additive only in the form of metallic titanium, and not from titanium alloys of unknown composition, which are found in titanium scrap.
Известен способ определения скорости коррозии титана в условиях комнатной температуры при воздействии на него сухого хлора. Титан в этих условиях корродирует со скоростью более 10 г/(м2·ч) (Коррозия конструкционных материалов. Газы и неорганические кислоты: Справ. изд.: В двух книгах. Кн. 1. Газы и фреоны / В.В.Батраков, В.П.Батраков, Л.Н. Пивоварова, В.В.Соболь. - М.: Металлургия, 1990. - С. 184). Недостатком данного способа является ограниченность температурных условий и отсутствие данных по воздействию других хлорагентов на скорость коррозии титана.A known method for determining the corrosion rate of titanium at room temperature when exposed to dry chlorine. Under these conditions, titanium corrodes at a speed of more than 10 g / (m 2 · h) (Corrosion of structural materials. Gases and inorganic acids: Ref. Ed .: Two books. Book 1. Gases and freons / VV Batrakov, V.P. Batrakov, L.N. Pivovarova, V.V. Sobol. - M .: Metallurgy, 1990. - P. 184). The disadvantage of this method is the limited temperature conditions and the lack of data on the effects of other chlorinating agents on the corrosion rate of titanium.
Известен «Способ контроля стойкости стальных изделий против локальной коррозии» (Патент РФ №2362142, МПК G01N 17/02), заключающийся в том, что от стальных изделий отбирают пробы, изготавливают образцы со специально подготовленной поверхностью. Поверхность обрабатывают электрохимическим методом в потенциодинамическом режиме реактивом, содержащим ионы хлора. Концентрацию ионов хлора в растворе поддерживают 10-30 г/л, потенциал изменяют со скоростью 1,2-2,5 В/час в интервале от (650-500) мВ до (350-250) в прямом, а затем в обратном направлении, фиксируя зависимость плотности тока от потенциала. О коррозионной стойкости судят по электрохимическим характеристикам стали, определяемым из полученной зависимости.The well-known "Method of controlling the resistance of steel products against local corrosion" (RF Patent No. 2362142, IPC G01N 17/02), which consists in the fact that samples are taken from steel products, samples are made with a specially prepared surface. The surface is treated with an electrochemical method in potentiodynamic mode with a reagent containing chlorine ions. The concentration of chlorine ions in the solution is maintained at 10-30 g / l, the potential is changed at a speed of 1.2-2.5 V / h in the range from (650-500) mV to (350-250) in the forward and then in the opposite direction fixing the dependence of current density on potential. Corrosion resistance is judged by the electrochemical characteristics of steel, determined from the obtained dependence.
Так как в данном способе используют ограниченные условия процесса корродирования: только нормальная температура; только в водном агрессивном растворе; при низком потенциале, - то данный способ не позволяет определять степень корродирования металлов при экстремальных повышенных температурах и высоком электрическом потенциале.Since this method uses limited conditions of the corrosion process: only normal temperature; only in aqueous aggressive solution; at low potential, then this method does not allow to determine the degree of corrosion of metals at extreme elevated temperatures and high electric potential.
Наиболее близким к предлагаемому способу (прототипом) является способ влияния внешних факторов на степень коррозии титана и его сплавов, описанный в ст.: «Механизм и кинетические параметры газовой коррозии титанового сплава ВТ6 в тетрахлориде углерода» / В.Ф. Горюшкин, Ю.В. Бендре, С.А. Зенцова и др. // Вестник СибГИУ. - 2014 - №2(8), с. 40-43.Closest to the proposed method (prototype) is the method of influence of external factors on the degree of corrosion of titanium and its alloys, described in the article: "The mechanism and kinetic parameters of gas corrosion of titanium alloy VT6 in carbon tetrachloride" / V.F. Goryushkin, Yu.V. Bendre, S.A. Zentsova et al. // Vestnik SibGIU. - 2014 - No. 2 (8), p. 40-43.
Этот способ заключается в том, что в нагретый до температуры от 673 до 773 К реактор помещают образцы титанового сплава марки ВТ6 в виде дисков диаметром 19-20 мм и толщиной 1-4 мм на кварцевой лодочке, подкладывая под них углеродное волокно. Далее пропускают через реактор пары тетрахлорида углерода с контролируемой скоростью и выдерживают в таких условиях от одного до пяти часов. После охлаждения в реакторе образцы извлекают из реактора, удаляют механическим путем графитную пленку, образовавшуюся на образцах, взвешивают и обмеряют, как это делалось до эксперимента, и производят расчеты количества титана, перешедшего из сплава в парообразный тетрахлорид титана, и скорость коррозии.This method consists of placing samples of VT6 grade titanium alloy in the form of disks with a diameter of 19-20 mm and a thickness of 1-4 mm on a quartz boat in a reactor heated to a temperature of 673 to 773 K and placing carbon fiber under them. Next, carbon tetrachloride vapors are passed through the reactor at a controlled speed and incubated for one to five hours under such conditions. After cooling in the reactor, the samples are removed from the reactor, the graphite film formed on the samples is mechanically removed, weighed and measured, as was done before the experiment, and the amount of titanium transferred from the alloy to the vaporous titanium tetrachloride and the corrosion rate are calculated.
В данном способе только одного повышения температуры, которое вызывает усиление коррозии, недостаточно для ускорения процесса.In this method, only one temperature increase, which causes increased corrosion, is not enough to speed up the process.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является интенсификация взаимодействия титанового лома с тетрахлоридом углерода и полного извлечения титана из лома в виде тетрахлорида титана, раствора тетрахлорида титана с тетрахлоридом углерода и диоксида титана.The technical result of the invention is the intensification of the interaction of titanium scrap with carbon tetrachloride and the complete extraction of titanium from scrap in the form of titanium tetrachloride, a solution of titanium tetrachloride with carbon tetrachloride and titanium dioxide.
Для достижения технического результата в нагретый до температуры от 673 до 773 К реактор помещают титановый лом на кварцевой лодочке, подкладывая под него углеродное волокно, далее пропускают через реактор пары тетрахлорида углерода с контролируемой скоростью, а в течение пропускания паров тетрахлорида углерода через реактор к лому подводят потенциал величиной более 6000 В любого (положительного или отрицательного) знака через углеродное волокно. При этом вторую клемму источника напряжения оставляют ни с чем не соединенной. В таких условиях проводят извлечение титана из лома. Извлеченный из лома тетрахлорид титана конденсируют совместно с избыточным тетрахлоридом углерода и получают раствор (TiCl4-CCl4). Затем способом возгонки отделяют тетрахлорид титана от тетрахлорида углерода, который барботируют влажным воздухом с выпадением в осадок дигидроксид-оксида титана [TiO(OH)2]. Твердый дигидроксид-оксид титана [TiO(OH)2] прокаливают при температуре 873…973 К и получают диоксид титана (TiO2).To achieve a technical result, titanium scrap is placed in a reactor heated to a temperature from 673 to 773 K on a quartz boat, placing carbon fiber under it, then carbon tetrachloride vapors are passed through the reactor at a controlled speed, and during passage of carbon vapors of carbon tetrachloride through the reactor, potential greater than 6000 V of any (positive or negative) sign through carbon fiber. In this case, the second terminal of the voltage source is left unconnected. Under such conditions, titanium is extracted from the scrap. The titanium tetrachloride recovered from the scrap is condensed together with the excess carbon tetrachloride to give a solution (TiCl 4 -Ccl 4 ). Then, titanium tetrachloride is separated from the carbon tetrachloride by sublimation, which is bubbled with moist air to precipitate titanium dihydroxide oxide [TiO (OH) 2 ]. Solid titanium dihydroxide oxide [TiO (OH) 2 ] is calcined at a temperature of 873 ... 973 K to obtain titanium dioxide (TiO 2 ).
Эксперименты на ломе из чистого титана и на сплаве титана показали, что при подаче потенциала в 6000 В интенсивность реакции увеличивается в 2-4 раза и, соответственно, увеличивается производительность процесса.Experiments on scrap from pure titanium and on titanium alloy showed that when a potential of 6000 V is applied, the reaction intensity increases 2-4 times and, accordingly, the process productivity increases.
Показываем один из экспериментов с применением способа переработки титанового лома на шлифованных образцах из сплава ВТ6 в виде дисков диаметром 19-20 мм и толщиной 1-4 мм в количестве 8 шт.We show one of the experiments using the method of processing titanium scrap on polished samples of VT6 alloy in the form of disks with a diameter of 19-20 mm and a thickness of 1-4 mm in the amount of 8 pcs.
Образцы выдерживали в герметичном кварцевом реакторе в потоке паров тетрахлорида углерода при температуре 673 К в течение четырех часов. К образцам подводили отрицательный потенциал величиной 6000 В от источника напряжения постоянного тока, используя в качестве проводника углеродное волокно, на которое укладывались образцы, помещаемые в реактор. При этом положительную клемму источника напряжения в 6000 В ни с чем не соединяли.The samples were kept in a sealed quartz reactor in a vapor stream of carbon tetrachloride at a temperature of 673 K for four hours. A negative potential of 6000 V from the DC voltage source was applied to the samples, using carbon fiber as a conductor, onto which the samples placed in the reactor were placed. At the same time, the positive terminal of a 6000 V voltage source was not connected to anything.
Титан образцов вступал в химическое взаимодействие с хлорагентом с образованием на поверхности образцов пористой незащитной пленки аморфного углерода и паров тетрахлорида титана, которые потоком выносились из горячей зоны и конденсировались на выходе в специальном резервуаре в смеси с избыточным тетрахлоридом углерода, не вступившим во взаимодействие с титаном:The titanium of the samples entered into chemical interaction with a chlorine agent with the formation on the surface of the samples of a porous non-protective film of amorphous carbon and titanium tetrachloride vapors, which were removed from the hot zone by a stream and condensed at the outlet in a special tank mixed with excess carbon tetrachloride that did not interact with titanium:
Tiтв+CCl4пар→Ств+TiCl4пар.Ti TV + CCl 4pairs → C TV + TiCl 4pairs
Скорость реакции хлорирования, которую оценивали гравиметрическим методом, по потере массы образцов в условиях опыта оказалась равной
За время хлорирования в емкости для сбора конденсата образовалось около 10 мл раствора TiCl4-CCl4, которые, как известно, неограниченно растворимы друг в друге. Для отделения тетрахлорида титана от тетрахлорида углерода применяли возгонку раствора (TiCl4-CCl4).During chlorination, about 10 ml of a TiCl 4 -CCl 4 solution was formed in the condensate collecting tank, which, as you know, is unlimitedly soluble in each other. To separate titanium tetrachloride from carbon tetrachloride, sublimation of a solution (TiCl 4 —CCl 4 ) was used.
Затем очищенный конденсат тетрахлорида титана перелили из емкости в стакан и в течение 0,5 ч барботировали при комнатной температуре, пропуская через него влажный воздух для выделения осадка дигидроксида-оксида титана TiO(ОН)2, образующегося в результате химического взаимодействия тетрахлорида титана с водой:Then, the purified condensate of titanium tetrachloride was transferred from a container to a glass and bubbled at room temperature for 0.5 h, passing moist air through it to separate a precipitate of titanium dihydroxide oxide TiO (ОН) 2 resulting from the chemical interaction of titanium tetrachloride with water:
ТiСl4ж+3Н2Опар→TiO(ОН)2тв+4НСlгаз.TiCl 4zh + 3H 2 O steam → TiO (OH) 2tv + 4CHl gas .
Масса отфильтрованного и высушенного осадка оказалась равной 3,6 г.The mass of filtered and dried precipitate was 3.6 g.
Осадок прокалили на воздухе при 773 К в течение 0,5 ч и получили 2,9 г диоксида титана.The precipitate was calcined in air at 773 K for 0.5 h and 2.9 g of titanium dioxide were obtained.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149014/02A RU2588976C1 (en) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | Method of processing titanium scrap |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014149014/02A RU2588976C1 (en) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | Method of processing titanium scrap |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2588976C1 true RU2588976C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56370871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014149014/02A RU2588976C1 (en) | 2014-12-04 | 2014-12-04 | Method of processing titanium scrap |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2588976C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU178489U1 (en) * | 2017-07-06 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | DEVICE FOR PROCESSING TITANIUM SCRUB |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU188674A1 (en) * | ||||
| FR2325721A1 (en) * | 1975-09-24 | 1977-04-22 | Quebec Iron & Titanium Corp | CHLORINATION OF TITANIUM SLAGS |
| GB2105696A (en) * | 1981-09-12 | 1983-03-30 | Kronos Titan Gmbh | Process for the production of a nearly aluminum chloride-free titanium tetrachloride from titaniferous raw materials containing aluminum compounds |
| SU1589572A1 (en) * | 1988-08-24 | 1999-05-20 | Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана | METHOD OF PROCESSING WASTE TITANIUM ALLOYS |
| RU2273604C2 (en) * | 2004-06-07 | 2006-04-10 | Корюшин Александр Порфирьевич | Titanium tetrachloride preparation process |
-
2014
- 2014-12-04 RU RU2014149014/02A patent/RU2588976C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU188674A1 (en) * | ||||
| FR2325721A1 (en) * | 1975-09-24 | 1977-04-22 | Quebec Iron & Titanium Corp | CHLORINATION OF TITANIUM SLAGS |
| GB2105696A (en) * | 1981-09-12 | 1983-03-30 | Kronos Titan Gmbh | Process for the production of a nearly aluminum chloride-free titanium tetrachloride from titaniferous raw materials containing aluminum compounds |
| SU1589572A1 (en) * | 1988-08-24 | 1999-05-20 | Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана | METHOD OF PROCESSING WASTE TITANIUM ALLOYS |
| RU2273604C2 (en) * | 2004-06-07 | 2006-04-10 | Корюшин Александр Порфирьевич | Titanium tetrachloride preparation process |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU178489U1 (en) * | 2017-07-06 | 2018-04-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет" | DEVICE FOR PROCESSING TITANIUM SCRUB |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kurley et al. | Enabling chloride salts for thermal energy storage: implications of salt purity | |
| D’Souza et al. | Impurity driven corrosion behavior of HAYNES® 230® alloy in molten chloride Salt | |
| JP5277448B2 (en) | Electrochemical treatment method for recovering the value of metallic iron and chlorine from iron rich metal chloride waste | |
| Taninouchi et al. | Electrochemical deoxidation of titanium and its alloy using molten magnesium chloride | |
| CN106517097B (en) | Molten salt deoxidation method and deoxidized molten salt | |
| Zheng et al. | Electrochemical deoxidation of titanium in molten MgCl2–YCl3 | |
| Zheng et al. | Production of titanium powder by the calciothermic reduction of titanium concentrates or ore using the preform reduction process | |
| JPH02111893A (en) | Method for reducing zirconium chloride, hafnium chloride or titanium chloride to metal products | |
| WO2011015845A2 (en) | Treatment of titanium ores | |
| Kang et al. | Production of titanium dioxide directly from titanium ore through selective chlorination using titanium tetrachloride | |
| Rudnik | Hydrometallurgical recovery of zinc from industrial hot dipping top ash | |
| RU2588976C1 (en) | Method of processing titanium scrap | |
| Li et al. | Nuclear-grade zirconium prepared by combining combustion synthesis with molten-salt electrorefining technique | |
| CN107532236B (en) | The manufacturing method of vanadium metal | |
| Kuznetsov et al. | Electrochemistry and electrorefining of rare earth metals in chloride melts | |
| Song et al. | Novel synthesis of high pure titanium trichloride in molten CaCl2 | |
| Pruttskov et al. | Improving the dehydration technology of MgCl2· 6H2O and KCl· MgCl2· 6H2O | |
| Li et al. | Vacuum carbothermal reduction for treating tin anode slime | |
| CN106893865B (en) | From the method for relating to extraction mercury in the sour mud of weight | |
| Turygin et al. | Electrochemical arsenic extraction from nonferrous metals industry waste | |
| Xiao et al. | New routes for the production of reactor grade zirconium | |
| FR2527644A1 (en) | PROCESS FOR SEPARATING IRON AND ITS ALLIED METALS FROM GRAY OXIDE END PRODUCTS | |
| RU2707362C1 (en) | Method of producing titanium trichloride | |
| Zhu et al. | The clean production of low-oxygen titanium powder through molten salt electrolysis-magnesiothermic reduction (MSE-MR) of TiO2 | |
| Bayeshova et al. | Iron sulphates production being polarized by the direct and alternating currents |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161205 |