CZ300896B6 - Zpusob chlorace vsázky rudonosných materiálu a reaktor k provádení tohoto zpusobu - Google Patents
Zpusob chlorace vsázky rudonosných materiálu a reaktor k provádení tohoto zpusobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ300896B6 CZ300896B6 CZ20060305A CZ2006305A CZ300896B6 CZ 300896 B6 CZ300896 B6 CZ 300896B6 CZ 20060305 A CZ20060305 A CZ 20060305A CZ 2006305 A CZ2006305 A CZ 2006305A CZ 300896 B6 CZ300896 B6 CZ 300896B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- reactor
- melt
- chlorine
- longitudinal
- chamber
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1218—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by dry processes
- C22B34/1222—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by dry processes using a halogen containing agent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/02—Roasting processes
- C22B1/08—Chloridising roasting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/02—Roasting processes
- C22B1/10—Roasting processes in fluidised form
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/04—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces of multiple-hearth type; of multiple-chamber type; Combinations of hearth-type furnaces
- F27B3/045—Multiple chambers, e.g. one of which is used for charging
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Pri zpusobu chlorace vsázky rudonosných materiálu v reaktoru za prítomnosti chlóru a koksu za úcelem výroby chloridu kovu, jako jsou Fe, Cu, Ti, Sn, Al, Zr, V, Mo, Nb a Ta je z bocních protilehlých vstupních komor (14) reaktoru, kam je prubežne dodávána prášková vsázka a pod tlakem vhánena smes chlóru a vzduchu, horní vrstva taveniny o teplote 850 až 1200 .degree.C, se suspendovanými cásticemi vsázky, vhánena rychlostí 50 až 500 m/sec protibežne pod úhlem 30 až 60.degree. šikmo smerem vzhuru vedenými podélnými reakcními kanály (16) do smešovací komory (15). Zde je tavenina dispergována na emulzi s vysoce rozvinutým aktivním mnohafázovým povrchem, a následne odvádena šikmo vzhuru pod úhlem 30 až 60.degree. vedeným prícným prodouvacím kontaktním kanálem (20) do výstupní komory (19), odkud jsou jednak odvádeny plynné produkty chlorace ke kondenzaci za úcelem vydelení prímesí a jednak je prubežne vypouštena solná tavenina.
Description
(57) Anotace:
Při způsobu chlorace vsázky rudonosných materiálů v reaktoru za přítomnosti chlóru a koksu za účelem výroby chloridů kovů, jako jsou Fe, Cu, Ti, Sn, Al, Zr, V, Mo, Nb a Taje z bočních protilehlých vstupních komor (14) reaktoru, kam je průběžné dodávána prášková vsázka a pod tlakem vháněna směs chlóru a vzduchu, horní vrstva taven my o teplotě 850 až 1200 °C, se suspendovanými částicemi vsázky, vháněna rychlostí 50 až 500 m/sec protiběžně pod úhlem 30 až 60° Šikmo směrem vzhůru vedenými podélnými reakčními kanály (16) do směšovací komory (15). Zde je tavenina dispergována na emulzi s vysoce rozvinutým aktivním mnohafózovým povrchem, a následně odváděna Šikmo vzhůru pod úhlem 30 až 60° vedeným příčným prodouvacím kontaktním kanálem (20) do výstupní komory (19), odkud jsou jednak odváděny plynné produkty chlorace ke kondenzaci za účelem vydělení příměsí ajednakje průběžně vypouštěna solná tavenina.
Způsob chlorace vsázky rudonosných materiálů a reaktor k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu chlorace vsázky rudonosných materiálů a rovněž řeší konstrukci reaktoru k provádění tohoto způsobu, využitelného při zpracování rudonosných materiálů za přítomnosti chlóru a koksu za účelem výroby chloridů kovů, jako jsou například Fe, Cu, Ti, Sn, Al, Zr, V, Mo, Nb a Ta.
io
Dosavadní stav techniky
V současné době je známo zařízení a způsob výroby tetrachloridů kovů, jako například titanu nebo zirkonia, popsané v patentu US 4 595 573, které obsahuje reakční komoru vyrobenou ze žáruvzdorného materiálu a umístěnou v hermeticky uzavřeném kovovém plášti. Ve spodní části této komory se nachází reakční zóna. Popisované zařízení je opatřeno systémem rozvodů technologických médií, který zprostředkovává zahřívání reakční komory, plnění pláště plynem, podávání pevné reakční směsi s obsahem zpracovávaného kovu a přívod plynné směsi s obsahem chlóru skrze trysku umístěnou ve spodní části reakční zóny. Tlak v komoře je udržován na hodnotě převyšující atmosférický tlak, přičemž hodnota tlaku v plášti je vyšší než tlak v komoře. Tak je zabezpečen nepřetržitý pohyb proudu plynu, vháněného pomocí systému technologických médií a odvádějícího páry chlóru a chloridů z vnitřního prostoru pláště. Nedostatkem tohoto chlorátoru je nízký specifický výkon, neboť v zařízení nedochází k intenzivnímu promíchávání kovů ve vsázce a směsi plynů, a proto všechny procesy probíhají v režimu laminámí nebo přirozené difúze.
Rovněž je znám proces výroby tetrachloridů titanu, popsaný v patentu GB 836079, při kterém jemně dispergovaná směs materiálu obsahujícího titan a uhlíkaté redukční činidlo prochází sou30 časně s proudem chlóru vertikální reakční komorou, přičemž reagenty se pohybují směrem dolů a pevné i plynné produkty reakcí se odvádějí skrze spodní část komory. Teplota reakcí přesahuje 700 ŮC a je žádoucí, aby se nacházela v rozměru 1000 až 1400 °C. Pevná vsázka se podává rozptýlená v nosném plynu zpravidla mimo proud chloračního plynu. Částice pevné vsázky rozptýlené v dusíku nebo oxidu uhelnatém či uhličitém s přídavkem kyslíku mohou být podávány do reakční komory ve směru osy reaktoru zatímco chlór může být vháněn do reaktoru ve směru tečny. Reaktor má tvar vertikálně uloženého válce. Do jeho vrchní části se skrze násypku podává směs titanové rudy a uhlíkatého redukčního činidla, která je předběžně drcena a připravena v drtiči s míchačkou. Chloraění plyn je vháněn otvory v horní části reaktoru a postupuje směrem dolů rychlostí 15 m/sec, Spodní část reaktoru je propojená s lapačem pevných částic, jehož tep40 lota je nižší než teplota v reakční komoře a z něhož směs plynů pokračuje dále do separátorů a kondensátoru. Chloridy s vysokou teplotou tavení vzniklé v důsledku probíhajících reakcí se usazují v podobě tenkého filmu na stěnách reaktoru, stékají po nich do lapače pevných částic, jehož teplota je nastavení tak, aby chloridy s vysokou teplotou tavení, jako např. zásady, prvky alkalických zemin či dichloridy železa, přešly do pevného skupenství a mohly být následně z reaktoru odvedeny. Plynné chloridy postupují do další komory, jejíž teplota podporuje usazování pevných sloučenin oxidů železa a chlóru, které jsou z reaktoru následně odváděny odpovídajícím ventilem. Vhodnými materiály obsahujícími titan jsou rutil, ilmenit, železné a titanové rudy a struska ěi syntetický oxid titaničitý. Jelikož zařízení nezajišťuje intenzivní promíchávání kovu, tedy vsázky, se směsí chloru a vzduchu, probíhají všechny procesy v režimu laminámí či přirozené difúze, což má za následek nízký specifický výkon reaktoru. K dalším slabým stránkám patří nízká celková výrobní kapacita jednotlivých zařízení, neboť není možné zajistit rovnoměrnou distribuci směsi chloru se vzduchem po celém průřezu reaktoru. Nedostatkem jsou také vysoké specifické kapitálové a výrobní náklady, způsobené nízkým měrným výkonem a potřebou vsázku speciálně upravovat.
-! fcWVV/V MU
V současné době je měrný výkon vztahovaný na lm2 horizontálního průřezu chlorační komory reaktoru všech známých typů chloračních zařízení, tedy tavícího, šachtového či chlorátoru s fluidní vrstvou, prakticky stejný. Je proto obtížné upřednostnit určitý typ aparátu. Pri pokusu zvýšit výkon šachtového chlorátoru s fluidní vrstvou na více než 100 t TiCl4 denně vznikají velké technické problémy. Rovnoměrně distribuovat chlór do celého objemu vrstvy vsázky v zařízeních s průměrem větším než 3 m je prakticky nemožné.
Dále je známo řešení dle spisu US 4 332 615 týkající se obohacování titanové rudy na TiO2, přičemž je odstraňováno Fe a Fe2C>3 bez ztráty titanu. Proces je realizován s použitím vzduchu, chloru a vodíku za vzniku TiClv Obohacování titanu v rudách obsahujících až 25 % železa s využitím vodíku při exotermické reakci je řešeno ve spise GB 992317. Obohacování titanové rudy bez použití chloru je pak řešeno ve spise US 4 442 075 pomocí technologie pracující v režimu taminámí difúze tekutých solí titanové rudy. Nevýhodou tohoto způsobuje použití další druhotné soli.
Zařízením, které se svou technickou podstatou a ekonomicko-technologickou efektivitou nejvíce blíží představovanému zařízení je reaktor pro chloraci materiálů obsahujících titan popsaný v patentu GB 8930676. Tento způsob zpracování materiálů obsahujících titan za přítomnosti chlóru a koksu za účelem výroby chloridu kovů spočívá v použití množství plynovodních hrdel sloužících ke vhánění chlóru do reakční zóny a ústících dovnitř směrem ke dnu reakční komoiy. Ústí jednotlivých přívodů se nachází v určité vzdálenosti od sebe, od stěn i ode dna komory.
V důsledku vhánění proudu plynu se v reakční komoře vytváří turbulentní zóny, jejichž pohyb je znázorněn šipkami a přerušovanými čarami. Činnost zařízení je popsána pro případ zpracování ilmenitu jako materiálu obsahujícího titan. V důsledku zavedení uhlíku, uhlí nebo koksu do reaktoru, zažehnutí a dmýchání proudu vzduchu se vnitřní prostor pece zahřívá na reakční teplotu ve výši 700 až 1200 °C. Přes nakloněný žlab se do pece podává jemně dispergovaná směs ilmenitu a koksu, která vytváří uvnitř pece vrstvu neustále promíchávanou proudem vháněného vzduchu. Když tato vrstva dosáhne pracovní teploty, přeruší se dodávka vzduchu a skrze hrdla se začíná podávat chlór. Pohyb vháněného chlóru vytvoří stoupaj ící sloupy ilmenitu a uhlíku. Části30 ce ilmenitu a uhlíku, které nestihnou zreagovat a dosáhnou nej vyššího bodu těchto sloupců začnou padat zpět do vrstvy materiálu, dokud neklesnou do blízkosti plynovodních hrdel a nejsou opětovně zachyceny proudem chlóru a vyneseny nahoru. Tímto způsobem je zajištěna nepřetržitá cirkulace ilmenitu a uhlíku nahoru a dolů napříč vrstvou materiálu. Plynné produkty reakcí, a to chlorid titaničitý, dichlorid železa a oxid uhelnatý, jsou odváděny z pece skrze její horní část.
V patentuje rovněž popsáno zpracování zirkonia, tantalitu nebo kolumbia.
Nedostatkem tohoto typu zařízení je malý měrný výkon, zpravidla 5 t/m3 denně, limitovaný nízkou lineární rychlostí pohybu plynové bubliny s obsahem chloru v tavenině solí, jejíž hodnota je udávána ve výši 0,3 m/$ec. Z tohoto důvodu by další intensifikace procesů probíhajících ve stá40 vajících chlorátorech byla spojena se zvětšením jejich objemu, a tím i potřebné pracovní plochy, což by vedlo k dalšímu zvyšování kapitálových i výrobních nákladů.
Úkolem představovaného vynálezu je představit takový způsob chlorace vsázky a související konstrukční řešení reaktoru, které by umožňovalo zvýšení jeho výrobní kapacity.
Podstata vynálezu
Uvedeného cíle je dosaženo vynálezem, kterým je způsob chlorace vsázky rudonosných mate50 riálů v reaktoru za přítomnosti chlóru a koksu za účelem výroby chloridů kovů, jako jsou Fe, Cu, Ti, Sn, Al, Zr, V, Mo, Nb a Ta, jehož podstatou je, že z bočních protilehlých vstupních komor reaktoru, kam je průběžně dodávána prášková vsázka a pod tlakem vháněna směs chlóru a vzduchuje horní vrstva taveniny o teplotě 850 až 1200 °C se suspendovanými částicemi vsázky vháněna rychlostí 50 až 500 m/sec protiběžně pod úhlem 30 až 60° šikmo směrem vzhůru vedenými podélnými reakčními kanály do směšovací komory, kde je tavenina dispergována na emulzi
-2s vysoce rozvinutým aktivním mnohofázovým povrchem, a následně odváděna šikmo vzhůru pod úhlem 30 až 60° vedeným příčným prodouvacím kontaktním kanálem do výstupní komory, odkud jsou jednak odváděny plynné produkty chlorace ke kondensaci za účelem vydělení příměsí a jednak je průběžně vypouštěna solná tavenina,
Vynálezem je rovněž konstrukce reaktoru pro chíoraci vsázky sestávajícího z tělesa vytvořeného ve formě uzavřené vany, která je částečně zaplněna taveninou, kde těleso je vybaveno konstrukčními prvky pro dávkování vsázky, pro přívod směsi vzduchu a chloru, pro odvádění plynných produktů tavby, ohřev taveníny, vypouštění taveniny a chlazení svého pláště a konstrukčních io prvků dělících jeho vnitřní prostor, jehož podstatou je, že ve vnitřním prostoru tělesa jsou vytvořeny podélné přepážky a příčné přepážky tak, že jej rozdělují na alespoň jednu vstupní komoru, směšovací komoru a výstupní komoru, které jsou vzájemně propojeny šikmo vzhůru vedenými reakčními kanály a kontaktními kanály, které jsou vytvořeny na různé horizontální úrovni pro zajištění vzestupného prodouvání vznikající disperzí taveniny.
Také je podstatou vynálezu, že reakční kanály a kontaktní kanál jsou pomocí podélných přepážek a příčným přepážek vytvořeny tak, že jejich zkosení nabývá vzhledem k horizontální rovině hodnot 30 až 60°.
Konečně je podstatou vynálezu, že ve vnitřním prostoru tělesa jsou v oblasti umístění zásobovacích násypek a přívodních hrdel vytvořené, symetricky vzhledem k podélné ose tělesa, dvojice horních podélných přepážek a spodních podélných přepážek se zkosením vzájemně přilehlých ploch, vytvářejí dvojice dostředně Šikmo směrem vzhůru vedených podélných reakčních kanálů, a že ve středové části vnitřního prostoru tělesa vytvořená homí příčná přepážka a spodní příčná přepážka se zkosením vzájemně přilehlých ploch vytvářejí kontaktní kanál, který je vytvořen nad horizontální úrovní reakčních kanálů.
Ve výhodném provedení jsou podélné přepážky vytvořeny kolmo k příčným přepážkám a výstupní průřezy podélných reakčních kanálů do směšovací komory vytvořených v podélných pře30 pážkách symetricky s osou reaktoru jsou ve stejné výši a jsou nasměrovány proti sobě.
Předkládané řešení způsobuje, že popisovaný reaktor je vysoce produktivní, technologicky a konstrukčně propracovaný a jeho provoz je nenáročný. Může najít široké uplatnění při výrobě titanu či jiných barevných a vzácných kovů a rovněž v jaderném průmyslu. Měrná výrobní kapa35 čita nového reaktoru je přibližně 30-krát vyšší než u stávajících zařízení. Chlorační reaktor s vnějšími rozměry 4x3x2 m a užitném objemu 24 m3 má při spotřebě plynu 20 až 40 tis. m3/h výrobní kapacitu 3800 tun za den. Měrná výrobní kapacita reaktoru je tedy 156 t/m3 za den, což je zhruba 30x více, než u známých technologií. Kromě toho je jednotkový výkon nového chlorátoru, a to v přepočtu na jedno zařízení, ve srovnání se stávajícími chlorátory rovněž několika40 násobně vyšší. Příčinou je snadno dosažitelná rovnoměrná distribuce chlóru v zónách chlorace a důležitá je rovněž přirozená vnitřní cirkulace taveniny solí kolem spodních příčných přepážek proti proudu vháněného plynu. Díky možnosti zpracovávat práškové materiály odpadá nutnost briketovat vsázku, čímž se snižují náklady na zpracování. Nový reaktor je navíc lehce automatizovatelný a výrobní náklady jsou velmi nízké. Smysluplnost a účelnost popsaného procesu chlo45 race spočívající ve vdouvání vsázky do intenzivně turbulentního proudu emulze taveniny a solí je jednoznačně potvrzena výsledky při praktické aplikaci autogenních procesů, kdy proces tavení v tavící lázni má měrný výkon 55 až 60 t/m3 denně, což je 10—krát více než u existujících procesů v suspendované fázi.
Přehled obrázků na výkresech
Konkrétní příklad konstrukce reaktoru podle vynálezu je schématicky znázorněn na připojených výkresech, kde
- obr. 1 představuje podélný vertikální řez reaktorem
-3- obr. 2 je horizontální řez reaktorem v rovině B_B
- obr. 3 je vertikální rez reaktorem v rovině C-C
- obr 4 je podélný řez vstupní komorou reaktoru k podávání práškové vsázky v rovině D-D
Příklady provedení vynálezu
Reaktor sestává z tělesa 1 vytvořeného ve formě uzavřené vany vyzdívané žáruvzdorným materiálem nebo chlazené kesonovou konstrukcí, která je částečně zaplněna taveninou 2 solí io s obsahem chloru. Těleso i je v horní části vybaveno běžnými konstrukčními prvky pro dávkování vsázky, pro přívod směsi vzduchu a chloru a pro odvádění plynných produktů tavby, když v popisovaném případě na straně jedné obsahuje dvojice symetricky podélně ustavených zásobovacích násypek 3 a přívodních hrdel 4 a na straně druhé centrální odtahové hrdlo 5, na jehož vstupu je umístěno záchytné zařízení 6 kapek taveniny, tvořené například sadou lamel, jak je patrné z obr. 1. Ve spodní části tělesa 1 je u jeho dna vytvořena sifonová výpusť 7 taveniny 2 zakončená vypouštčcím žlabem 8. Těleso I reaktoru je dále vybaveno chlazenými grafitovými elektrodami 9 opatřenými tepelnými výměníky 10, sloužícími k zahřátí taveniny 2 solí při spouštění reaktoru nebo k ohřívání taveniny 2 při činnosti reaktoru v režimu sníženého výkonu, tj. v havarijních případech. Konečně je pak těleso 1 opatřeno chladicími výměníkovými okruhy ίο 11, sloužícími k regulaci teploty jeho pláště i konstrukčních prvků dělících vnitřní prostor tělesa i popsaných níže.
Ve vnitřním prostoru tělesa i jsou v oblasti umístění zásobovacích násypek 3 a přívodních hrdel 4 vytvořeny symetricky vzhledem k podélné ose tělesa i dvojice horních podélných přepážek ]2 a spodních podélných přepážek 13, které oddělují boční vstupní komory 14 a středovou směšovací komoru J_5 reaktoru. Vstupní komory Í4 a směšovací komora j_5 jsou propojeny dvojicemi podélných reakčních kanálů Jó, které jsou vytvořeny ve stejné výši a jsou vedeny mezi zkoseními příslušných podélných přepážek 12 a 13 dostředně šikmo směrem vzhůru, přičemž optimální sklon zkosení se pohybuje v rozmezí hodnot 30 až 60°. Ve středové části vnitřního prostoru těle30 sa I jsou dále vytvořeny horní příčná přepážka Π a spodní příčná přepážka 18 oddělující směšovací komoru Γ5 od výstupní komory 19, které jsou propojeny prodouvacím kontaktním kanálem 20, vedeným ze směšovací komory 15 šikmo směrem vzhůru pod úhlem pohybujícím se v rozmezí hodnot 30 až 60°. Prodouvací kanál 20 je pak vytvořen nad horizontální úrovní reakčních kanálů 16.
Za běžného provozu reaktoru v rámci plánovaného výkonu vzniká při chloračních reakcích dostatečné množství tepla a elektrody 9 se vypínají. Přebytečná tepelná energie je z vany tělesa 1 odváděna pomocí výměníkových okruhů _H umístěných v přepážkách 12, 13, 17, J_8 a výměníků 10 v elektrodách 9. V důsledku chlazení se na povrchu přepážek 12, 13,17,18 vytváří z částic solné taveniny 2 a vsázky ochranná vrstva, tzv. gamisáž, která povrch přepážek 12, 13. 17, 18 spolehlivě chrání od erozního a chemického poškození a zajišťuje dlouhodobou nepřetržitou činnost reaktoru při vysokém měrném výkonu.
Představovaný reaktor pracuje následujícím způsobem:
Vana tělesa 1 se částečně zaplní taveninou 2 chloridů Na, K, Ca, Mg, Al a Fe, např. použitým elektrolytem hořčíkových elektrolyzérů. Zásobovací násypkou 3 se průběžně podává prášková vsázka, např. titanová struska a koksový prach. Přes přívodní hrdlo 4 se do reaktoru pod tlakem 1 až 2 Atm vhání směs chlóru a vzduchu, např. v poměru 70 % Cl a 30 % vzduchu. Elektrodami 9 se tavenina zahřeje na teplotu 850 až 1200 °C. Proud směsi chlóru a vzduchu vstupuje do kontaktních reakčních kanálů 16, jež jsou umístěny naproti sobě a zároveň symetricky s osou reaktoru a na výstupu vytváří směšovací komoru J_5. Směs plynu vstupuje do reakčních kanálů 16 rychlostí 50 až 500 tn/sec a unáší s sebou vrchní vrstvu solné taveniny, v níž jsou suspendovány pevné částice vsázky. Přitom dochází v reakčních kanálech 16 a směšovací komoře 15 k intenziv-4nímu drobení taveniny na emulzi tvořenou plynem, taveninou, solemi a pěnou. Vzniklá emulze se vyznačuje vysoce rozvinutým aktivním mnohofázovým povrchem. Ze směšovací komory j_5 postupuje směs plynu do příčného kontaktního kanálu 20, což umožňuje využít chlór z chlorační směsi prakticky na 100 %.
Plynné produkty chlorace vsázky jsou z reaktoru skrze odtahové hrdlo 5 odváděny ke kondenzaci za účelem vydělení příměsí, např. chloridu titanu. Chloridy hořčíku, vápníku, železa a manganu v podobě tekuté solné taveniny jsou v závislosti na míře naplnění vany z reaktoru nepřetržitě odváděny regulační sifonovou výpustí 7. Okraje příčných přepážek 17. J_8 tvořící prodouvané io kontaktní kanály 20 jsou skoseny pod úhlem 30 až 60° a usměrňují tak proud vháněného plynu.
Tím jsou zajištěny optimální podmínky pro dispergování taveniny. Pokud jsou úhly skosení menší než 30°, dochází k zahlcování kontaktních kanálů 20 a proces drobení je narušen v důsledku nadbytku taveniny v plynné fázi. Jsou-li úhly skosení větší než 60°, proud plynu se od povrchu taveniny odráží a snižuje se intenzita drobení taveniny na kapky, zmenšuje se celkový povrch emulze taveniny a solí se snižuje se výrobní kapacita reaktoru.
Aero-hydrodynamický a technologický režim činnosti reaktoru se snadno reguluje změnou dodávaného množství vsázky a směsi vzduchu s chlórem a také změnou výšky hladiny solné taveniny pomocí sifonové výpusti 7. Zvýší-li se hladina taveniny ve vaně, dochází ke zvýšení specifické spotřeby taveniny při prodouvání kanálů 16, 20. Zároveň se zvyšuje hydraulický odpor reaktoru, celková plocha reagujících částic, rychlost chlorace a specifická výrobní kapacita reaktoru.
Průmyslová využitelnost
Reaktor podle vynálezu je využitelný pro zpracování rudonosných materiálů za přítomnosti chlóru a koksu za účelem výroby chloridů kovů, jako jsou například Fe, Cu, Ti, Sn, Al, Zr, V, Mo, Nb a Ta.
Claims (5)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob chlorace vsázky rudonosných materiálů v reaktoru za přítomnosti chlóru a koksu za účelem výroby chloridů kovů, jako jsou Fe, Cu, Ti, Sn, Al, Zr, V, Mo, Nb a Ta, vyznačující se tím, že z bočních protilehlých vstupních komor reaktoru, kam je průběžně dodávána prášková vsázka a pod tlakem vháněna směs chlóru a vzduchu, je horní vrstva taveniny o40 teplotě 850 až 1200 °C se suspendovanými částicemi vsázky vháněna rychlostí 50 až 500 m/sec protiběžně pod úhlem 30 až 60° šikmo směrem vzhůru vedenými podélnými reakčními kanály do směšovací komory, kde je tavenina dispergována na emulzi s vysoce rozvinutým aktivním mnohofázovým povrchem, a následně odváděna šikmo vzhůru pod úhlem 30 až 60° vedeným příčným prodouvacím kontaktním kanálem do výstupní komory, odkud jsou jednak odváděny plynné45 produkty chlorace ke kondenzaci za účelem vydělení příměsí a jednak je průběžně vypouštěna solná tavenina.
- 2. Reaktor pro chloraci vsázky, sestávající z tělesa (1) vytvořeného ve formě uzavřené vany, která je částečně zaplněna taveninou (2), kde těleso (1) je vybaveno konstrukčními prvky pro so dávkování vsázky, pro přívod směsi vzduchu a chloru, pro odvádění plynných produktů tavby, ohřev taveniny (2), vypouštění taveniny (2) a chlazení svého pláště a konstrukčních prvků dělících jeho vnitřní prostor, vyznačující se tím, že ve vnitřním prostoru tělesa (1) jsou vytvořeny podélné přepážky (12, 13) a příčné přepážky (17, 18) tak, že jej rozdělují na alespoň jednu vstupní komoru (14), směšovací komoru (15) a výstupní komoru (19), které jsou vzájemně55 propojeny šikmo vzhůru vedenými reakčními kanály (16) a kontaktními kanály (20), které jsou-5vytvořeny na různé horizontální úrovni pro zajištění vzestupného prodouvání vznikající disperzí taveniny.
- 3 Reaktor podle nároku 2, vyznačující se tím, že reakění kanály (16) a kontaktní5 kanál (20) jsou pomocí podélných přepážek (12, 13) a příčných přepážek (17, 18) vytvořeny tak, že jejich zkosení nabývá vzhledem k horizontální rovině hodnot 30 až 60°.
- 4. Reaktor podle nároků 2 a 3, vyznačující se tím, že ve vnitřním prostoru tělesa (1) v oblastí umístění zásobovacích násypek (3) a přívodních hrdel (4) vytvořené, symetricky io vzhledem k podélné ose tělesa (1), dvojice horních podélných přepážek (12) a spodních podélných přepážek (13) se zkosením vzájemně přilehlých ploch, vytvářejí dvojice dostředně šikmo směrem vzhůru vedených podélných reakčních kanálů (16), a že ve středové části vnitřního prostoru tělesa (1) vytvořená horní příčná přepážka (17) a spodní příčná přepážka (18) se zkosením vzájemně přilehlých ploch vytvářejí kontaktní kanál (20), který je vytvořen nad horizontální15 úrovní reakčních kanálů (16).
- 5. Reaktor podle nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že podélné přepážky (12, 13) jsou vytvořeny kolmo k příčným přepážkám (17, 18).20 6. Reaktor podle nároků 2až5, vyznačující se tím, že výstupní průřezy podélných reakčních kanálů (16) do směšovací komory (15) vytvořených v podélných přepážkách (12, 13) symetricky s osou reaktoru jsou ve stejné výši a jsou nasměrovány proti sobě.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20060305A CZ300896B6 (cs) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | Zpusob chlorace vsázky rudonosných materiálu a reaktor k provádení tohoto zpusobu |
EP06761637A EP2021518B1 (en) | 2006-05-12 | 2006-06-27 | Method and device for chlorination of ore-bearing materials |
PCT/CZ2006/000045 WO2007131459A1 (en) | 2006-05-12 | 2006-06-27 | Method and device for chlorination of ore-bearing materials |
PL06761637T PL2021518T3 (pl) | 2006-05-12 | 2006-06-27 | Sposób i urządzenie do chlorowania materiałów rudonośnych |
DE602006009155T DE602006009155D1 (de) | 2006-05-12 | 2006-06-27 | Verfahren und vorrichtung zur chlorierung von erzhaltigen materialien |
AT06761637T ATE442462T1 (de) | 2006-05-12 | 2006-06-27 | Verfahren und vorrichtung zur chlorierung von erzhaltigen materialien |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20060305A CZ300896B6 (cs) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | Zpusob chlorace vsázky rudonosných materiálu a reaktor k provádení tohoto zpusobu |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2006305A3 CZ2006305A3 (cs) | 2007-11-21 |
CZ300896B6 true CZ300896B6 (cs) | 2009-09-02 |
Family
ID=37571843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20060305A CZ300896B6 (cs) | 2006-05-12 | 2006-05-12 | Zpusob chlorace vsázky rudonosných materiálu a reaktor k provádení tohoto zpusobu |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2021518B1 (cs) |
AT (1) | ATE442462T1 (cs) |
CZ (1) | CZ300896B6 (cs) |
DE (1) | DE602006009155D1 (cs) |
PL (1) | PL2021518T3 (cs) |
WO (1) | WO2007131459A1 (cs) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102735052B (zh) * | 2011-04-01 | 2015-05-06 | 中国恩菲工程技术有限公司 | 熔化设备 |
CN109252057B (zh) * | 2018-09-25 | 2021-03-26 | 李梅 | 一种低品位锆精矿的熔盐氯化提取方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB992317A (en) * | 1961-08-09 | 1965-05-19 | British Titan Products | Titanium ore beneficiation process |
US4332615A (en) * | 1981-06-29 | 1982-06-01 | Titanium Technology (Australia) Ltd. | Process for beneficiating a titaniferous ore |
US4442075A (en) * | 1983-03-30 | 1984-04-10 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | Titanium ore chlorination process using a molten salt |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB893067A (en) * | 1959-10-26 | 1962-04-04 | Titanium Metals Corp | Chlorination of metal-bearing materials |
SU793941A1 (ru) * | 1978-11-29 | 1981-01-07 | Березниковский Филиал Всесоюзногонаучно-Исследовательского И Проект-Ного Института Титана | Способ извлечени четыреххлористогоТиТАНА из ХлОРидНыХ пульп |
JP4430287B2 (ja) * | 2002-08-12 | 2010-03-10 | 東邦チタニウム株式会社 | 四塩化チタンの製造装置 |
-
2006
- 2006-05-12 CZ CZ20060305A patent/CZ300896B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2006-06-27 PL PL06761637T patent/PL2021518T3/pl unknown
- 2006-06-27 DE DE602006009155T patent/DE602006009155D1/de not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-27 EP EP06761637A patent/EP2021518B1/en not_active Not-in-force
- 2006-06-27 AT AT06761637T patent/ATE442462T1/de not_active IP Right Cessation
- 2006-06-27 WO PCT/CZ2006/000045 patent/WO2007131459A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB992317A (en) * | 1961-08-09 | 1965-05-19 | British Titan Products | Titanium ore beneficiation process |
US4332615A (en) * | 1981-06-29 | 1982-06-01 | Titanium Technology (Australia) Ltd. | Process for beneficiating a titaniferous ore |
US4442075A (en) * | 1983-03-30 | 1984-04-10 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | Titanium ore chlorination process using a molten salt |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2021518A1 (en) | 2009-02-11 |
EP2021518B1 (en) | 2009-09-09 |
CZ2006305A3 (cs) | 2007-11-21 |
DE602006009155D1 (de) | 2009-10-22 |
ATE442462T1 (de) | 2009-09-15 |
PL2021518T3 (pl) | 2010-03-31 |
WO2007131459A1 (en) | 2007-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7264765B2 (en) | Method and apparatus for smelting titanium metal | |
US5846481A (en) | Molten aluminum refining apparatus | |
US4571259A (en) | Apparatus and process for reduction of metal oxides | |
UA122658C2 (uk) | Шлак з установки прямого плавлення та сировинний матеріал | |
CN1396112A (zh) | 生成碳化钨的方法 | |
US3074777A (en) | Method of chlorinating an agglomerate-free fluid bed of titanium-bearing materials | |
CZ300896B6 (cs) | Zpusob chlorace vsázky rudonosných materiálu a reaktor k provádení tohoto zpusobu | |
US3101249A (en) | Chlorination apparatus and process | |
CN105731532B (zh) | 由含钛渣连续生产四氯化钛 | |
US6210463B1 (en) | Process and apparatus for the continuous refining of blister copper | |
US4302433A (en) | Process for producing anhydrous magnesium chloride and suitable apparatus | |
US6719952B1 (en) | Fluidized bed reaction design | |
CA3216969A1 (en) | Process and reactor for removing impurities from carbon material | |
US2839385A (en) | Method of producing titanium metal | |
JPH0735245B2 (ja) | 高濃度次亜塩素酸ソ−ダ水溶液の連続製造装置 | |
EP1989336B1 (en) | Reactor intended for titanium production | |
CN108220518B (zh) | 一种高铬型钒钛磁铁矿冶炼方法和装置 | |
JPH09138295A (ja) | 使用済核燃料の塩化物への転換方法及びその装置 | |
WO1999041420A1 (en) | Process and apparatus for the continuous refining of blister copper | |
RU2186878C2 (ru) | Способ подготовки хлормагниевого сырья к электролизу и устройство для его осуществления | |
JPH09176755A (ja) | 塗料被覆アルミニウム製品からのアルミニウム回収装置 | |
RU2484165C2 (ru) | Способ производства алюминий-кремниевых сплавов и плавильно-восстановительная печь подового типа для его осуществления | |
KR20240045150A (ko) | 스크러버를 이용하여 유가금속을 회수하는 방법 | |
CN117358084A (zh) | 金属-无机盐复合还原剂及制备方法与设备和微纳米材料 | |
JPH09152497A (ja) | 使用済核燃料の回収方法及びその装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20120512 |