DE1758473B2 - Verfahren zur chlorierung von titanerzen - Google Patents
Verfahren zur chlorierung von titanerzenInfo
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Description
Gegenwärtig wird die großtechnische Chlorierung von titanhaltigen Erzen in einem Festbett oder einem
Fließbett durchgeführt. Im bevorzugten Fließbettverfahren enthalten die Trägerg&se reduzierende und
chlorierende Gase. Obwohl eine solche Arbeitsweise gut durchführbar ist, treten bei Chlorierungsverfahren
im Fließbett Probleme auf wegen der bei den erforderlichen hohen Temperaturen auftretenden Korrosion
der Anlage und der Beeinträchtigung der Dispersion des Trägergases durch Ansatzbildung auf dem
Gasverteiler.
Aus der USA.-Patentschrift 3086843 ist ein Verfahren
zur Chlorierung von titanhaltigen Erzen in Ge- « genwart eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels
bekannt, bei dem man ein Reaktionssystem in verdünnter Phase durch Einleiten von Chlorgas und einer
festen Beschickung aus dem Erz und einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel in einem Reaktor aufrechterhält,
wobei mindestens 70% des Erzes eine Teilchengröße von 0,074 bis 0,230 mm und wenigstens
70% des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels eine Teilchengröße von 0,149 bis 0,840 mm haben
und die Temperatur 700 bis 1400° C betragen soll. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Verfahren Betriebsstörungen,
insbesondere Verstopfungen und nicht optimaler Reaktionsgang auftreten können.
Aufgabe der Erfindung ist nun eine optimale Führung des Chlorierungsprozesses durch Einhaltung bestimmter
Verfahrensbedingungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von obigem bekannten Verfahren und ist nun dadurch gekennzeichnet,
daß man innerhalb der Reaktionskammer eine Beschickung vn 64 bis 128 kg/m2
Reaktionsvolumen und eine Gasgeschwindigkeit von 146 bis 732 m/min bei einer Temperatur von 850 bis
1300° C aufrechterhält. Das bevorzugte Reduktionsmittel ist Koks. Dieser soll insbesondere eine Korngröße
von wenigstens 80% zwischen 0,208 und 0,833 miDieUErfindung wird an Hand der in der Zeichnung
dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens naher erläutert Die Reaktionskammer (Wirbelschichikammer) 1 besitzt
ein Zuführungsrohr 2 und eine Ableitung 3, welche in einen Zyklonabscheider bzw. den ersten einer
Reihe von Zyklonabscheidern 4 und 5 fuhrt. Aus dem ersten Zyklon 4 fallen abgetrennte Feststoffe in einen
Bunker 6 Die Zufuhr von Erz und Koks erfolgt durch die Leitung 15 oder - falls gewünscht - direkt in den
Bunker 6. Über die Rückleitung la und Tb gelangen rückeeführte Feststoffe zusammen mit einem frischen
Erz und Koks aus der Leitung 15 oder dem Bunker 6 in den Chlorierungsreaktor. Diese Einspeisung wird
teilweise durch Einführung eines Inertgases 8 in einen abgewinkelten TeU der Rückleitung geregelt. Mitgerissene
Feststoffe und Reaktionsgase gelangen aus dem ersten Zyklon durch Leitung 9 in einen zweiten
Zykloc 5. Aus diesem werden die Chlorierungsprodukte über Leitung 10 zur Aufarbeitung auf Titantetrachlorid
geführt. Vom Boden des zweiten Zyklons 5 werden die Feststoffe über die Leitungen 11a, llfc
und 1I' ausgetragen. Die Aufgabe in die Zuführung 2
durch die Leitung 12 wird teilweise durch einen Inertgasstrom geregelt, der nach oben in einen vertikalen
Abschnitt der Leitung 16 einströmt und in diesem Abschnitt eine Aufwirbelungder Feststoffe bewirkt. Die
Förderung der Feststoffe zur Chlorierung geschieht über Leitung 12 mit Hilfe von umlaufendem Gas und
frischem Chlor, das bei 14 eingeführt wird. Bei 13 kann noch sauerstoffhaltiges Gas in Leitung 12 eingeführt
werden, um gegebenenfalls zum Anfahren oder für die richtige Reaktionstemperatur Brennstoff abzubrennen.
Die in den Reaktor eingespeisten Feststoffe bestehen aus Erz und dem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel
wie z. B. Koks, das als Brennstoff und als Reduktionsmittel für das Titanerz verwendet wird. Bei
der Chlorierung von Titanerzen ist das Gewicht des Reduktionsmittels wichtig. Der Reaktor arbeitet in
sehr zufriedenstellender Weise bei Einspeisung von etwa 40% Reduktionsmittel und 60% Erz. Wenn das
Reduktionsmittel Koks ist, kann die Beschickung etwa 64 bis 160 kg/m3, vorzugsweise 96 bis 112 kg/m3, betragen.
Bei der einzuhaltenden Gasgeschwindigkeit ist darauf zu achten, daß auch die gröbsten Feststoffe
ausreichend fluidisiert werden und eine ausreichende Verweilzeit gewährleistet ist. Für einen Chlorierungsreaktor von etwa 18 m Länge beträgt der Druckabfall
etwa 0,7 kg/cm2.
Die Chlorierungsgeschwindigkeit hängt unter anderem von der Teilchengröße sowohl vom Reduktionsmittel
wie vom Erz ab. Die bevorzugte Korngröße des Erzes ist zumindest 80% 0,147 bis 0,246 mm und des Reduktionsmittels zumindest 80%,
0,246 bis 0,833 mm.
Der Wirkungsgrad der Chlorierung hängt von vielen Variablen ab, wie Chlorkonzentration, Geschwindigkeit,
Temperatur, Konzentration von Titantetrachiorid und anderen Chloriden im Reaktor und von
der Menge und Teilchengröße des Reduktionsmittels und Erzes. Bei einem Reaktor von 18 m Länge und
81 cm Durchmesser wurden folgende Verfahrensbedingungen als sehr zufriedenstellend aufgefunden:
Zur Chlorierung von 110 Mol/h Titandioxid benö-
tigt man Reduktionsmittel von etwa 566 kg oder etwa 48 kg/m3 Reaktorvolumen. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis
von Reduktionsmittel (Koks) zu Erz beträgt etwa 40:60. Aus diesem Grunde sollte die
Erzcharge (TiO2-Gehalt und Gangart) zu jeder Zeit
etwa 80 kg/m3 betragen. Die Temperatur der Produkte am Reaktoreintritt 2 sollte etwa 870° C betragen,
sie steigt auf etwa 1050° C mit fortschreitender Reaktion. Die Einspeisegeschwindigkeit von Chlor
beträgt etfea 225 Mol/h und des gesamten Gasstroms
ungefähr 333 Mol/h. Die Chlorierungsgeschwindigkeit wird durch Temperaturanstieg erhöht. Die Maximaltemperatur
fat durch die Werkstoffe der Anlage und das Sintern der Teilchen begrenzt und nicht so
sehr durch die Reaktionskinetik. Ein Temperaturereich
von 850 bis 1300° C ist für eine zufriedenstellende Durchführung des Verfahrens möglich, wobei
der bevorzugte Bereich 900 bis 1200° C beträgt. Eine sehr zufriedenstellende Verfahrensführung wird erreicht,
wenn die Temperatur bei der Chlorierung auf etwa 1000 bis 1100° C gehalten wird. Die Arbeitstemperatur kann unmittelbar Innerhalb dieser Grenzen
dem Reaktor angepaßt werden. Eine niedrigere Arbeitstemperatur wird durch ein größeres Reaktorvolumen
bei gleicher Produktionsmenge kompensiert, wobei ein Chlorumsatz von über 98 % erreicht wird.
Eine angemessene Strömungsgeschwindigkeit für das Trägergas liegt am Reaktoreingang bei etwa
183 m/min und am Reaktorausgang bei 315 m/min. Der Druck beim Reaktoreingang beträgt 1,57 atü und
am Ausgang etwa 0,88 atü.
Zur Durchführung des erfindnngsgemäßen Verfahre
ns kann jedes handelsübliche feste oder gasförmige kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel verwendet
werden, jedoch ist Koks bevorzugt. Als gasförmiges Reduktionsmittel eignet sich Phosgen oder Kohlenmonoxid
zusätzlich zum festen Reduktionsmittel.
ίο Diese Gase können in den Reaktor zusammen mit
den Fördergasen und gegebenenfalls mit der Charge oder auch getrennt eingeführt werden. Wird die Wirkung
des festen Reduktionsmittels durch Einführung gasförmiger Reduktionsmittel ergänzt, so sollten
Kohlenwasserstoffe vermieden werden, weil Komplikationen und Ausbeuteverluste auftreten infolge der
Bildung von Wasserdampf und/oder Salzsäure.
Die Erfindung ist auf die Chlorierung von jedem titanhaltigen Erz anwendbar. Ein bevorzugtes Erz hat
einen Titandioxidgehalt zwischen 45 und 98%. Eine Ansammlung von Gangart im Chlorierungsreaktor
und den angeschlossenen Leitungen und den Zyklonen wird vermieden, indem man bei Temperaturen
arbeitet- die zur Chlorierung der Gangart hoch genug sind, oder indem die Zyklonwirkung periodisch durch
einen erhöhten Stickstoffstrom in den Boden des Zyklons unterbrochen wird oder durch Entleeren von
Zeit zu Zeit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Chlorierung von titanhaltigen Erzen in Gegenwart eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels
bei Temperaturen von wenigstens 850° C und Abtrennung der gasförmigen Chlorierungsprodukte
von den nicht umgesetzten Feststoffen, wobei zumindest 70% des Erzes eine Teilchengröße
von 0,074 bis 0,246 mm und wenigstens 70% des kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels
eine Teilchengröße von 0,246 bis 0,833 mm haben, dadurch gekennzeichnet, daß man innerhalb
der Reaktionskammer eine Beschickung von 64 bis 128 kg/m3 Reaktionsvolumen und eine
Gasgeschwindigkeit von 146 bis 732 m/min bei einer Temperatur von 850 bis 1300° C aufrechterhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Titanerz mit einem
TiO2-Gehalt zwischen 45 und 95% verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als kohlenstoffhaltiges
Reduktionsmittel Koks verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Koks verwendet,
bei dem wenigstens 80% eine Teilchengröße zwischen 0,208 und 0,833 mm aufweisen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US64463067A | 1967-06-08 | 1967-06-08 | |
US64463067 | 1967-06-08 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1758473A1 DE1758473A1 (de) | 1971-01-21 |
DE1758473B2 true DE1758473B2 (de) | 1976-04-29 |
DE1758473C3 DE1758473C3 (de) | 1976-12-09 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0315985A2 (de) * | 1987-11-10 | 1989-05-17 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Verfahren und Verwendung von Koks zum Chlorieren titanhaltiger Stoffe im Fliessbett |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0315985A2 (de) * | 1987-11-10 | 1989-05-17 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Verfahren und Verwendung von Koks zum Chlorieren titanhaltiger Stoffe im Fliessbett |
EP0315985A3 (de) * | 1987-11-10 | 1991-04-10 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Verfahren und Verwendung von Koks zum Chlorieren titanhaltiger Stoffe im Fliessbett |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1758473A1 (de) | 1971-01-21 |
US3495936A (en) | 1970-02-17 |
GB1223187A (en) | 1971-02-24 |
FR1569202A (de) | 1969-05-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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