[go: up one dir, main page]

RU2653519C2 - Method for production of titanium tetrachloride - Google Patents

Method for production of titanium tetrachloride Download PDF

Info

Publication number
RU2653519C2
RU2653519C2 RU2015153136A RU2015153136A RU2653519C2 RU 2653519 C2 RU2653519 C2 RU 2653519C2 RU 2015153136 A RU2015153136 A RU 2015153136A RU 2015153136 A RU2015153136 A RU 2015153136A RU 2653519 C2 RU2653519 C2 RU 2653519C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
chlorination
sodium hydroxide
treated
hydroxide solution
Prior art date
Application number
RU2015153136A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015153136A (en
RU2015153136A3 (en
Inventor
Константин Леонидович Занавескин
Виктор Иванович Власенко
Леонид Николаевич Занавескин
Original Assignee
Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (АО "НИФХИ им. Л.Я. Карпова")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (АО "НИФХИ им. Л.Я. Карпова") filed Critical Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова" (АО "НИФХИ им. Л.Я. Карпова")
Priority to RU2015153136A priority Critical patent/RU2653519C2/en
Publication of RU2015153136A publication Critical patent/RU2015153136A/en
Publication of RU2015153136A3 publication Critical patent/RU2015153136A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2653519C2 publication Critical patent/RU2653519C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/10Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to process for production of titanium tetrachloride by chlorination of a mineral titanium-containing feedstock in a fluidized bed reactor and can be used in the technology of producing a titanium sponge and pigmentary titanium dioxide. Titanium tetrachloride is obtained by chlorinating titanium-containing materials in a fluidized bed of ground titanium-containing material and carbon with the supply of chlorinating gas at a temperature of 700–1,000 °C. Titanium-containing material is treated with sodium hydroxide solution at a liquid/solid ratio of 3 ml/g before chlorination. Sodium hydroxide solution is treated at a temperature of 120–160 °C for 90–180 minutes.
EFFECT: technical result of the invention is an increase in conversion of titanium dioxide contained in the mineral feed.
3 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Изобретение относится к способу получения четыреххлористого титана путем хлорирования минерального титансодержащего сырья в реакторе кипящего слоя, и может быть использовано в технологии получения титановой губки и пигментного диоксида титана.The invention relates to a method for producing titanium tetrachloride by chlorination of mineral titanium-containing raw materials in a fluidized bed reactor, and can be used in the technology of producing titanium sponge and pigment titanium dioxide.

Известен способ получения четыреххлористого титана путем хлорирования титанового минерального сырья в реакторах шахтного типа (Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991, с. 170-173). В шахтных реакторах хлорированию подвергают брикеты, которые получают путем смешения титанового минерального сырья и нефтяного кокса (20-25 мас.%). К смеси добавляют связующее вещество, например сульфидно-целлюлозный щелок, каменноугольный или нефтяной пек. Полученную шихту прессуют на вальцевых прессах в подушкообразные брикеты размером 50×40×35 мм. С целью увеличения порочности и удаления летучих веществ брикеты прокаливают без доступа воздуха при 850-950°C в специальных печах.A known method of producing titanium tetrachloride by chlorination of titanium mineral raw materials in shaft reactors (Zelikman A.N., Korshunov B.G. Rare metals metallurgy. M .: Metallurgy, 1991, p. 170-173). In mine reactors, briquettes are subjected to chlorination, which are obtained by mixing titanium mineral raw materials and petroleum coke (20-25 wt.%). A binder, for example sulphide-cellulose liquor, coal tar or oil pitch, is added to the mixture. The resulting mixture is pressed on roller presses into pillow-shaped briquettes measuring 50 × 40 × 35 mm. In order to increase depravity and remove volatile substances, briquettes are calcined without air at 850-950 ° C in special furnaces.

Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:

- сложная технология подготовки исходного сырья, требующая использования вспомогательных веществ и высокотемпературной прокалки получаемых брикетов, и, как следствие, высокие затраты, увеличивающие себестоимость получаемого четыреххлористого титана;- a complex technology for the preparation of feedstock, requiring the use of auxiliary substances and high-temperature calcining of the resulting briquettes, and, as a result, high costs that increase the cost of the resulting titanium tetrachloride;

- высокая взрывоопасность отходящих газов за счет преобладания в них оксида углерода.- high explosive risk of exhaust gases due to the predominance of carbon monoxide in them.

- низкая скорость хлорирования соединений титана, т.к. процесс протекает во внутриннедиффузионной области.- low rate of chlorination of titanium compounds, as the process proceeds in the intradiffusion region.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения четыреххлористого титана путем хлорирования газообразным хлором измельченных частиц минерального сырья, содержащего диоксид титана, с размером частиц более 325 меш (0,044 мм), а также частицы углерода, при этом хлорирование ведется в кипящем (псевдоожиженном) слое (Патент США №2555374 от 02.11.1949 г.).Closest to the claimed method is a method for producing titanium tetrachloride by chlorination with gaseous chlorine of crushed particles of mineral raw materials containing titanium dioxide with a particle size of more than 325 mesh (0,044 mm), as well as carbon particles, while chlorination is carried out in a fluidized (fluidized) layer ( U.S. Patent No. 2,555,374 of November 2, 1949).

Недостатком известного способа является низкая конверсия диоксида титана, содержащегося в минеральном сырье.The disadvantage of this method is the low conversion of titanium dioxide contained in mineral raw materials.

Технической задачей изобретения является увеличение конверсии диоксида титана, содержащегося в минеральном сырье.An object of the invention is to increase the conversion of titanium dioxide contained in mineral raw materials.

Данная задача решается путем активации минерального сырья его обработкой раствором щелочи.This problem is solved by activating mineral raw materials by treatment with an alkali solution.

Примеры, иллюстрирующие способ:Examples illustrating the method:

Пример 1 (по прототипу)Example 1 (prototype)

Процесс хлорирования проводили на лабораторной установке, включающей реактор кипящего слоя, кварцевый конденсатор и стеклянную закалочную колонку. Реактор кипящего слоя - кварцевый аппарат диаметром 30 мм и высотой 200 мм - снабжен конусным распределителем газов, электрообогревом, гильзой для термопары и штуцером выгрузки твердых продуктов реакции.The chlorination process was carried out in a laboratory setup, including a fluidized bed reactor, a quartz condenser and a glass quenching column. The fluidized bed reactor - a quartz apparatus with a diameter of 30 mm and a height of 200 mm - is equipped with a conical gas distributor, electric heating, a sleeve for a thermocouple and a fitting for unloading solid reaction products.

Хлорированию подвергали титано-кварцевый концентрат с размером зерен -0,25+0,16 мм (60 меш). Размер зерен нефтяного кокса -0,4+0,16 мм (~40 меш). Титано-кварцевый концентрат имел следующий состав (в пересчете на оксиды элементов): TiO2 - 49,53 мас.%; SiO2 - 45,20 мас.% ; Al2O3 - 2,9 мас.%; Fe2O3 - 1,36 мас.%; прочие - 1,01 мас.%. Мольное соотношение углерод : диоксид титана = 1:5. Температура хлорирования 900°C. Линейная скорость хлора 0,067 м/с. Время проведения эксперимента 50 мин. Конверсия диоксида титана составила 82,8%.A titanium-quartz concentrate with a grain size of -0.25 + 0.16 mm (60 mesh) was chlorinated. The grain size of petroleum coke is 0.4 + 0.16 mm (~ 40 mesh). Titanium-quartz concentrate had the following composition (in terms of oxides of elements): TiO 2 - 49.53 wt.%; SiO 2 - 45.20 wt.%; Al 2 O 3 - 2.9 wt.%; Fe 2 O 3 - 1.36 wt.%; others - 1.01 wt.%. The molar ratio of carbon: titanium dioxide = 1: 5. Chlorination temperature 900 ° C. The linear velocity of chlorine is 0.067 m / s. The experiment time is 50 minutes. The conversion of titanium dioxide was 82.8%.

Пример 2 (по прототипу)Example 2 (prototype)

На установке и при условиях, приведенных в примере 1, подвергали хлорированию титано-кварцевый концентрат с размером зерен -0,63+0,16 мм.At the installation and under the conditions described in example 1, titanium-quartz concentrate with a grain size of -0.63 + 0.16 mm was chlorinated.

Конверсия диоксида титана составила 32,4%.The conversion of titanium dioxide was 32.4%.

Примеры 3Examples 3

Титано-кварцевый концентрат приведенного в примере 1 состава и имеющего размер зерен -0,25+0,16 мм обрабатывали 3 мас.% водным раствором гидроксида натрия при соотношении жидкость/твердое = 3 мл/г. Выбранное соотношение жидкость/твердое = 3 является тем минимальным технологически приемлемым соотношением, которое обеспечивает возможность равномерного смачивания концентрата и его перемешивание с помощью механических устройств.A titanium-quartz concentrate of the composition shown in Example 1 and having a grain size of -0.25 + 0.16 mm was treated with a 3 wt.% Aqueous solution of sodium hydroxide at a liquid / solid ratio of 3 ml / g. The selected ratio of liquid / solid = 3 is the minimum technologically acceptable ratio, which provides the possibility of uniform wetting of the concentrate and its mixing using mechanical devices.

Концентрация раствора гидроксида натрия 3 мас.% является минимальной концентрацией, которая при используемом соотношении жидкость/твердое = 3 обеспечивает такое содержание реагента в жидкости, которое активирует концентрат и позволяет достичь заявленный технический результат - увеличение конверсии диоксида титана.The concentration of sodium hydroxide solution of 3 wt.% Is the minimum concentration, which, with the used liquid / solid ratio = 3, provides a reagent content in the liquid that activates the concentrate and allows to achieve the claimed technical result - an increase in the conversion of titanium dioxide.

Обработку вели при температуре 160°C в течение 90 минут Состав концентрата после обработки приведен в таблице.Processing was carried out at a temperature of 160 ° C for 90 minutes. The composition of the concentrate after processing is shown in the table.

Затем обработанный описанным образом титано-кварцевый концентрат подвергали хлорированию на установке и при условиях, приведенных в примере 1.Then, the titanium-quartz concentrate treated in the described manner was subjected to chlorination at the facility and under the conditions described in Example 1.

Результаты опыта приведены в таблице.The results of the experiment are shown in the table.

Пример 4Example 4

Титано-кварцевый концентрат приведенного в примере 1 состава и имеющего размер зерен -0,25+0,16 мм обрабатывали 15 мас.% водным раствором гидроксида натрия при соотношении жидкость/твердое = 3 мл/г. Обработку вели при температуре 130°C в течение 90 минут. Состав концентрата после обработки приведен в таблице.A titanium-quartz concentrate of the composition shown in Example 1 and having a grain size of -0.25 + 0.16 mm was treated with a 15 wt.% Aqueous solution of sodium hydroxide at a liquid / solid ratio = 3 ml / g. Processing was carried out at a temperature of 130 ° C for 90 minutes. The composition of the concentrate after processing is shown in the table.

Затем обработанный описанным образом титано-кварцевый концентрат подвергали хлорированию на установке и при условиях, приведенных в примере 1.Then, the titanium-quartz concentrate treated in the described manner was subjected to chlorination at the facility and under the conditions described in Example 1.

Результаты опыта приведены в таблице.The results of the experiment are shown in the table.

Пример 5Example 5

Титано-кварцевый концентрат приведенного в примере 1 состав, и имеющего размер зерен -0,63+0,16 мм обрабатывали 30 мас.% водным раствором гидроксида натрия при соотношении жидкость/твердое = 4 мл/г. Обработку вели при температуре 120°C в течение 180 минут. Состав концентрата после обработки приведен в таблице.A titanium-quartz concentrate of the composition shown in Example 1 and having a grain size of -0.63 + 0.16 mm was treated with a 30 wt.% Aqueous sodium hydroxide solution at a liquid / solid ratio = 4 ml / g. Processing was carried out at a temperature of 120 ° C for 180 minutes. The composition of the concentrate after processing is shown in the table.

Затем обработанный описанным образом титано-кварцевый концентрат подвергали хлорированию на установке и при условиях, приведенных в примере 1.Then, the titanium-quartz concentrate treated in the described manner was subjected to chlorination at the facility and under the conditions described in Example 1.

Результаты опыта приведены в таблице.The results of the experiment are shown in the table.

Анализ данных, представленных в примерах 1-5, показывает, что предварительная обработка исходного титано-кварцевого концентрата раствором гидроксида натрия при температуре 120-160°C в течение 90-180 минут и соотношении жидкость/твердое = 3 мл/г приводит к увеличению конверсии диоксида титана при хлорировании обработанного концентрата в реакторе кипящего слоя.Analysis of the data presented in examples 1-5 shows that pre-treatment of the initial titanium-quartz concentrate with sodium hydroxide solution at a temperature of 120-160 ° C for 90-180 minutes and a liquid / solid ratio = 3 ml / g leads to an increase in conversion titanium dioxide by chlorination of the treated concentrate in a fluidized bed reactor.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (3)

1. Способ получения четыреххлористого титана, включающий хлорирование титансодержащих материалов в аппарате с кипящим слоем измельченного титансодержащего материала и углерода с подачей хлорирующего газа при температуре 700-1000°С, отличающийся тем, что титансодержащий материал перед хлорированием обрабатывают раствором гидроксида натрия.1. A method of producing titanium tetrachloride, including chlorination of titanium-containing materials in an apparatus with a fluidized bed of crushed titanium-containing material and carbon with the supply of chlorinating gas at a temperature of 700-1000 ° C, characterized in that the titanium-containing material is treated with sodium hydroxide solution before chlorination. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку титансодержащего материала раствором гидроксида натрия ведут при соотношении жидкость/твердое равном 3 мл/г.2. The method according to p. 1, characterized in that the treatment of the titanium-containing material with a sodium hydroxide solution is carried out at a liquid / solid ratio of 3 ml / g. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что обработку титансодержащего материала раствором гидроксида натрия ведут при температуре 120-160°С в течение 90-180 минут.3. The method according to claim 2, characterized in that the titanium-containing material is treated with a sodium hydroxide solution at a temperature of 120-160 ° C for 90-180 minutes.
RU2015153136A 2015-12-11 2015-12-11 Method for production of titanium tetrachloride RU2653519C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153136A RU2653519C2 (en) 2015-12-11 2015-12-11 Method for production of titanium tetrachloride

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015153136A RU2653519C2 (en) 2015-12-11 2015-12-11 Method for production of titanium tetrachloride

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015153136A RU2015153136A (en) 2017-06-16
RU2015153136A3 RU2015153136A3 (en) 2018-03-02
RU2653519C2 true RU2653519C2 (en) 2018-05-10

Family

ID=59068081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015153136A RU2653519C2 (en) 2015-12-11 2015-12-11 Method for production of titanium tetrachloride

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2653519C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713362C1 (en) * 2019-05-20 2020-02-04 Виктор Иванович Власенко Method of producing titanium tetrachloride

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2555374A (en) * 1949-11-02 1951-06-05 Nat Lead Co Method for chlorinating titanium oxide material
AU4610279A (en) * 1978-04-21 1979-10-25 Scm Chemicals Limited Production of titanium chlorides
EP0105164A1 (en) * 1982-09-02 1984-04-11 Scm Chemicals Limited Process for the chlorination of oxidic materials
CA2001751A1 (en) * 1988-10-28 1990-04-28 Michael J. Hollitt Recovery of titanium values from minerals
US5417163A (en) * 1991-05-15 1995-05-23 Sambre Et Meuse (Societe Anonyme) Railway bogie with frame having selective deformability
RU2090509C1 (en) * 1995-06-08 1997-09-20 Институт металлургии Уральского отделения РАН Method of system processing of leucoxene concentrate
RU2220216C1 (en) * 2002-05-28 2003-12-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Titanium-containing charge for chlorination
WO2007127028A1 (en) * 2006-04-27 2007-11-08 Tronox Llc Processing of waste or cyclone solids from the chlorination of titanium bearing ores

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2555374A (en) * 1949-11-02 1951-06-05 Nat Lead Co Method for chlorinating titanium oxide material
AU4610279A (en) * 1978-04-21 1979-10-25 Scm Chemicals Limited Production of titanium chlorides
EP0105164A1 (en) * 1982-09-02 1984-04-11 Scm Chemicals Limited Process for the chlorination of oxidic materials
CA2001751A1 (en) * 1988-10-28 1990-04-28 Michael J. Hollitt Recovery of titanium values from minerals
US5417163A (en) * 1991-05-15 1995-05-23 Sambre Et Meuse (Societe Anonyme) Railway bogie with frame having selective deformability
RU2090509C1 (en) * 1995-06-08 1997-09-20 Институт металлургии Уральского отделения РАН Method of system processing of leucoxene concentrate
RU2220216C1 (en) * 2002-05-28 2003-12-27 Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Titanium-containing charge for chlorination
WO2007127028A1 (en) * 2006-04-27 2007-11-08 Tronox Llc Processing of waste or cyclone solids from the chlorination of titanium bearing ores

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713362C1 (en) * 2019-05-20 2020-02-04 Виктор Иванович Власенко Method of producing titanium tetrachloride

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015153136A (en) 2017-06-16
RU2015153136A3 (en) 2018-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nath et al. Characterization of red mud treated under high temperature fluidization
Tian et al. An experimental study on thermal decomposition behavior of magnesite
Eloneva et al. Steel converter slag as a raw material for precipitation of pure calcium carbonate
He et al. Recovery of titanium compounds from Ti-enriched product of alkali melting Ti-bearing blast furnace slag by dilute sulfuric acid leaching
CN107285600A (en) A kind of method that catalyst prepared using industrial and mineral solid waste carries out pyrolyzing sludge preparing active carbon
CN107487785B (en) A kind of preparation process of zirconium chloride
CN104163455A (en) Method for preparing chromium salt
RU2653519C2 (en) Method for production of titanium tetrachloride
RU2564360C2 (en) Alumina obtaining method
TW201437382A (en) Method for producing titanium oxide and iron oxide
WO2013100048A1 (en) Titanium dioxide granules for use in production of titanium tetrachloride, and method for producing same
CN115779844A (en) Slag reactor and slag method
RU2713362C1 (en) Method of producing titanium tetrachloride
CN106517288A (en) Method for preparing light calcium carbonate from limestone
Wang et al. Extraction of vanadium from stone coal by modified salt-roasting process
RU2015111512A (en) METHOD FOR PRODUCING TITANIUM TETRACHLORIDE
Li et al. Decomposition of ammonium sulfate residue in a high solid/gas ratio suspension state with an industrial-scale reactor system (production line)
RU2605741C1 (en) Method of processing tungsten concentrates
US2036221A (en) Method of purifying zirconium silicates
RU2740995C1 (en) Method of producing microsilica from natural diatomite by precipitation of nitric acid solution
Maldybayev et al. Study of soda effect on the sintering process of low titanium slag
AU2017365702A1 (en) Low temperature direct reduction of metal oxides via the in situ production of reducing gas
Pereira et al. Synthesis of reactive MgO from hydrated magnesium sulfate via carbothermic reduction
Bonsack et al. Entrained-flow chlorination of titaniferous slag to produce titanium tetrachloride
RU2606821C1 (en) Method of processing nepheline ore