FR2521870A1 - CONTAINER WITH REFRACTORY COATING AND METHOD OF USING SAME FOR THE CHLORINATION OF A TITANIFE MATERIAL - Google Patents
CONTAINER WITH REFRACTORY COATING AND METHOD OF USING SAME FOR THE CHLORINATION OF A TITANIFE MATERIAL Download PDFInfo
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Abstract
RECIPIENT A REVETEMENT REFRACTAIRE ET PROCEDE POUR SON UTILISATION: UN RECIPIENT POUR LA CHLORURATION D'UNE MATIERE TITANIFERE EST CONSTITUE D'UNE PAROI EXTERIEURE DE RETENUE FORMANT UNE ENVELOPPE 1, D'UN DISPOSITIF D'ENTREE POUR LA MATIERE 11 ET D'UN DISPOSITIF DE SORTIE DES PRODUITS GAZEUX 4 AVEC UNE BASE MUNIE DE DISPOSITIFS 5 POUR INTRODUIRE UN GAZ DANS LE RECIPIENT, L'ENVELOPPE COMPORTANT UN REVETEMENT REFRACTAIRE 2 ET LA BASE COMPORTANT UNE MATIERE DE REMPLISSAGE 7; LE REVETEMENT, LA MATIERE DE REMPLISSAGE ETOU LES DISPOSITIFS D'INTRODUCTION D'UN GAZ SONT FAITS D'UN BETON REFRACTAIRE CONTENANT UN GRANULAT ET UN LIANT A TENEUR ELEVEE EN ALUMINE CONTENANT JUSQU'A 20 EN POIDS DE CHLORURE DE CALCIUM; UN PROCEDE D'UTILISATION D'UN TEL REFRACTAIRE POUR LA CHLORURATION D'UNE MATIERE TITANIFERE QUI AMELIORE LA DUREE DE VIE DU REACTEUR EST EGALEMENT DECRIT.CONTAINER WITH REFRACTORY COATING AND METHOD FOR ITS USE: A CONTAINER FOR THE CHLORINATION OF A TITANIFE MATERIAL CONSISTS OF AN EXTERNAL RETAINING WALL FORMING A CASE 1, AN INPUT DEVICE FOR MATERIAL 11 AND A DEVICE OUTLET OF GASEOUS PRODUCTS 4 WITH A BASE PROVIDED WITH DEVICES 5 FOR INTRODUCING A GAS INTO THE CONTAINER, THE ENCLOSURE HAVING A REFRACTORY COATING 2 AND THE BASE HAVING A FILLING MATERIAL 7; THE COATING, THE FILLING MATERIAL AND OR THE GAS INTRODUCING DEVICES ARE MADE OF A REFRACTORY CONCRETE CONTAINING AGGREGATE AND A BINDER WITH A HIGH ALUMINUM CONTENT CONTAINING UP TO 20 BY WEIGHT OF CALCIUM CHLORIDE; A METHOD OF USING SUCH A REFRACTORY FOR THE CHLORINATION OF A TITANIFE MATERIAL WHICH IMPROVES THE LIFETIME OF THE REACTOR IS ALSO DESCRIBED.
Description
La présente invention concerne un récipient à revê-The present invention relates to a coating container.
tement réfractaire, en particulier un appareil de chloruration et un refractory, in particular a chlorination apparatus and a
procédé de son utilisation.process of its use.
Au cours de l'emploi d'un appareil de chloruration pour la chloruration d'une matière titanifère, les matières réfrac- taires existantes s'usent lorsqu'on les utilise comme revêtements, ce qui nécessite des réparations ou des remplacements codteux à des intervalles fréquents On recherche de tels appareils de chloruration During the use of a chlorination apparatus for the chlorination of a titaniferous material, the existing refractory materials wear out when used as coatings, which necessitates repairs or codly replacements at intervals. frequent We are looking for such chlorination devices
ayant des durées de service plus importantes entre les réparations. having longer service lives between repairs.
Selon l'invention, un récipient convenant à la chlo- According to the invention, a container suitable for chlorine
ruration d'une matière titanifère comprend une paroi extérieure de retenue formant une enveloppe ayant une extrémité supérieure fermée ruration of a titaniferous material comprises an outer retaining wall forming an envelope having a closed upper end
et une base, un dispositif d'entrée pour introduire une matière tita- and a base, an input device for introducing a titanium material
nifère dans le récipient et un dispositif de sortie situé à l'extré- nifer in the container and an outlet device located at the end
mité supérieure ou à son voisinage pour l'évacuation des produits réactionnels gazeux, ladite base ayant des dispositifs pourintroduire un gaz dans le récipient et pour distribuer ce gaz sur la surface transversale horizontale du récipient, ladite paroi de retenue ayant upper mite or in its vicinity for the evacuation of gaseous reaction products, said base having devices for introducing a gas into the container and for distributing this gas on the horizontal transverse surface of the container, said retaining wall having
un revêtement réfractaire et ladite base ayant une matière de remplis- a refractory lining and said base having a filling material
sage réfractaire entre les dispositifs individuels d'introduction etde wise refractory between the individual devices of introduction and
de distribution dudit gaz, lesdits dispositifs individuels, 1 dit re- distribution of said gas, said individual devices, 1 said
vêtement et/ou ladite matière de remplissage étant formés d'un béton réfractaire contenant un granulat et un liant cimentaire à teneur clothing and / or said filling material being formed of a refractory concrete containing an aggregate and a cementitious binder with a content
élevée en alumine contenant jusqu'à 20 % en poids de chlorure de cal- high in alumina containing up to 20% by weight of cal-
cium ajoutés par rapport au poids dudit béton réfractaire. cium added relative to the weight of said refractory concrete.
De préférence, le liant cimentaire à des teneurs en aluminium d'au moins 50 X en poids exprimées en A 1203 et mieux des teneurs en aluminium d'au moins 65 % en poids exprimées en A 1203 par rapport au poids du liant Le reste de la composition du liant est Preferably, the cementitious binder has aluminum contents of at least 50% by weight expressed in A 1203 and better still aluminum contents of at least 65% by weight expressed in A 1203 relative to the weight of the binder The rest of the composition of the binder is
généralement constitué d'un pourcentage pondéral majoritaire de cal- generally made up of a majority weight percentage of cal-
cium et de faibles quantités de silice et de fer avec d'autres élé- cium and small amounts of silica and iron with other ele-
ments à l'état de traces Selon la quantité particulière d'aluminium, la quantité de calcium varie de 25 à 40 % en poids exprimée en Ca O trace amounts Depending on the particular amount of aluminum, the amount of calcium varies from 25 to 40% by weight expressed as Ca O
par rapport au poids du liant.relative to the weight of the binder.
De façon globale, on désire que le béton particulier Overall, we want the specific concrete
formé par mélange du granulat et du liant ait généralement une com- formed by mixing the aggregate and the binder generally has a com-
position telle que sa teneur en aluminium soit de 44 à 50 7 en poids exprimée en A 1203, sa teneur en silicium de 40 à 45 % en poids, exprimée en Si O, sa teneur en fer d'au plus 2 % en poids exprimée en Fe 203 et sa teneur en calcium de 4 à 7 % en poids exprimée en Ca O. L'addition de chlorure de calcium au mélange de granulat et de liant s'est révélée accroftre la durée de vie du position such that its aluminum content is 44 to 50% by weight expressed in A 1203, its silicon content is 40 to 45% by weight, expressed in SiO, its iron content is not more than 2% by weight expressed in Fe 203 and its calcium content of 4 to 7% by weight expressed as Ca O. The addition of calcium chloride to the mixture of aggregate and binder has been shown to increase the service life of the
béton réfractaire dans une mesure suprenante Ceci est particulié- refractory concrete to a surprising extent This is particularly
rement étonnant si l'on considère l'atmosphère destructrice régnant dans un appareil de chloruration avec la présence de chlore gazeux, de produits réactionnels acides et de certains oxychlorures inévitables Une simple addition de chlorure de calcium n'aurait pas auparavant été considérée comme utile Néanmoins, cette addition a une importance considérable La quantité de chlorure de calcium This is astonishing considering the destructive atmosphere prevailing in a chlorination device with the presence of chlorine gas, acid reaction products and certain unavoidable oxychlorides. A simple addition of calcium chloride would not have been considered useful before. , this addition is of considerable importance The amount of calcium chloride
ajoutée est d'au plus 20 an du poids du mélange sec de béton réfrac- added is at most 20 years of the weight of the dry refractory concrete mixture
taire et de préférence de 1,5 à 10 7 en poids. keep quiet and preferably from 1.5 to 10% by weight.
Le chlorure peut être ajouté sous une forme sèche aux autres ingrédients, ou sinon, le chlorure peut être ajouté sous forme d'une solution dans l'eau nécessaire pour effectuer la prise The chloride can be added in a dry form to the other ingredients, or otherwise, the chloride can be added in the form of a solution in water necessary to effect the setting
du béton réfractaire.refractory concrete.
La proportion du granulat par rapport au liant est choisie de façon à produire la composition requise du béton final mais généralement, selon la composition particulière des ingrédients, on mélange 2,5 à 5 parties en poids de granulat avec 1 partie en poids de liant La proportion particulièrement préférée de granulat par rapport au liant est de 3 parties en poids de granulat pour The proportion of the aggregate relative to the binder is chosen so as to produce the required composition of the final concrete but generally, depending on the particular composition of the ingredients, 2.5 to 5 parts by weight of aggregate are mixed with 1 part by weight of binder La particularly preferred proportion of aggregate with respect to the binder is 3 parts by weight of aggregate for
1 partie en poids de liant.1 part by weight of binder.
Le granulat peut avoir une granulométrie étendue, mais, généralement, la taille de ses particules est comprise entre 8 mm et la poussière Un granulat typique utile est une argile The aggregate can have a large particle size, but, generally, its particle size is between 8 mm and the dust A typical useful aggregate is a clay
réfractaire calcinée de granulimétrie désirée. calcined refractory of desired particle size.
On ajoute au mélange sec une quantité d'eau suffis Sufficient water is added to the dry mixture
sante pour obtenir la consistance requise et permettre la prise com- health to obtain the required consistency and allow
plète du béton réfractaire Le mélange peut être utilisé par coulée, emploi d'un canon, application à la truelle ou extrusion, comme il full of refractory concrete The mixture can be used by casting, using a cannon, application with a trowel or extrusion, as it
convient.agrees.
Le récipient est particulièrement utile dams la cho- The container is particularly useful in the choice
ruration d'une matière titanifère pour produire du tétrachlorure de ruration of a titaniferous material to produce tetrachloride of
titane La chloruration est effectuée en présence d'un agent réduc- titanium Chlorination is carried out in the presence of a reducing agent.
teur carboné, par exemple le coke, par du chlore gazeux s'élevant à travers un lit de composés réagissants avec une vitesse et une den- carbonaceous, for example coke, by chlorine gas rising through a bed of reactants with speed and density
sité telles que le lit soit maintenu en suspension fluide Norma- such that the bed is kept in fluid suspension Norma-
lement, on chauffe le lit de matière à au moins 8000 C pour amorcer The material bed is heated to at least 8000 C to initiate
la réaction de chloruration.the chlorination reaction.
Le lit de matière titanifère qui, de façon particu- The bed of titaniferous matter which, in particular
Fièrement appropriée, est constitué d'ilménite ou mieux de rutile naturel, est retenu dans l'appareil de chloruration sur la base formée par un ensemble de tubes ou de tuyères de distribution de gaz porté par une plaque support inférieure Une matière réfractaire Proudly suitable, consists of ilmenite or better of natural rutile, is retained in the chlorination apparatus on the base formed by a set of tubes or nozzles of gas distribution carried by a lower support plate A refractory material
de remplissage est disposée entre les tubes de distribution de gaz. filling is arranged between the gas distribution tubes.
Les tubes ou tuyères de distribution de gaz peuvent être formées d'une matière réfractaire semblable à celle utilisée pour former le The gas distribution tubes or nozzles may be formed of a refractory material similar to that used to form the
revêtement Normalement, une botte à vent ou une chambre de distri- coating Normally, a wind boot or a distribution chamber
bution de gaz est située en dessous de l'ensemble des tubes de dis- gas burner is located below all of the distribution tubes
tribution de gaz, de façon à fluidiser le lit et à effectuer la réac- gas distribution, so as to fluidize the bed and carry out the reaction
tion de chloruration et elle alimente les tubes à partir d'une entrée chlorination and it feeds the tubes from an inlet
située de façon appropriée.appropriately located.
Une forme d'appareil de chloruration construit selon l'invention va maintenant être décrite uniquement à titre d'exemple en regard de la figure unique annexée qui est une coupe schématique A form of chlorination apparatus constructed according to the invention will now be described only by way of example with reference to the single appended figure which is a schematic section
d'un récipient approprié.a suitable container.
L'appareil de chloruration est constitué d'une enve- The chlorination device consists of an envelope
loppe extérieure 1 ayant un revêtement réfractaire 2 L'extremité su- outer cover 1 having a refractory lining 2 The end
périeure de l'enveloppe 1 est fermée par un couvercle 3 portant un envelope 1 is closed by a cover 3 carrying a
revêtement et l'enveloppe 1 a une sortie supérieure 4 pour les pro- coating and envelope 1 has an upper outlet 4 for pro-
duits de chloruration A travers la base de l'enveloppe 1 se trouve un ensemble ou réseau de tubes 5 de distribution de gaz portés par une chlorination lines Through the base of the casing 1 is a set or network of gas distribution tubes 5 carried by a
plaque support 6, les espaces entre les tubes 5 adjacents étant rem-. support plate 6, the spaces between the adjacent tubes 5 being filled.
plis d'une matière de remplissage réfractaire 7 semblable à celle for- folds of a refractory filling material 7 similar to that formed
mant le revêtement 2 En dessous de la plaque support 6 se trouve une botte à vent ou chambre de distribution de gaz 8 ayant une entrée 9 mant the coating 2 Below the support plate 6 is a wind boot or gas distribution chamber 8 having an inlet 9
de gaz.gas.
Lors de l'emploi, le lit 10 de la matière titanifère During use, the bed 10 of the titaniferous material
à chlorurer est porté par l'ensemble de tubes 5 et il existe un ori- to be chlorinated is carried by the set of tubes 5 and there is an ori-
fice d'entrée 11 à travers lequel le lit peut être rechargé lors de l'emploi. L'invention concerne également un procédé de chloru- ration d'une matière titanifère pour produire du tétrachlorure de titane qui comprend l'établissement d'un lit d'une matière titanifère à chlorurer et d'un agent réducteur sur la base d'un récipient selon inlet 11 through which the bed can be recharged during use. The invention also relates to a method of chlorinating a titaniferous material to produce titanium tetrachloride which comprises establishing a bed of a titaniferous material to be chlorinated and a reducing agent based on a container according
l'invention, le chauffage du lit à la température réactionnelle dé- the invention, heating the bed to the reaction temperature
sirée ainsi que le passage de chlore gazeux à travers les tubes de distribution du gaz pour qu'il réagisse avec la matière titanifère et maintienne le lit en suspension fluide et la récolte du tétrachlorure as well as the passage of chlorine gas through the gas distribution tubes so that it reacts with the titaniferous material and maintains the bed in fluid suspension and the harvest of tetrachloride
de titane produit par la chloruration. of titanium produced by chlorination.
L'invention est de plus illustrée par l'exemple non The invention is further illustrated by the example not
limitatif suivant.following limitative.
ExempleExample
On prépare un récipient de chloruration ayant une base Preparing a chlorination container having a base
avec une matière de remplissage que l'on a coulée à partir d'un mé- with a filling material that was poured from a metal
lange de béton contenant un granulat constitué d'argile réfractaire préalablement calcinée et d'un liant cimentaire contenant une source d'alumine à raison de 71 % en poids exprimée en A 1203 par rapport au poids du liant, de l'oxyde de fer à raison de 0,25 % en poids et une source de calcium à raison de 27 7 en poids exprimée en Ca O On mélange du chlorure de calcium à l'eau utilisée pour la prise et on l'ajoute au mélange sec La quantité de chlorure de calcium est de 2,5 % par rapport au poids du mélange sec On forme sur la base un lit comprenant un mélange de coke et de rutile naturel et on chauffe a la température de chloruration On fait ensuite passer du chlore gazeux à travers le lit pendant une période de 1 200 heures pendant lesquelles on rajoute de la matière constituant le lit et on évacue concrete slab containing an aggregate consisting of refractory clay previously calcined and a cementitious binder containing a source of alumina at a rate of 71% by weight expressed in A 1203 relative to the weight of the binder, iron oxide to 0.25% by weight and a source of calcium at 27 7% by weight expressed as Ca O Calcium chloride is mixed with the water used for setting and added to the dry mixture The amount of chloride of calcium is 2.5% relative to the weight of the dry mixture A bed comprising a mixture of coke and natural rutile is formed on the base and the mixture is heated to the chlorination temperature Then chlorine gas is passed through the bed during a period of 1200 hours during which the material constituting the bed is added and evacuated
en continu les produits de chloruration à travers une partie supé- continuously chlorination products through an upper part
rieure du récipient.container.
Après 50 jours, on arrête l'opération de chloruration continue et on examine l'intérieur du récipient après l'avoir laissé After 50 days, the continuous chlorination operation is stopped and the interior of the container is examined after having left it
refroidir.cool.
L'examen minutieux de la base indique qu'il ne s'est produit que peu ou pas d'érosion de la surface du revêtement et que les tuyères qui ont été coulées à partir d'un mélange de béton de type classique sont érodées en laissant le revêtement dépasser de leur surface supérieure. Une matière de remplissage semblable sans Ca CI 2 ajouté, lorsqu'on l'utilise pendant une période semblable, est usée au point que les tuyères elles-mêmes font saillie è la surface de la A close examination of the base indicates that there has been little or no erosion of the surface of the coating and that the nozzles which have been poured from a mixture of conventional concrete are eroded in allowing the coating to protrude from their upper surface. A similar filler with no added Ca CI 2, when used for a similar period, is worn to the point that the nozzles themselves protrude from the surface of the
matière de remplissage.filling material.
On estime que la durée de vie de la matière de rem- The lifespan of the filling material is believed to be
plissage contenant du Ca C 12 est au moins double de celle d'une ma- pleating containing Ca C 12 is at least double that of a ma-
tière de remplissage sans Ca CI 2 ajoute. filling without Ca CI 2 added.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement N titre d'exemple non limitatif Of course, various modifications can be made by a person skilled in the art to the devices or processes which have just been described only N by way of nonlimiting example
sans sortir du cadre de l'invention. without departing from the scope of the invention.
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GB2115802B (en) | 1984-12-12 |
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