RU2847924C1 - Method for processing pulp products forming in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxitricholoride, and installation for its implementation - Google Patents
Method for processing pulp products forming in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxitricholoride, and installation for its implementationInfo
- Publication number
- RU2847924C1 RU2847924C1 RU2024134492A RU2024134492A RU2847924C1 RU 2847924 C1 RU2847924 C1 RU 2847924C1 RU 2024134492 A RU2024134492 A RU 2024134492A RU 2024134492 A RU2024134492 A RU 2024134492A RU 2847924 C1 RU2847924 C1 RU 2847924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium tetrachloride
- vanadium
- gas mixture
- pulp
- reactor
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области цветной металлургии, а именно к металлургии титана, в частности к переработке пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия.The group of inventions relates to the field of non-ferrous metallurgy, namely to titanium metallurgy, in particular to the processing of pulps of industrial products formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride.
Исходное сырьё для производства тетрахлорида титана - титановый шлак - содержит значительное количество примесных оксидов, в том числе оксиды железа, алюминия, ванадия, циркония , ниобия, скандия и др. Все эти примеси отделяют при хлорировании шлака и очистке тетрахлорида титана и выводят в виде твердых, жидких и газообразных отходов. Отходами производства тетрахлорида титана являются твердые возгоны пылевых камер и фильтратов, огарок хлораторов, отработанный расплав хлораторов, сконцентрированный легкокипящий дистиллят, кубовый остаток дистилляции, отходящий газы, кислые стоки от промывки оборудования (кн.Металлургия титана.- Мальшин В.М., Завадовская В.Г., Пампушко Н.А., М., Металлургия, 1991, с.110-114).The feedstock for titanium tetrachloride production—titanium slag—contains a significant amount of impurity oxides, including iron, aluminum, vanadium, zirconium, niobium, scandium, and other oxides. All of these impurities are separated during slag chlorination and titanium tetrachloride purification and are removed as solid, liquid, and gaseous waste. Titanium tetrachloride production wastes include solid sublimates from dust chambers and filtrates, chlorinator cinders, spent chlorinator melts, concentrated low-boiling distillate, distillation bottoms, off-gases, and acidic wastewater from equipment washing (book Titanium Metallurgy.— Mal'shin V.M., Zavadovskaya V.G., Pampushko N.A., Moscow, Metallurgy, 1991, pp. 110-114).
Кроме этого, при производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия периодически образуются пульпы различных промпродуктов с высоким содержанием твердых взвесей (от 100 до 400 г/дм3), состоящих в основном из окситрихлорида ниобия (NbОCl3), тетрахлорида циркония (ZrCl4), оксидихлорида ванадия (VOCl2), хлорида железа (FeCl3), хлорида меди (CuCl), хлорида алюминия (AlCl3):In addition, during the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, pulps of various industrial products with a high content of suspended solids (from 100 to 400 g/dm3) are periodically formed.3), consisting mainly of niobium oxytrichloride (NbОCl3), zirconium tetrachloride (ZrCl4), vanadium oxydichloride (VOCl2), iron chloride (FeCl3), copper chloride (CuCl), aluminum chloride (AlCl3):
- пульпы ванадиевого промпродукта, выводимые при чистке бака-отстойника, бака готового продукта установки по переработке медно-ванадиевой пульпы, кубов ректификационных колонн;- vanadium middlings pulp removed during cleaning of the settling tank, the finished product tank of the copper-vanadium pulp processing plant, and the stills of the distillation columns;
- пульпы тетрахлорида титана, выводимые при чистке цистерн отделений хлорирования и ректификации. - titanium tetrachloride pulp removed during cleaning of tanks in the chlorination and rectification departments.
Указанные пульпы либо закачиваются через систему конденсации хлорирующих установок в хлоратор титановый, что приводит к зарастанию возгонами свода хлоратора, а так же к увеличению расхода медного порошка при очистке тетрахлорида титана от ванадия; либо размываются водой в промышленную канализацию, что приводит к снижению степени извлечения титана и ванадия в готовый продукт и к загрязнению сточных вод соединениями ванадия. These slurries are either pumped through the condensation system of the chlorination units into the titanium chlorinator, which leads to clogging of the chlorinator's roof with sublimates and also to increased copper powder consumption during the purification of titanium tetrachloride from vanadium; or they are washed away by water into the industrial sewer, which leads to a decrease in the degree of titanium and vanadium extraction in the finished product and to wastewater contamination with vanadium compounds.
Известен способ переработке пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия (Патент РФ № 2175358, опубл. 27.10.2001, бюл.№30), включающий хлорирование промпродукта в расплаве хлоридов щелочных металлов в присутствии углеродистого восстановителя с получением солевых отходов производства и парогазовой смеси хлоридов металлов, которую подвергают конденсации и ректификационно-химическому разделению с выделением тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, его дальнейшую переработкус получением товарного ванадия и ванадийсодержащих сточных вод. Ванадиевые промпродукты предварительно перед хлорированием смешивают с титановым шлаком, полученным в процессе переработки титанового сырья методом плавки, полученную смесь смешивают с измельченным углеродным восстановителем и с твердой измельченной солью хлоридов щелочных металлов, полученную титано-ванадиевую шихту подают на процесс хлорирования в хлораторах титанового производства. Солевые отходы сливают в оборотные растворы, получаемые смешиванием ванадийсодержащих сточных вод от процесса получения пентаоксида ванадия, с раствором от гидроразмыва солевых отходов и/или возгонов, обработка образующегося концентрированного по хлоридам металлов раствора и/или пульпы щелочным реагентом с последующим отделением полученного оксигидратного осадка раствора и промывка его с получением полиметаллического концентрата. A method is known for processing the pulps of middlings formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride (Patent of the Russian Federation No. 2175358, published on October 27, 2001, Bulletin No. 30), which includes chlorination of the middlings in a melt of alkali metal chlorides in the presence of a carbonaceous reducing agent to obtain salt waste products and a vapor-gas mixture of metal chlorides, which is subjected to condensation and rectification-chemical separation with the isolation of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, its further processing to obtain commercial vanadium and vanadium-containing wastewater. Before chlorination, vanadium middlings are mixed with titanium slag obtained during the smelting of titanium raw materials. The resulting mixture is mixed with a ground carbon reducing agent and solid ground alkali metal chloride salts. The resulting titanium-vanadium charge is fed to the chlorination process in titanium production chlorinators. Salt waste is discharged into recycled solutions obtained by mixing vanadium-containing wastewater from the vanadium pentoxide production process with a solution from the hydro-washing of salt waste and/or sublimates. The resulting solution, concentrated in metal chlorides, and/or pulp are treated with an alkaline reagent, followed by separation of the resulting oxyhydrate precipitate and washing to produce a polymetallic concentrate.
Недостатком указанного способа является то что, по данной технологии не предусмотрена переработка образующихся пульп промпродуктов, периодически выводимых при чистке оборудования, которое необходимо поддерживать в рабочем состоянии, а именно цистерн отделений хлорирования и ректификации, бака-отстойника, бака готового продукта установки по переработке медно-ванадиевой пульпы, кубов ректификационных колонн, это приводит к потерям ценных компонентов – титана и ванадия с пульпами промпродуктов, к загрязнению окружающей среды.The disadvantage of this method is that it does not provide for the processing of the resulting pulps of industrial products, which are periodically removed during the cleaning of equipment that must be maintained in working order, namely the tanks of the chlorination and rectification departments, the settling tank, the finished product tank of the copper-vanadium pulp processing plant, and the stills of the rectification columns. This leads to the loss of valuable components - titanium and vanadium with the pulps of industrial products, and to environmental pollution.
Известен способ переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия (Авторское свидетельство №1832735, МПК С22В 34/12), включающий хлорирование титан- и ванадийсодержащего сырья в солевом хлораторе, конденсацию парогазовой смеси продуктов хлорирования в системе конденсации и выделение из нее ванадиевого концентрата путем ректификации в ректификационной колонне с переводом в дистиллят 85-95% ванадия, выделение чистого окситрихлорида ванадия из ванадиевого концентрата ректификацией непосредственно из полученного дистиллята, очистку от ванадия низшими хлоридами титана продукта, оставшегося после выделения ванадиевого концентрата из смеси продуктов хлорирования, ректификационную отгонку с получением очищенного тетрахлорида титана и кубового остатка, направляемого в хлоратор для совместной переработки с сырьем. A method is known for processing pulps of industrial products formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride (Author's Certificate No. 1832735, IPC C22B 34/12), including chlorination of titanium- and vanadium-containing raw materials in a salt chlorinator, condensation of a vapor-gas mixture of chlorination products in a condensation system and separation of vanadium concentrate from it by rectification in a rectification column with the transfer of 85-95% vanadium to distillate, separation of pure vanadium oxytrichloride from vanadium concentrate by rectification directly from the obtained distillate, purification from vanadium with lower titanium chlorides of the product remaining after separation of vanadium concentrate from a mixture of chlorination products, rectification distillation with the production of purified titanium tetrachloride and still residue, sent to the chlorinator for co-processing with raw materials.
Недостатком указанного способа является сложность аппаратурного оформления, периодичность, значительные энергозатраты. Кроме того, по данной технологии не предусмотрена переработка образующихся пульп промпродуктов, периодически выводимых при чистке оборудования, которое необходимо поддерживать в рабочем состоянии, а именно цистерн отделений хлорирования и ректификации, кубов ректификационных колонн, это приводит к потерям ценных компонентов – титана и ванадия с пульпами промпродуктов, к загрязнению окружающей среды. The disadvantages of this method include the complexity of the equipment, the frequency of processing, and the significant energy consumption. Furthermore, this technology does not provide for the processing of the resulting middlings slurries, which are periodically removed during cleaning of equipment that must be maintained in working order, namely the chlorination and rectification tank tanks and the stills of the rectification columns. This leads to the loss of valuable components—titanium and vanadium—in the middlings slurries, resulting in environmental pollution.
Известна установка переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия (Авторское свидетельство №1832735, МПК С22В 34/12), включающая солевой хлоратор для хлорирования титан- и ванадийсодержащего сырья, систему конденсации парогазовой смеси продуктов хлорирования, ректификационную колонку с разделяющей способностью не менее 18 теоретических тарелок, сборную емкость для дистиллята (ванадиевого концентрата), отделение для химической и ректификационной очистки тетрахлорида титана, сборную емкость для очищенного тетрахлорида титана, и сборная емкость для кубового остатка, каскад колонн для ректификационного разделения дистиллята с суммарной разделяющей способностью 96 теоретических тарелок, бак для очищенного окситрихлорида ванадия, емкость для технического тетрахлорида титана, и емкость для кремнийсодержащего остатка. A plant for processing pulps of industrial products formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride is known (Author's Certificate No. 1832735, IPC C22B 34/12), including a salt chlorinator for chlorinating titanium- and vanadium-containing raw materials, a system for condensing a vapor-gas mixture of chlorination products, a distillation column with a separating capacity of at least 18 theoretical plates, a collecting tank for distillate (vanadium concentrate), a section for chemical and rectification purification of titanium tetrachloride, a collecting tank for purified titanium tetrachloride, and a collecting tank for still residue, a cascade of columns for rectification separation of distillate with a total separating capacity of 96 theoretical plates, a tank for purified vanadium oxytrichloride, a tank for technical titanium tetrachloride, and a tank for silicon-containing remainder.
Недостатком указанной установки является сложность аппаратурного оформления, периодичность, значительные энергозатраты. Кроме того, в установке не предусмотрено оборудование для переработки образующихся пульп промпродуктов, периодически выводимых при чистке оборудования, которое необходимо поддерживать в рабочем состоянии, а именно цистерн отделений хлорирования и ректификации, кубов ректификационных колонн, это приводит к потерям ценных компонентов – титана и ванадия с пульпами промпродуктов, к загрязнению окружающей среды.The disadvantages of this unit include the complexity of its hardware, its periodic nature, and its significant energy consumption. Furthermore, the unit lacks equipment for processing the resulting middlings slurries, which are periodically removed during cleaning of equipment that must be maintained in working order, specifically the chlorination and rectification tank tanks and the stills of the rectification columns. This leads to the loss of valuable components—titanium and vanadium—in the middlings slurries, resulting in environmental pollution.
Известен способ и установка (кн. Байбеков М.К., Попов В.Д., И.М.Чепрасов. Производство четыреххлористого титана. М.: Металлургия, 1987.с с.19-90), по количеству общих признаков принятые за ближайший аналог-прототип. Способ включает хлорирование шихты в солевом хлораторе, конденсацию парогазовой смеси продуктов хлорирования в системе конденсации парогазовой смеси с получением технического тетрахлорида титана, химическую очистку технического тетрахлорида титана от ванадия медьсодержащим реагентом в каскаде реакторов с мешалками, разделение технического тетрахлорида титана от медно-ванадиевой пульпы в сгустителе, ректификационно-химическая очистка технического тетрахлорида титана, сбор очищенного тетрахлорида титана в цистерне, выведение кубового остатка, направление его на процесс хлорирования совместно с шихтой, переработку медно-ванадиевой пульпы в солевой печи с получением промпродукта, разделение промпродукта на каскаде ректификационных колонн с получением очищенного окситрихлорида ванадия и технического тетрахлорида титана.A method and installation are known (book by Baibekov M.K., Popov V.D., I.M. Cheprasov. Production of titanium tetrachloride. Moscow: Metallurgy, 1987. p. 19-90), which, based on the number of common features, are accepted as the closest analogue-prototype. The method includes chlorination of the batch in a salt chlorinator, condensation of a steam-gas mixture of chlorination products in a steam-gas mixture condensation system to obtain technical titanium tetrachloride, chemical purification of technical titanium tetrachloride from vanadium with a copper-containing reagent in a cascade of reactors with stirrers, separation of technical titanium tetrachloride from copper-vanadium pulp in a thickener, rectification and chemical purification of technical titanium tetrachloride, collection of purified titanium tetrachloride in a tank, removal of still residue, sending it to the chlorination process together with the batch, processing of copper-vanadium pulp in a salt furnace to obtain middlings, separation of middlings in a cascade of distillation columns to obtain purified vanadium oxytrichloride and technical titanium tetrachloride.
Установка включает солевой хлоратор, снабженный системой конденсации парогазовой смеси, каскад реакторов с мешалками для химической очистки тетрахлорида титана от ванадия медным порошком, сгуститель для разделения технического тетрахлорида титана от медно-ванадиевой пульпы, отделение ректификационно-химической очистки тетрахлорида титана, состоящее из куба испарителя, двух ректификационных колонн, цистерны для сбора очищенного тетрахлорида титана, емкость для кубового остатка, солевую печь для переработки медно-ванадиевой пульпы, емкость для промпродукта, каскад ректификационных колонн для разделения промпродукта, емкость для очищенного окситрихлорида ванадия, бак для технического тетрахлорида титана.The plant includes a salt chlorinator equipped with a system for condensing the steam-gas mixture, a cascade of reactors with stirrers for chemical purification of titanium tetrachloride from vanadium using copper powder, a thickener for separating technical titanium tetrachloride from copper-vanadium pulp, a section for rectification and chemical purification of titanium tetrachloride consisting of an evaporator cube, two rectification columns, a tank for collecting purified titanium tetrachloride, a tank for still residue, a salt furnace for processing copper-vanadium pulp, a tank for middlings, a cascade of rectification columns for separating middlings, a tank for purified vanadium oxytrichloride, and a tank for technical titanium tetrachloride.
Недостатком указанного способа и установки являются низкая степень извлечения титана и ванадия. Кроме того, по данной технологии не предусмотрена переработка образующихся пульп промпродуктов, периодически выводимых при чистке оборудования, которое необходимо поддерживать в рабочем состоянии, а именно цистерн отделений хлорирования и ректификации, кубов ректификационных колонн, это приводит к потерям ценных компонентов – титана и ванадия с пульпами промпродуктов, к загрязнению окружающей среды.The disadvantage of this method and system is the low recovery rate of titanium and vanadium. Furthermore, this technology does not provide for the processing of the resulting middlings slurries, which are periodically removed during cleaning of equipment that must be maintained in working order, namely the chlorination and rectification tank tanks and the stills of the rectification columns. This leads to the loss of valuable components—titanium and vanadium—in the middlings slurries, resulting in environmental pollution.
Задачей, на решение которой направлена группа изобретений, является повышение степени извлечения ценных компонентов из пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, уменьшение загрязнения окружающей среды.The objective of this group of inventions is to increase the degree of extraction of valuable components from the pulps of industrial products generated in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, and to reduce environmental pollution.
Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет повысить сквозную степень извлечения из пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, титана на 0,5% и ванадия до 4%, тем самым уменьшить количество сброса ванадия в сточные воды и улучшить состояние окружающей среды.The technical result is aimed at eliminating the shortcomings of the prototype and allows for an increase in the through extraction rate from pulps of industrial products formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, titanium by 0.5% and vanadium up to 4%, thereby reducing the amount of vanadium discharged into wastewater and improving the state of the environment.
Технический результат решается тем, что предложен способ переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, включающий загрузку пульп промпродуктов в реактор, новым является то, что пульпу промпродуктов в реакторе нагревают, проводят отгонку паров тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия при температуре пульпы 120-150 °С с получением парогазовой смеси, охлаждают образующуюся парогазовую смесь, конденсируют в системе конденсации, и собирают продукты отгонки, а твердый осадок, оставшийся после отгонки паров тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, направляют на выгрузку и/или размывку водой.The technical result is solved in that a method is proposed for processing pulps of middlings formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, which includes loading the pulps of middlings into a reactor. What is new is that the pulp of middlings in the reactor is heated, the vapors of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride are distilled off at a pulp temperature of 120-150 °C to obtain a vapor-gas mixture, the resulting vapor-gas mixture is cooled, condensed in a condensation system, and the distillation products are collected, and the solid residue remaining after the vapors of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride are distilled off and/or washed with water.
Для осуществления способа предложена установка для переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, содержащая реактор, новым является то, что она снабжена электропечью, в которую установлен реактор с герметичной крышкой, с люком для загрузки пульп, с патрубком отвода парогазовой смеси, с патрубками для установки датчиков давления и температуры, с патрубком аварийного сброса парогазовой смеси, системой контроля давления и температуры, системой аварийного сброса парогазовой смеси, соединенной гибким металлорукавом с патрубком аварийного сброса парогазовой смеси, двумя системами конденсации и сбора продуктов отгонки - системой конденсации и сбора ванадиевого промпродукта и системой конденсации и сбора тетрахлорида титана, соединенными посредством газоходов и гибкого металлорукава с патрубком отвода парогазовой смеси, при этом на газоходах установлена запорная арматура, и устройством для охлаждения реактора. To implement the method, a plant is proposed for processing pulps of middlings formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, containing a reactor, the new feature being that it is equipped with an electric furnace in which a reactor with a sealed lid is installed, with a hatch for loading pulps, with a branch pipe for removing the steam-gas mixture, with branches for installing pressure and temperature sensors, with a branch pipe for emergency discharge of the steam-gas mixture, a pressure and temperature control system, a system for emergency discharge of the steam-gas mixture connected by a flexible metal hose to the branch pipe for emergency discharge of the steam-gas mixture, two systems for condensation and collection of distillation products - a system for condensation and collection of vanadium middlings and a system for condensation and collection of titanium tetrachloride, connected by means of gas ducts and a flexible metal hose to the branch pipe for removing the steam-gas mixture, wherein shut-off valves are installed on the gas ducts, and a device for cooling the reactor.
Выбор данных условий переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, обусловлен следующим.The choice of these conditions for processing the pulps of industrial products formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride is due to the following.
Нами экспериментально установлено, что пульпы промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, имеют сложный состав, содержащий сумму хлор- и оксихлоропроизводных редких металлов и элементов-примесей, а предложенные способ и установка для переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, а именно нагрев пульп промпродукта в реакторе, отгонка паров тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия при температуре пульпы 120-150 °С с получением парогазовой смеси, охлаждение образующейся парогазовой смеси, конденсация в системе конденсации, и сбор продуктов отгонки, позволяют отделить твердые компоненты из пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана (TiCl4) и окситрихлорида ванадия (VOCl3), и возвратить осветленную часть промпродуктов в производство очищенного тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, тем самым повысить сквозную степень извлечения титана на 0,5% и ванадия до 4%, снизить количество сброса ванадия в сточные воды, и улучшить состояние окружающей среды. We have experimentally established that the pulps of middlings formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride have a complex composition containing a sum of chlorine and oxychloride derivatives of rare metals and impurity elements, and the proposed method and installation for processing the pulps of middlings formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, namely heating the pulps of middlings in a reactor, distillation of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride vapors at a pulp temperature of 120-150 °C to obtain a steam-gas mixture, cooling the resulting steam-gas mixture, condensation in a condensation system, and collection of distillation products, make it possible to separate solid components from the pulps of middlings formed in the production of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and vanadium oxytrichloride (VOCl 3 ), and return the clarified portion of the middlings in the production of purified titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, thereby increasing the through extraction rate of titanium by 0.5% and vanadium to 4%, reducing the amount of vanadium discharged into wastewater, and improving the state of the environment.
Температура пульпы 120-150 °С достаточна для стабильного процесса отгонки паров тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, а именно происходит интенсивное испарение и отгонка легкокипящих паров TiCl4 и VOCl3 в виде парогазовой смеси. Высококипящие компоненты пульпы остаются на дне реактора в виде твердого осадка. Понижение температуры ниже 120 0С увеличивает время отгонки и расход электроэнергии, и потери тетрахларида титана и окситрихлорида ванадия. При температуре более 1500С возрастает возможность частичной возгонки высококипящих соединений, таких как NbОCl3, ZrCl4, AlCl3, FeCl3, а возгоны данных соединений, попадая совместно с парогазовой смесью, в газоходы системы конденсации и сбора продуктов отгонки приводят к их зарастанию и забиванию. Кроме этого, наличие указанных возгонов в парогазовой смеси приведет к увеличению содержания твердых взвесей в продуктах отгонки и снижению качества получаемых осветленных промпродуктов. A pulp temperature of 120-150°C is sufficient for stable distillation of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride vapors, specifically, intensive evaporation and distillation of low-boiling TiCl4 and VOCl3 vapors in the form of a vapor-gas mixture. High-boiling pulp components remain at the bottom of the reactor as a solid residue. Lowering the temperature below 120 ° C increases the distillation time, energy consumption, and losses of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride. At temperatures above 150 ° C, the possibility of partial sublimation of high-boiling compounds such as NbОCl3 , ZrCl4 , AlCl3 , and FeCl3 increases. The sublimations of these compounds, entering the condensation and distillation product collection system along with the vapor-gas mixture, lead to their clogging and blockage. In addition, the presence of the said sublimates in the steam-gas mixture will lead to an increase in the content of suspended solids in the distillation products and a decrease in the quality of the resulting clarified industrial products.
Заявленная группа изобретений - способ переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, и установка для его осуществления - соответствует требованию единства изобретения, поскольку заявленные способ переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, и установка для его осуществления образуют единый изобретательский замысел. Осуществление способа возможно только при наличии специальной установки для переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия.The claimed group of inventions—a method for processing middlings pulps generated in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, and an installation for implementing it—meets the requirement of unity of invention, since the claimed method for processing middlings pulps generated in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, and the installation for implementing it, form a single inventive concept. Implementation of the method is possible only with a specialized installation for processing middlings pulps generated in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналогов, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, и установке для его осуществления, изложенных в пунктах формулы изобретения.The applicant's analysis of the state of the art, including a search of patent and scientific and technical sources, and the identification of sources containing information on analogs of the claimed invention, revealed that the applicant had not identified a source characterized by features identical to all the essential features of the invention. The selection of a prototype from the list of identified analogs as the closest in terms of the combination of features allowed for the establishment of a set of essential distinguishing features in the claimed method for processing industrial product pulps generated in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, and the apparatus for implementing the same, as set forth in the claims.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».Consequently, the claimed invention meets the requirement of “novelty”.
Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа и установки. В результате поиска не было обнаружено новых источников и заявленные объекты не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».To verify the claimed invention's compliance with the "inventive step" criterion, the applicant conducted an additional search of prior art to identify features that match the distinctive features of the claimed method and apparatus. The search revealed no new sources, and the claimed objects are not readily apparent to a skilled person, as the prior art identified by the applicant does not reveal the impact of the transformations envisaged by the essential features of the claimed invention on achieving the technical result. Consequently, the claimed invention meets the "inventive step" criterion.
На чертеже показана установка по переработке пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, включающая электропечь 1, в которую установлен реактор 2 с герметичной крышкой 3, с люком 4 для загрузки пульп, с патрубком 5 отвода парогазовой смеси, с патрубком 6 для установки датчиков давления и с патрубком 7 для установки датчиков температуры, с патрубком 8 аварийного сброса парогазовой смеси, систему 9 аварийного сброса парогазовой смеси, соединенной гибким металлорукавом 10 с патрубком 8 аварийного сброса парогазовой смеси, две системы конденсации и сбора продуктов отгонки – систему 11 конденсации и сбора ванадиевого продукта и систему 12 конденсации и сбора продуктов отгонки тетрахлорида титана, соединенными посредством газоходов 13 и гибкого металлорукава 14 с патрубком 5 отвода парогазовой смеси, запорной арматуры 15 и 16, и устройство 17 для охлаждения реактора.The drawing shows an installation for processing pulps of industrial products formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, including an electric furnace 1, in which a reactor 2 is installed with a sealed cover 3, with a hatch 4 for loading pulps, with a branch pipe 5 for removing the steam-gas mixture, with a branch pipe 6 for installing pressure sensors and with a branch pipe 7 for installing temperature sensors, with a branch pipe 8 for emergency discharge of the steam-gas mixture, a system 9 for emergency discharge of the steam-gas mixture, connected by a flexible metal hose 10 with a branch pipe 8 for emergency discharge of the steam-gas mixture, two systems for condensing and collecting distillation products - a system 11 for condensing and collecting the vanadium product and a system 12 for condensing and collecting the distillation products of titanium tetrachloride, connected by means of gas ducts 13 and a flexible metal hose 14 with a branch pipe 5 for removing steam-gas mixture, shut-off valves 15 and 16, and device 17 for cooling the reactor.
Примеры осуществления способа и работы установки по переработки пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия.Examples of the implementation of the method and operation of the plant for processing pulps of industrial products generated in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride.
Пример 1Example 1
Пульпы промпродуктов образуются в производстве тетрахлорида титана или в производстве окситрихлорида ванадия. При этом пульпы имеют высокое содержание твердых взвесей от 100 до 400 г/дм3, состоящих в основном из окситрихлорида ниобия (NbОCl3), тетрахлорида циркония (ZrCl4), оксидихлорида ванадия (VOCl2), хлорида железа (FeCl3), хлорида меди (CuCl), хлорида алюминия (AlCl3). Такими пульпами могут быть:Industrial product pulps are generated during the production of titanium tetrachloride or vanadium oxytrichloride. These pulps have a high suspended solids content of 100 to 400 g/dm3.3, consisting mainly of niobium oxytrichloride (NbОCl3), zirconium tetrachloride (ZrCl4), vanadium oxydichloride (VOCl2), iron chloride (FeCl3), copper chloride (CuCl), aluminum chloride (AlCl3). Such pulps can be:
- пульпы ванадиевого промпродукта, выводимые при чистке бака-отстойника, бака готового продукта установки по переработке медно-ванадиевой пульпы, кубов ректификационных колонн;- vanadium middlings pulp removed during cleaning of the settling tank, the finished product tank of the copper-vanadium pulp processing plant, and the stills of the distillation columns;
- пульпы тетрахлорида титана, выводимые при чистке цистерн отделений хлорирования и ректификации.- titanium tetrachloride pulp removed during cleaning of tanks in the chlorination and rectification departments.
Экспериментальную проверку способа проводили в промышленных условиях на установке по переработке пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлрида ванадия. Для этого предварительно подготовленный и просушенный реактор 2 с помощью шнекового насоса заполняют в количестве 1312 кг пульпой ванадиевого промпродукта, выводимой при чистке бака-отстойника установки по переработке медно-ванадиевых пульп. Химический состав пульп ванадиевого промпродукта, выводимых при чистке бака-отстойника установки по переработке медно-ванадиевых пульп: тетрахлорид титана (TiCl4) - 87 мас. %, окситрихлорид ванадия (VОСI3) – 23 мас. %, содержание твердых взвесей - 110 г/дм3. Реактор 2 представляет собой титановый тигель круглого сечения с герметичной крышкой 3. На герметичной крышке 3 предусмотрен люк 4 для загрузки пульпы, патрубок 5 отвода парогазовой смеси (ПГС), патрубок 8 аварийного сброса ПГС, патрубок 6 для установки датчиков давления, и патрубок 7 для установки датчиков температуры. На всех патрубках герметичной крышки 3 установлены заглушки для герметизации заполненного реактора 2 при перевозке. После заполнения реактор 2 с пульпой транспортируют электротранспортом на установку по переработке пульп промпродуктов. Доставленный реактор 2 устанавливают при помощи мостового крана в электропечь 1 для нагрева реактора 2, и проведения процесса отгонки паров тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия. Электропечь 1 представляет собой вертикально расположенную шахту круглого сечения, футерованную внутри огнеупорным кирпичом и заключенную в металлический кожух. Внутри электропечи 1 установлены три ряда ленточных нагревателей, объединенных в одну зону нагрева. С патрубков 5, 6, 7, 8 реактора 2, установленного в электропечь 1, демонтируют заглушки. Мостовым краном устанавливают газоход 13, и через патрубок 5 отвода парогазовой смеси с помощью гибкого металлорукава 14 газохода 13 присоединяют к двум конденсации и сбора продуктов отгонки - к системе 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта, к системе 12 конденсации и сбора продуктов отгонки тетрахлорида титана. Патрубок 8 аварийного сброса парогазовой смеси присоединяют гибким металлорукавом 10 к системе 9 аварийного сброса парогазовой смеси. В патрубок 6 устанавливают датчик давления, в патрубок 7 устанавливают термопару для измерения температуры пульпы, и подключают к системам контроля давления и температуры (система на чертеже не показана). При переработке пульпы ванадиевого промпродукта, выводимой при чистке бака-отстойника установки по переработке медно-ванадиевых пульп, процесс отгонки осуществляют через систему 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта. Для этого на газоходе 13 закрывают запорную арматуру 16 (затвор поворотный дисковый), и открывают запорную арматуру 15 (затвор поворотный дисковый). После включают электропечь 1, и производят ее нагрев. По мере достижения в реакторе 2 температуры пульпы ванадиевого промпродукта, выводимой при чистке бака-отстойника установки по переработке медно-ванадиевых пульп, 120-150 0С происходит интенсивное испарение и отгонка легкокипящих паров TiCl4 и VOCl3 в виде парогазовой смеси. Высококипящие компоненты пульпы остаются на дне реактора 2 в виде твердого осадка. Регулирование температуры реактора 2 производят путем включения нагревателей электропечи 1. При ведении процесса отгонки не допускают превышения температуры, так как это может привести к частичной возгонке высококипящих соединений, таких как NbОCl3 и ZrCl4. Возгоны данных соединений, попадая совместно с парогазовой смесью, в газоходы 13 приводят к их зарастанию и забиванию. Кроме этого наличие указанных возгонов в парогазовой смеси приведет к увеличению содержания твердых взвесей в продуктах отгонки и снижению качества получаемых осветленных промпродуктов. Образующаяся в процессе отгонки парогазовая смесь, состоящая из легкокипящих паров TiCl4 и VOCl3, по газоходу 13 поступает в систему 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта для последующего охлаждения, конденсации и сбора продуктов отгонки. Система 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта состоит из двух конденсаторов оросительных, каждый из которых имеет свой теплообменник и бак для TiCl4. Сбор продуктов отгонки производят в баке готового продукта с погружным насосом. Состав полученного осветленного промпродукта: TiCl4 - 80 мас.%, VOCl3 – 20 мас.%, твердых взвесей – 1,1 г/дм3. Полученную осветленную часть промпродуктов направляют на получение очищенного тетрахлорида титана. По окончании процесса отгонки TiCl4 и VOCl3 электропечь 1 отключают, отсоединяют датчики давления и температуры, на патрубки 6, 7 устанавливают заглушки. Патрубок 5 отвода парогазовой смеси отсоединяют от гибкого металлорукава 14, патрубок 8 аварийного сброса парогазовой смеси отсоединяют от гибкого металлорукава 10 и устанавливают заглушки. С помощью мостового крана реактор 2 перемещают в устройство 17 для охлаждения. Устройство 17 для охлаждения состоит из опорного кольца, в которое устанавливают реактор 2, и вентилятора обдува приточной системы для подачи холодного воздуха для охлаждения. После охлаждения реактор 2 электротранспортом транспортировали на выгрузку и размывку водой.An experimental test of the method was carried out under industrial conditions at a plant for processing middlings pulps generated in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride. For this purpose, a pre-prepared and dried reactor 2 was filled with 1312 kg of vanadium middlings pulp, discharged during cleaning of the settling tank of the copper-vanadium pulp processing plant, using a screw pump. The chemical composition of the vanadium middlings pulps discharged during cleaning of the settling tank of the copper-vanadium pulp processing plant: titanium tetrachloride (TiCl4) - 87 wt. %, vanadium oxytrichloride (VOCI3) – 23 wt.%, content of suspended solids - 110 g/dm33. Reactor 2 is a titanium crucible of circular cross section with a hermetically sealed lid 3. On the hermetically sealed lid 3, there is a hatch 4 for loading pulp, a branch pipe 5 for removing the steam-gas mixture (SGM), a branch pipe 8 for emergency discharge of SGM, a branch pipe 6 for installing pressure sensors, and a branch pipe 7 for installing temperature sensors. All branches of the hermetically sealed lid 3 are installed with plugs for hermetically sealing the filled reactor 2 during transportation. After filling, reactor 2 with pulp is transported by electric transport to the plant for processing pulps of industrial products. The delivered reactor 2 is installed using an overhead crane in electric furnace 1 for heating reactor 2 and performing the process of distillation of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride vapors. Electric furnace 1 is a vertically located shaft of circular cross section, lined on the inside with refractory bricks and enclosed in a metal casing. Inside the electric furnace 1, three rows of ribbon heaters are installed, combined into one heating zone. From the nozzles 5, 6, 7, 8 of the reactor 2, installed in the electric furnace 1, the plugs are removed. The gas duct 13 is installed with an overhead crane, and through the nozzle 5 for the removal of the steam-gas mixture, using a flexible metal hose 14, the gas duct 13 is connected to two condensation and collection systems of stripping products - to the system 11 for condensation and collection of vanadium middlings, to the system 12 for condensation and collection of titanium tetrachloride stripping products. The nozzle 8 for emergency discharge of the steam-gas mixture is connected by a flexible metal hose 10 to the system 9 for emergency discharge of the steam-gas mixture. A pressure sensor is installed in the nozzle 6, a thermocouple for measuring the temperature of the pulp is installed in the nozzle 7, and they are connected to the pressure and temperature control systems (the system is not shown in the drawing). When processing the vanadium middlings pulp, removed during cleaning of the settling tank of the copper-vanadium pulp processing plant, the distillation process is carried out through the vanadium middlings condensation and collection system 11. For this, on the gas duct 13, the shut-off valve 16 (rotary disk valve) is closed, and the shut-off valve 15 (rotary disk valve) is opened. Then, the electric furnace 1 is turned on and heated. As the temperature of the vanadium middlings pulp, removed during cleaning of the settling tank of the copper-vanadium pulp processing plant, reaches 120-150 in the reactor 2.0Intensive evaporation and distillation of low-boiling vapors of TiCl occurs4and VOCl3in the form of a steam-gas mixture. High-boiling components of the pulp remain at the bottom of reactor 2 as a solid sediment. The temperature of reactor 2 is regulated by turning on the heaters of electric furnace 1. During the distillation process, do not allow the temperature to exceed this limit, as this can lead to partial sublimation of high-boiling compounds, such as NbОCl.3and ZrCl4Sublimates of these compounds, entering the gas ducts 13 along with the steam-gas mixture, lead to their clogging and blockage. Furthermore, the presence of these sublimates in the steam-gas mixture will lead to an increase in the content of suspended solids in the distillation products and a decrease in the quality of the resulting clarified middlings. The steam-gas mixture formed during the distillation process, consisting of low-boiling TiCl vapors4and VOCl3, enters the vanadium middlings condensation and collection system 11 through flue duct 13 for subsequent cooling, condensation, and collection of distillation products. The vanadium middlings condensation and collection system 11 consists of two spray condensers, each with its own heat exchanger and TiCl tank.4. The distillation products are collected in a finished product tank with a submersible pump. The composition of the resulting clarified middlings: TiCl4- 80 wt.%, VOCl3– 20 wt.%, suspended solids – 1.1 g/dm33The resulting clarified portion of the intermediate products is sent to obtain purified titanium tetrachloride. Upon completion of the TiCl distillation process4and VOCl3Electric furnace 1 is switched off, the pressure and temperature sensors are disconnected, and plugs are installed on pipes 6 and 7. Pipe 5 for the steam-gas mixture outlet is disconnected from flexible metal hose 14, and pipe 8 for the emergency discharge of the steam-gas mixture is disconnected from flexible metal hose 10 and plugs are installed. Using an overhead crane, reactor 2 is moved to cooling device 17. Cooling device 17 consists of a support ring in which reactor 2 is installed and a blower for the supply system for supplying cold air for cooling. After cooling, reactor 2 was transported by electric transport for unloading and washing with water.
Пример 2Example 2
Предварительно подготовленный и просушенный реактор 2 с помощью шнекового насоса заполняют в количестве 1318 кг пульпой ванадиевого промпродукта, выводимой при чистке бака готового продукта установки по переработке медно-ванадиевых пульп. Химический состав пульп ванадиевого промпродукта, выводимых при чистке бака готового продукта установки по переработке медно-ванадиевых пульп, масс. %: тетрахлорид титана (TiCl4) - 88, ванадия окситрихлорид (VОСI3) – 22, содержание твердых взвесей - 95 г/дм3. Реактор 2 представляет собой титановый тигель круглого сечения с герметичной крышкой 3. На герметичной крышке 3 предусмотрен откидной люк 4 для загрузки пульпы, патрубок 5 отвода парогазовой смеси (ПГС), патрубок 8 для аварийного сброса ПГС, патрубок 6 для установки датчиков давления, и патрубок 7 для установки датчиков температуры. На всех патрубках герметичной крышки 3 установлены заглушки для герметизации заполненного реактора 2 при перевозке. После заполнения реактор 2 с пульпой транспортируют электротранспортом на установку по переработке пульп промпродуктов. Доставленный реактор 2 устанавливают при помощи мостового крана в электропечь 1 для нагрева реактора 2, и проведения процесса отгонки паров тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия. Электропечь 1 представляет собой вертикально расположенную шахту круглого сечения, футерованную внутри огнеупорным кирпичом и заключенную в металлический кожух. Внутри электропечи 1 установлены три ряда ленточных нагревателей, объединенных в одну зону нагрева. С патрубков 5, 6, 7, 8 реактора 2, установленного в электропечь 1, демонтируют заглушки. Мостовым краном устанавливают газоход 13, и через патрубок 5 отвода парогазовой смеси с помощью гибкого металлорукава 14 газохода 13 присоединяют к двум системам конденсации и сбора продуктов отгонки - к системе 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта, к системе 12 конденсации и сбора продуктов отгонки тетрахлорида титана. Патрубок 8 аварийного сброса парогазовой смеси присоединяют гибким металлорукавом 10 к системе 9 аварийного сброса парогазовой смеси. В патрубок 6 устанавливают датчик давления, в патрубок 7 устанавливают термопару для измерения температуры пульпы, и подключают к системам контроля давления и температуры (система на чертеже не показана). При переработке пульпы ванадиевого промпродукта из бака готового продукта установки по переработке медно-ванадиевых пульп, процесс отгонки осуществляют через систему 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта. Для этого на газоходе 13 закрывают запорную арматуру 16 (затвор поворотный дисковый), и открывают запорную арматуру 15 (затвор поворотный дисковый). После включают электропечь 1, и производят ее нагрев. По мере достижения в реакторе 2 температуры пульпы ванадиевого промпродукта, выводимой при чистке бака готового продукта установки по переработке медно-ванадиевых пульп, 120-150 0С происходит интенсивное испарение и отгонка легкокипящих паров TiCl4 и VOCl3 в виде парогазовой смеси. Высококипящие компоненты пульпы остаются на дне реактора 2 в виде твердого осадка. Регулирование температуры реактора 2 производят путем включения нагревателей электропечи 1. При ведении процесса отгонки не допускают превышения температуры, так как это может привести к частичной возгонке высококипящих соединений, таких как NbОCl3 и ZrCl4. Возгоны данных соединений, попадая совместно с парогазовой смесью, в газоходы 13 приводят к их зарастанию и забиванию. Кроме этого наличие указанных возгонов в парогазовой смеси приведет к увеличению содержания твердых взвесей в продуктах отгонки и снижению качества получаемых осветленных промпродуктов. Образующаяся в процессе отгонки парогазовая смесь, состоящая из легкокипящих паров TiCl4 и VOCl3, по газоходу 13 поступает в систему 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта для последующего охлаждения, конденсации и сбора продуктов отгонки. Система 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта состоит из двух конденсаторов оросительных, каждый из которых имеет свой теплообменник и бак для TiCl4. Сбор продуктов отгонки производят в баке готового продукта с погружным насосом. Состав полученного осветленного промпродукта: TiCl4 - 77 мас.%, VOCl3 – 23 мас.%, твердых взвесей – 0,9 г/дм3. Полученную осветленную часть промпродуктов направляют на получение очищенного тетрахлорида титана. По окончании процесса отгонки TiCl4 и VOCl3 электропечь 1 отключают, отсоединяют датчики давления и температуры, на патрубки 6, 7 устанавливают заглушки. Патрубок 5 отвода парогазовой смеси отсоединяют от гибкого металлорукава 14, патрубок 8 аварийного сброса парогазовой смеси отсоединяют от гибкого металлорукава 10 и устанавливают заглушки. С помощью мостового крана реактор 2 перемещают в устройство 17 для охлаждения. Устройство 17 для охлаждения состоит из опорного кольца, в которое устанавливают реактор 2, и вентилятора обдува приточной системы для подачи холодного воздуха для охлаждения. После охлаждения реактор 2 электротранспортом транспортировали на выгрузку и размывку водой.The pre-prepared and dried reactor 2 is filled with 1318 kg of vanadium middlings pulp, discharged during cleaning of the finished product tank of the copper-vanadium pulp processing plant, using a screw pump. The chemical composition of the vanadium middlings pulp discharged during cleaning of the finished product tank of the copper-vanadium pulp processing plant, wt. %: titanium tetrachloride (TiCl4) - 88, vanadium oxytrichloride (VOCI3) – 22, content of suspended solids - 95 g/dm33Reactor 2 is a circular titanium crucible with a sealed lid 3. The sealed lid 3 is equipped with a hinged hatch 4 for loading pulp, a branch pipe 5 for removing the steam-gas mixture (SGM), a branch pipe 8 for emergency discharge of the SGM, a branch pipe 6 for installing pressure sensors, and a branch pipe 7 for installing temperature sensors. All branches of the sealed lid 3 are equipped with plugs for hermetically sealing the filled reactor 2 during transportation. After filling, reactor 2 with pulp is transported by electric transport to the industrial product pulp processing plant. The delivered reactor 2 is installed using an overhead crane in electric furnace 1 for heating reactor 2 and performing the process of distillation of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride vapors. Electric furnace 1 is a vertically positioned shaft of circular cross-section, lined inside with refractory brick and enclosed in a metal casing. Inside the electric furnace 1, three rows of ribbon heaters are installed, combined into one heating zone. From nozzles 5, 6, 7, 8 of the reactor 2, installed in the electric furnace 1, the plugs are removed. Flue 13 is installed with an overhead crane, and through nozzle 5 for removing the steam-gas mixture, using a flexible metal hose 14, flue 13 is connected to two systems of condensation and collection of stripping products - to the system 11 of condensation and collection of vanadium middlings, to the system 12 of condensation and collection of titanium tetrachloride stripping products. Pipe 8 for emergency discharge of the steam-gas mixture is connected by a flexible metal hose 10 to the system 9 for emergency discharge of the steam-gas mixture. A pressure sensor is installed in pipe 6, a thermocouple for measuring the pulp temperature is installed in pipe 7, and they are connected to the pressure and temperature control systems (the system is not shown in the drawing). When processing the vanadium middling pulp from the finished product tank of the copper-vanadium pulp processing plant, the distillation process is carried out through the vanadium middling condensation and collection system 11. For this, shut-off valve 16 (rotary disk valve) is closed on gas duct 13, and shut-off valve 15 (rotary disk valve) is opened. Then, electric furnace 1 is turned on and heated. As the temperature of the vanadium middling pulp in reactor 2, removed during cleaning of the finished product tank of the copper-vanadium pulp processing plant, reaches 120-1500Intensive evaporation and distillation of low-boiling vapors of TiCl occurs4and VOCl3in the form of a steam-gas mixture. High-boiling components of the pulp remain at the bottom of reactor 2 as a solid sediment. The temperature of reactor 2 is regulated by turning on the heaters of electric furnace 1. During the distillation process, do not allow the temperature to exceed this limit, as this can lead to partial sublimation of high-boiling compounds, such as NbОCl.3and ZrCl4Sublimates of these compounds, entering the gas ducts 13 along with the steam-gas mixture, lead to their clogging and blockage. Furthermore, the presence of these sublimates in the steam-gas mixture will lead to an increase in the content of suspended solids in the distillation products and a decrease in the quality of the resulting clarified middlings. The steam-gas mixture formed during the distillation process, consisting of low-boiling TiCl vapors4and VOCl3, enters the vanadium middlings condensation and collection system 11 through flue duct 13 for subsequent cooling, condensation, and collection of distillation products. The vanadium middlings condensation and collection system 11 consists of two spray condensers, each with its own heat exchanger and TiCl tank.4. The distillation products are collected in a finished product tank with a submersible pump. The composition of the resulting clarified middlings: TiCl4- 77 wt.%, VOCl3– 23 wt.%, suspended solids – 0.9 g/dm33The resulting clarified portion of the intermediate products is sent to obtain purified titanium tetrachloride. At the end of the distillation process TiCl4and VOCl3Electric furnace 1 is switched off, the pressure and temperature sensors are disconnected, and plugs are installed on pipes 6 and 7. Pipe 5 for the steam-gas mixture outlet is disconnected from flexible metal hose 14, and pipe 8 for the emergency discharge of the steam-gas mixture is disconnected from flexible metal hose 10 and plugs are installed. Using an overhead crane, reactor 2 is moved to cooling device 17. Cooling device 17 consists of a support ring in which reactor 2 is installed and a blower for the supply system for supplying cold air for cooling. After cooling, reactor 2 was transported by electric transport for unloading and washing with water.
Пример 3Example 3
Предварительно подготовленный и просушенный реактор 2 с помощью шнекового насоса заполняют в количестве 1258 кг пульпой тетрахлорида титана, выводимой при чистке цистерн фильтрата отделений хлорирования и ректификации. Химический состав пульп тетрахлорида титана, выводимых при чистке цистерн фильтрата отделений хлорирования и ректификации: тетрахлорид титана (TiCl4) - основа, ванадия окситрихлорид (VОСI3) – 0,2 масс. %, содержание твердых взвесей - 200г/дм3. Реактор 2 представляет собой титановый тигель круглого сечения с герметичной крышкой 3. На герметичной крышке 3 предусмотрен люк 4 для загрузки пульпы, патрубок 5 отвода парогазовой смеси (ПГС), патрубок 8 аварийного сброса ПГС, патрубок 6 для установки датчиков давления, и патрубок 7 для установки датчиков температуры. На всех патрубках герметичной крышки 3 установлены заглушки для герметизации заполненного реактора 2 при перевозке. После заполнения пульпой тетрахлорида титана, выводимой при чистке цистерн фильтрата отделений хлорирования и ректификации, реактор 2 транспортируют электротранспортом на установку по переработке пульп промпродуктов. Доставленный реактор 2 устанавливают при помощи мостового крана в электропечь 1 для нагрева реактора 2, и проведения процесса отгонки паров тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия. Электропечь 1 представляет собой вертикально расположенную шахту круглого сечения, футерованную внутри огнеупорным кирпичом и заключенную в металлический кожух. Внутри электропечи 1 установлены три ряда ленточных нагревателей, объединенных в одну зону нагрева. С патрубков 5, 6, 7, 8 реактора 2, установленного в электропечь 1, демонтируют заглушки. Мостовым краном устанавливают газоход 13, и через патрубок 5 отвода парогазовой смеси с помощью гибкого металлорукава 14 газохода 13 присоединяют к двум системам конденсации и сбора продуктов отгонки - к системе 11 конденсации и сбора ванадиевого промпродукта, к системе 12 конденсации и сбора продуктов отгонки тетрахлорида титана. Патрубок 8 аварийного сброса парогазовой смеси присоединяют гибким металлорукавом 10 к системе 9 аварийного сброса парогазовой смеси. В патрубок 6 устанавливают датчик давления, в патрубок 7 устанавливают термопару для измерения температуры пульпы, и подключают к системам контроля давления и температуры (система на чертеже не показана). При переработке пульп тетрахлорида титана, выводимых при чистке цистерн фильтрата отделений хлорирования и ректификации, процесс отгонки осуществляют через систему 12 конденсации и сбора продуктов отгонки тетрахлорида титана. Для этого на газоходе 13 закрывают запорную арматуру 15 (затвор поворотный дисковый), и открывают запорную арматуру 16 (затвор поворотный дисковый). После включают электропечь 1, и производят ее нагрев. По мере достижения в реакторе 2 температуры пульпы тетрахлорида титана, выводимых при чистке цистерн фильтрата отделений хлорирования и ректификации, 120-150 0С происходит интенсивное испарение и отгонка легкокипящих паров TiCl4 и VOCl3 в виде парогазовой смеси. Высококипящие компоненты пульпы остаются на дне реактора 2 в виде твердого осадка. Регулирование температуры реактора 2 производят путем включения нагревателей электропечи 1. При ведении процесса отгонки не допускают превышения температуры, так как это может привести к частичной возгонке высококипящих соединений, таких как NbОCl3 и ZrCl4. Образующаяся в процессе отгонки парогазовая смесь, состоящая из легкокипящих паров TiCl4 и VOCl3, по газоходу 13 поступает в систему 12 конденсации и сбора продуктов отгонки тетрахлорида титана для последующего охлаждения, конденсации и сбора продуктов отгонки. Система 12 конденсации и сбора продуктов отгонки тетрахлорида титана состоит из двух конденсаторов оросительных, каждый из которых имеет свой теплообменник и бак для TiCl4. Сбор продуктов отгонки производят в баке готового продукта с погружным насосом. Состав полученного осветленного промпродукта: TiCl4 - основа, VOCl3 – 0,8 мас.%, твердых взвесей – 0,6 г/дм3. Полученный осветленный промпродукт направляют на получение очищенного тетрахлорида титана. По окончании процесса отгонки TiCl4 и VOCl3 электропечь 1 отключают, отсоединяют датчики давления и температуры, на патрубки 6, 7 устанавливают заглушки. Патрубок 5 отвода парогазовой смеси отсоединяют от гибкого металлорукава 14, патрубок 8 аварийного сброса парогазовой смеси отсоединяют от гибкого металлорукава 10 и устанавливают заглушки. С помощью мостового крана реактор 2 перемещают в устройство 17 для охлаждения. Устройство 17 для охлаждения состоит из опорного кольца, в которое устанавливают реактор 2, и вентилятора обдува приточной системы для подачи холодного воздуха для охлаждения. После охлаждения реактор 2 электротранспортом транспортировали на выгрузку и размывку водой.The pre-prepared and dried reactor 2 is filled with 1258 kg of titanium tetrachloride pulp, discharged during cleaning of the filtrate tanks of the chlorination and rectification departments, using a screw pump. The chemical composition of the titanium tetrachloride pulps discharged during cleaning of the filtrate tanks of the chlorination and rectification departments: titanium tetrachloride (TiCl4) - base, vanadium oxytrichloride (VOCI3) – 0.2 wt.%, content of suspended solids - 200 g/dm33. Reactor 2 is a titanium crucible of circular cross section with a sealed lid 3. On the sealed lid 3, there is a hatch 4 for loading pulp, a branch pipe 5 for removing the steam-gas mixture (SGM), a branch pipe 8 for emergency discharge of SGM, a branch pipe 6 for installing pressure sensors, and a branch pipe 7 for installing temperature sensors. All branches of the sealed lid 3 are installed with plugs for hermetically sealing the filled reactor 2 during transportation. After filling with titanium tetrachloride pulp, removed during cleaning of the filtrate tanks of the chlorination and rectification departments, reactor 2 is transported by electric transport to the middling pulp processing plant. The delivered reactor 2 is installed using an overhead crane in electric furnace 1 for heating reactor 2 and performing the process of distillation of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride vapors. Electric furnace 1 is a vertically positioned shaft of circular cross-section, lined inside with refractory brick and enclosed in a metal casing. Inside the electric furnace 1, three rows of ribbon heaters are installed, combined into one heating zone. From nozzles 5, 6, 7, 8 of the reactor 2, installed in the electric furnace 1, the plugs are removed. Flue 13 is installed with an overhead crane, and through nozzle 5 for removing the steam-gas mixture, using a flexible metal hose 14, flue 13 is connected to two systems of condensation and collection of stripping products - to the system 11 of condensation and collection of vanadium middlings, to the system 12 of condensation and collection of titanium tetrachloride stripping products. Pipe 8 for emergency discharge of the steam-gas mixture is connected by a flexible metal hose 10 to the system 9 for emergency discharge of the steam-gas mixture. A pressure sensor is installed in pipe 6, a thermocouple for measuring the pulp temperature is installed in pipe 7, and they are connected to the pressure and temperature control systems (the system is not shown in the drawing). When processing titanium tetrachloride pulps removed during cleaning of the filtrate tanks of the chlorination and rectification departments, the distillation process is carried out through the system 12 for condensation and collection of titanium tetrachloride distillation products. For this, shut-off valve 15 (rotary disk valve) is closed on gas duct 13, and shut-off valve 16 (rotary disk valve) is opened. Then, electric furnace 1 is turned on and heated. As the temperature of the titanium tetrachloride pulp removed during cleaning of the filtrate tanks of the chlorination and rectification departments in reactor 2 reaches 120-1500Intensive evaporation and distillation of low-boiling vapors of TiCl occurs4and VOCl3in the form of a steam-gas mixture. High-boiling components of the pulp remain at the bottom of reactor 2 as a solid sediment. The temperature of reactor 2 is regulated by turning on the heaters of electric furnace 1. During the distillation process, do not allow the temperature to exceed this limit, as this can lead to partial sublimation of high-boiling compounds, such as NbОCl.3and ZrCl4The resulting vapor-gas mixture during distillation consists of low-boiling TiCl vapors.4and VOCl3, enters the system 12 for condensation and collection of titanium tetrachloride distillation products through flue duct 13 for subsequent cooling, condensation, and collection of the distillation products. The system 12 for condensation and collection of titanium tetrachloride distillation products consists of two spray condensers, each of which has its own heat exchanger and a TiCl tank.4. The distillation products are collected in a finished product tank with a submersible pump. The composition of the resulting clarified middlings: TiCl4- base, VOCl3– 0.8 wt.%, suspended solids – 0.6 g/dm33. The resulting clarified middlings are sent to obtain purified titanium tetrachloride. After the TiCl distillation process is complete4and VOCl3Electric furnace 1 is switched off, the pressure and temperature sensors are disconnected, and plugs are installed on pipes 6 and 7. Pipe 5 for the steam-gas mixture outlet is disconnected from flexible metal hose 14, and pipe 8 for the emergency discharge of the steam-gas mixture is disconnected from flexible metal hose 10 and plugs are installed. Using an overhead crane, reactor 2 is moved to cooling device 17. Cooling device 17 consists of a support ring in which reactor 2 is installed and a blower for the supply system for supplying cold air for cooling. After cooling, reactor 2 was transported by electric transport for unloading and washing with water.
Таким образом, предложенный способ и установка позволяют повысить сквозную степень извлечения из пульп промпродуктов, образующихся в производстве тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, титана на 0,5% и ванадия до 4%, тем самым уменьшить выбросы ценных компонентов в сточные воды и улучшить состояние окружающей среды.Thus, the proposed method and installation make it possible to increase the through extraction rate of titanium by 0.5% and vanadium by up to 4% from the pulps of industrial products formed in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, thereby reducing the emissions of valuable components into wastewater and improving the state of the environment.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2847924C1 true RU2847924C1 (en) | 2025-10-15 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4279871A (en) * | 1979-10-31 | 1981-07-21 | Scm Corporation | Process for treating chlorinated titaniferous material to remove vanadium |
| US4329322A (en) * | 1979-11-19 | 1982-05-11 | Scm Corporation | Chlorination of titaniferous material using treated coal for vanadium removal |
| SU1832735A1 (en) * | 1988-12-26 | 1996-08-20 | Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана | Method for production of pure titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride |
| RU2175358C1 (en) * | 2000-09-04 | 2001-10-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method of vanadium middlings processing |
| RU2192489C2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-11-10 | ОАО "Чусовской металлургический завод" | Method of complex processing technogenious vanadium raw material |
| RU2194782C1 (en) * | 2001-05-14 | 2002-12-20 | ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО-технология" | Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless |
| RU74634U1 (en) * | 2008-01-09 | 2008-07-10 | ООО "Энергострой" | PRODUCTION SYSTEM OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT FOR CHLORINE PROCESSING OF TITANIUM-VANADIUM RAW MATERIAL |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4279871A (en) * | 1979-10-31 | 1981-07-21 | Scm Corporation | Process for treating chlorinated titaniferous material to remove vanadium |
| US4329322A (en) * | 1979-11-19 | 1982-05-11 | Scm Corporation | Chlorination of titaniferous material using treated coal for vanadium removal |
| SU1832735A1 (en) * | 1988-12-26 | 1996-08-20 | Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана | Method for production of pure titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride |
| RU2175358C1 (en) * | 2000-09-04 | 2001-10-27 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method of vanadium middlings processing |
| RU2192489C2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-11-10 | ОАО "Чусовской металлургический завод" | Method of complex processing technogenious vanadium raw material |
| RU2194782C1 (en) * | 2001-05-14 | 2002-12-20 | ООО Научно-производственная экологическая фирма "ЭКО-технология" | Method of integrated processing of polymetallic production wastes and rendering them harmless |
| RU74634U1 (en) * | 2008-01-09 | 2008-07-10 | ООО "Энергострой" | PRODUCTION SYSTEM OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT FOR CHLORINE PROCESSING OF TITANIUM-VANADIUM RAW MATERIAL |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101845552B (en) | Method for reclaiming valuable element through gradient chlorination of vanadium slag | |
| KR101790743B1 (en) | Metal chlorides and metals obtained from metal oxide containing materials | |
| RU2662515C1 (en) | System and method of purification vanadium pentoxide | |
| RU2663777C1 (en) | System and method for producing high-purity vanadium pentoxide powder | |
| RU2665520C1 (en) | System and method for purifying and preparing a powder of high purity vanadium pentoxide | |
| RU2663776C1 (en) | System and method for producing powder of high-clean vanadium tetraoxide | |
| RU2670866C9 (en) | System and method for producing high-purity vanadium pentoxide powder | |
| EP0993419B1 (en) | A process for producing an aqueous solution comprising ferric chloride | |
| GB2105696A (en) | Process for the production of a nearly aluminum chloride-free titanium tetrachloride from titaniferous raw materials containing aluminum compounds | |
| EP0449892A1 (en) | EXTRACTION AND PURIFICATION OF TITANIUM PRODUCTS FROM TITANIZING ORES. | |
| RU2847924C1 (en) | Method for processing pulp products forming in the production of titanium tetrachloride and vanadium oxitricholoride, and installation for its implementation | |
| CN103693687B (en) | Method and system for preparing titanium dioxide | |
| US4056363A (en) | Apparatus for the fabrication of pure alumina from Al2 O3 and silica containing raw materials by leaching with hydrochloric acid | |
| US4563338A (en) | Selective chlorination method for mixtures of metallic oxides of natural or synthetic origin | |
| US3959438A (en) | Method for the fabrication of pure alumina from Al2 O3 and silica containing raw materials by leaching with hydrochloric acid | |
| CN109835948A (en) | A kind of system and method for the chromium type high vanadium slag production high-purity energy storage material of flow battery | |
| US3009541A (en) | Recovery of titanium tetrachloride from sludges obtained in the purification of impure titanium tetrachloride | |
| CN203820457U (en) | System for recovering sulfur from sulfur-containing leach residue | |
| US3418074A (en) | Process for chlorinating titaniferous ores | |
| EP0105542B1 (en) | Process for producing metallic chlorides | |
| US2905545A (en) | Method of separating metals from ores and concentrates | |
| CN112624185B (en) | Method for removing aluminum in titanium tetrachloride production process | |
| CN103896332A (en) | Method and system for preparing titanium dioxide | |
| US2890100A (en) | Purification of crude titanium tetrachloride | |
| Akhmetova et al. | Achievements in the titanium production development |