RU72694U1

RU72694U1 - PRODUCTION COMPLEX FOR CHLORINUM PROCESSING OF TITANIUM SLAGS

Info

Publication number: RU72694U1
Application number: RU2007145971/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Петрович Кудрявский; Виктор Валентинович Стрелков; Надежда Антоновна Кокарева; Фарид Талгатович Исьянов
Original assignee: ООО "Энергострой"
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2008-04-27

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии и химической технологии, в частности к производству титана, ванадия и других металлов - примесей. Предпочтительная область использования разработанного технического решения - титано-магниевое производство, хлорная переработка титановых шлаков, образующихся при восстановительной руднотермической плавке титансодержащего минерального сырья - ильменитовых концентратов - FeTiO₃.The proposed utility model relates to the field of metallurgy and chemical technology, in particular to the production of titanium, vanadium and other metals - impurities. The preferred area of use of the developed technical solution is titanium-magnesium production, chlorine processing of titanium slag formed during ore-thermal reduction smelting of titanium-containing mineral raw materials - ilmenite concentrates - FeTiO ₃ .

Задачей предлагаемого технического решения является создание условий, обеспечивающих существенное повышение удельной производительности используемого (уже установленного и успешно работающего) оборудования по выпускаемому (в форме товарных продуктов) ванадию - в виде VOCl₃ и/или V₂O₅.The objective of the proposed technical solution is to create conditions that provide a significant increase in the specific productivity of the used (already installed and successfully working) equipment for the vanadium produced (in the form of marketable products) - in the form of VOCl ₃ and / or V ₂ O ₅ .

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели в производственных условиях, заключается в весьма существенном (в 3-10 раз) увеличении объема производства товарных соединений VOCl₃ и/или V₂O₅.The technical result that can be obtained by implementing the proposed utility model in a production environment is a very significant (3-10 times) increase in the volume of production of commodity compounds VOCl ₃ and / or V ₂ O ₅ .

Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемым «Производственным комплексом для хлорной переработки титановых шлаков», включающим смеситель титановых шлаков с хлоридами натрия и калия и углеродным восстановителем, солевой хлоратор, систему конденсации парогазовой смеси, выходящей из хлоратора, отделение ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана от примесей, оборудованное сборниками очищенного тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, аппараты для магниетермического получения титановой губки из The problem is solved with the achievement of the above technical result by the proposed "Production complex for the chlorine processing of titanium slag", including a titanium slag mixer with sodium and potassium chlorides and a carbon reducing agent, a salt chlorinator, a condensation system of a gas-vapor mixture leaving the chlorinator, a distillation-chemical purification unit for technical titanium tetrachloride from impurities, equipped with collections of purified titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, apparatus for ma nietermicheskogo produce titanium sponge from

очищенного тетрахлорида титана и участок для гидрометаллургического получения пентаоксида ванадия из окситрихлорида ванадия. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что к смесителю титановых шлаков с хлоридами натрия и/или калия и углеродным восстановителем подсоединен через запорно-регулирующую арматуру бункер-дозатор, соединенный с расходно-накопительной емкостью ванадий - титановых оксидных концентратов.purified titanium tetrachloride and a site for hydrometallurgical production of vanadium pentoxide from vanadium oxytrichloride. New in the proposed utility model is that a hopper-batcher connected to a storage and storage tank of vanadium - titanium oxide concentrates is connected to a titanium slag mixer with sodium and / or potassium chlorides and a carbon reducing agent through shut-off and control valves.

Description

Известен «Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков» (В.В.Сергеев, А.Б.Безукладников, В.М.Мальшин. Металлургия титана. М.: Металлургия, 1979 - 264 с.), включающий следующее основное технологическое оборудование:The well-known "Production complex for the chlorine processing of titanium slag" (V.V. Sergeev, A.B.Bezukladnikov, V.M. Malshin. Metallurgy of titanium. M .: Metallurgy, 1979 - 264 S.), including the following main technological equipment:

- установка для подготовки исходной сухой, порошкообразной шихты для хлорирования. Установка предназначена для смешения предварительного дробленного и измельченного титанового шлака с нефтяным или пековым коксом (углеродным восстановителем и хлоридами натрия и/или калия);- installation for the preparation of the original dry, powder mixture for chlorination. The unit is intended for mixing preliminary crushed and ground titanium slag with petroleum or pitch coke (carbon reducing agent and sodium and / or potassium chlorides);

- расплавной (солевой) хлоратор, т.е. хлоратор, работающий и эксплуатируемый в условиях расплавления хлоридов натрия и/или калия;- a melt (salt) chlorinator, i.e. a chlorinator operating and operating under conditions of melting of sodium and / or potassium chlorides;

- система конденсации парогазовой смеси, выходящей из хлоратора (TiCl₄ и примеси хлоридов других металлов), в состав которой входят целый ряд установок, устройств, агрегатов и т.п.: холодильники (кулеры), кюбели, рукавные фильтры, оросительные конденсаторы, ловушки, теплообменники, баки-сборники технического тетрахлорида титана и др.;- a condensation system for a gas-vapor mixture leaving a chlorinator (TiCl ₄ and other chlorides impurities of other metals), which includes a number of plants, devices, units, etc .: refrigerators (coolers), tubes, bag filters, irrigation condensers, traps , heat exchangers, tanks-collectors of technical titanium tetrachloride, etc .;

- система очистки технического тетрахлорида титана от примесей взвешенных и растворенных веществ (компонентов) - хлоридов ванадия, кремния, алюминия, железа, хрома, фосгена и др. «Система очистки» состоит из каскада реакторов для обработки технического TiCl₄ медным порошком; сгустители, ректификационные колонны, оборудованные необходимым вспомогательным оборудованием, устройствами и приспособлениями; баки - сборники очищенного от примесей и пригодного для получения титановой губки тетрахлорида титана;- a system for purifying technical titanium tetrachloride from impurities of suspended and dissolved substances (components) - vanadium, silicon, aluminum, iron, chromium, phosgene chlorides, etc. The “purification system” consists of a cascade of reactors for processing technical TiCl _{4 with} copper powder; thickeners, distillation columns, equipped with the necessary auxiliary equipment, devices and devices; tanks - collections of purified from impurities and suitable for the production of titanium sponge titanium tetrachloride;

- аппараты восстановления (TiCl₄+Mg=Ti+MgCl₂) - совокупность оборудования для магниетермического получения титана из очищенного от примесей TiCl₄;- reduction apparatus (TiCl ₄ + Mg = Ti + MgCl ₂ ) - a set of equipment for the magnetothermal production of titanium from TiCl ₄ purified from impurities;

Известный - вышеописанный производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков обеспечивает получение высококачественной титановой губки, по всем параметрам и показателям, отвечающей современным требованиям предъявляемым к материалам авиакосмического назначения.Famous - the above-described production complex for the chlorine processing of titanium slags ensures the production of high-quality titanium sponge, in all respects and indicators that meet modern requirements for aerospace materials.

Недостатком известного «Комплекса» является отсутствие в его составе оборудования, необходимого для избирательного выделения соединений ванадия и получения товарных продуктов: окситрихлорида ванадия (VOCl₃) и/или пентаоксида ванадия (V₂О₅).A disadvantage of the well-known “Complex” is the lack of equipment necessary for the selective isolation of vanadium compounds and the production of marketable products: vanadium oxytrichloride (VOCl ₃ ) and / or vanadium pentoxide (V ₂ O ₅ ).

Этими же недостатками обладают и другие описанные в литературе производственные, технологические комплексы (В.А.Гармата, А.Н.Петрунько, Н.В.Галицкий, Ю.Г.Олесов, Р.А.Сандлер. ТИТАН. Свойства, сырьевая база. Физико-химические основы и способы получения. М.: Металлургия, 1983 - 560 с.; см. также: З.Н.Шевцова, П.И.Федоров, С.С.Коровин. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Часть II. Под. ред. К.А.Большакова. М.: Высшая школа, 1976 - 360 с.)Other manufacturing and technological complexes described in the literature also have these shortcomings (V. A. Garmata, A. N. Petrunko, N. V. Galitsky, Yu. G. Olesov, R. A. Sandler. TITAN. Properties, raw material base Physicochemical fundamentals and production methods, Moscow: Metallurgy, 1983 - 560 pp .; see also: Z. N. Shevtsova, P. I. Fedorov, S. S. Korovin. Chemistry and technology of rare and trace elements. Part II, edited by K.A. Bolshakov, Moscow: Higher School, 1976 - 360 pp.

Из известных аналогов наиболее близким - по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является известный (М.К.Байбеков, В.Д.Попков, И.М.Чепрасов. Производство четыреххлористого титана. М.: Металлургия, 1987 - 128 с.) - «Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков» - принят за ПРОТОТИП.Of the known analogues, the closest - in terms of the set of essential features and the achieved result is the well-known (M.K. Baybekov, V.D. Popkov, I.M. Cheprasov. Production of titanium tetrachloride. M .: Metallurgy, 1987 - 128 pp.) - “Production complex for the chlorine processing of titanium slag” - adopted as a PROTOTYPE.

Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков по прототипу включает в себя: смеситель титановых шлаков с хлоридами калия и натрия и углеродным восстановителем, солевой хлоратор, систему конденсации парогазовой смеси, выходящей из хлоратора, отделение ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана и окситрихлорида ванадия, аппараты для магниетермического получения титановой губки из очищенного тетрахлорида титана и участок для гидрометаллургического получения пентаоксида ванадия из окситрихлорида ванадия.The production complex for the chlorine processing of titanium slag according to the prototype includes: a titanium slag mixer with potassium and sodium chlorides and a carbon reducing agent, a salt chlorinator, a condensation system for the gas-vapor mixture leaving the chlorinator, a distillation and chemical purification unit for technical titanium tetrachloride and vanadium oxytrichloride, apparatus for magnetothermally producing a titanium sponge from purified titanium tetrachloride and a site for hydrometallurgical production of vanadium pentoxide from oxyt vanadium trichloride.

«Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков» по прототипу позволяет получать высококачественную титановую губку и обеспечивает избирательное извлечение и локализацию соединений ванадия в форме окситрихлорида ванадия из исходного сырья - титановых шлаков.“The production complex for the chlorine processing of titanium slag” according to the prototype allows to obtain high-quality titanium sponge and provides selective extraction and localization of vanadium compounds in the form of vanadium oxytrichloride from the feedstock - titanium slag.

Недостатком «Производственного комплекса» по прототипу является сравнительно невысокая удельная производительность используемого технологического оборудования по ванадию, что обусловлено низкой исходной концентрацией соединений ванадия в перерабатываемых титановых шлаках и, как следствие, невысокая концентрация соединений ванадия в техническом тетрахлориде титана. По этой объективной причине попутный выпуск товарных соединений ванадия - VOCl₃ и/или V₂O₅ является весьма невысоким.The disadvantage of the “Production complex” of the prototype is the relatively low specific productivity of the used technological equipment for vanadium, which is due to the low initial concentration of vanadium compounds in the processed titanium slag and, as a consequence, the low concentration of vanadium compounds in the technical titanium tetrachloride. For this objective reason, the associated production of commercial vanadium compounds, VOCl ₃ and / or V ₂ O _5, is very low.

Задачей предлагаемого технического решения является создание условий, обеспечивающих существенное повышение удельной The objective of the proposed technical solution is to create conditions that provide a significant increase in specific

производительности используемого (уже установленного и успешно работающего) оборудования по выпускаемому (в форме товарных продуктов) ванадию - в виде VOCl₃ и/или V₂O₅.the productivity of the equipment used (already installed and successfully working) for the vanadium produced (in the form of commercial products) - in the form of VOCl ₃ and / or V ₂ O ₅ .

Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемым (см. рис.) «Производственным комплексом для хлорной переработки титановых шлаков», включающим смеситель титановых шлаков с хлоридами натрия и калия и углеродным восстановителем (1), солевой хлоратор (2), систему конденсации парогазовой смеси (3), выходящей из хлоратора (2), отделение ректификационно-химической очистки технического тетрахлорида титана от примесей (4), оборудованное сборниками очищенного тетрахлорида титана (6) и окситрихлорида ванадия (5), аппараты для магниетермического получения титановой губки (7) из очищенного тетрахлорида титана и участок для гидрометаллургического получения пентаоксида ванадия из окситрихлорида ванадия (8).The problem is solved with the achievement of the above technical result by the proposed (see Fig.) “Production complex for the chlorine processing of titanium slag”, including a titanium slag mixer with sodium and potassium chlorides and a carbon reducing agent (1), salt chlorinator (2), a vapor-gas condensation system mixture (3) emerging from the chlorinator (2), a separation of distillation-chemical purification of technical titanium tetrachloride from impurities (4), equipped with collections of purified titanium tetrachloride (6) and VA oxytrichloride Adiya (5) The apparatus for producing magnesium-titanium sponge (7) from a purified titanium tetrachloride and a portion for the hydrometallurgical preparation of vanadium pentoxide vanadium oxytrichloride (8).

Новым в предлагаемой полезной модели является то, что к смесителю (1) титановых шлаков с хлоридами натрия и/или калия и углеродным восстановителем подсоединен через запорно-регулирующую арматуру (9) бункер-дозатор (10), соединенный с расходно-накопительной емкостью ванадий - титановых оксидных концентратов (11).New in the proposed utility model is that to the mixer (1) of titanium slag with sodium and / or potassium chlorides and a carbon reducing agent is connected through a shut-off and control valve (9) a hopper-metering device (10) connected to the storage and storage capacity of vanadium - titanium oxide concentrates (11).

Совокупность оборудования по предлагаемой полезной модели обеспечивает решение поставленной задачи и достижение технического результата, заключающегося в существенном повышении выпуска товарных соединений ванадия.The combination of equipment according to the proposed utility model provides a solution to the problem and the achievement of a technical result, which consists in a significant increase in the production of commodity vanadium compounds.

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF THE SUGGESTED USEFUL MODEL

Разработанное техническое решение - Производственный комплекс для хлорной переработки титановых шлаков работает и эксплуатируется следующим образом.The developed technical solution - the Production complex for the chlorine processing of titanium slag works and is operated as follows.

Титановые шлаки, полученные, например путем восстановительной руднотермической плавки ильменитовых концентратов (FrTiO₃), содержащих до 80-88% TiO₂ и оксиды Fe, Cr, Mn, V, Si и др. подвергают дроблению и измельчению. Эту же операцию осуществляют с ванадий -титансодержащими концентратами (5-50% V₂O₅, преимущественно 10-30% V₂O₅), например шлаками от переработки титаномагнетитов Качканарского горно-обогатительного комбината.Titanium slag, obtained, for example, by reducing ore thermal smelting of ilmenite concentrates (FrTiO ₃ ) containing up to 80-88% TiO ₂ and oxides Fe, Cr, Mn, V, Si, etc., is subjected to crushing and grinding. The same operation is carried out with vanadium-titanium-containing concentrates (5-50% V ₂ O ₅ , mainly 10-30% V ₂ O ₅ ), for example, slags from the processing of titanomagnetites of the Kachkanar mining and processing plant.

Измельченные продукты смешивают, при этом ванадий - титансодержащие концентраты берут в количестве от 5 до 50%, преимущественно 10-20% от массы титановых шлаков. Для смешения ванадий-титановый концентрат подают сначала из расходно-накопительной емкости (11) в бункер-дозатор (10), а затем через запорно-регулирующую арматуру (9) в смеситель (1). Образующуюся композицию смешивают в смесителе (1) с углеродным восстановителем - нефтяным и/или пековым коксом и хлоридами натрия и/или калия. Гомогенизированную смесь из смесителя (1) периодически или непрерывно загружают в солевой хлоратор (2). Образующуюся парогазовую смесь подают в систему конденсации (3). Выделяющийся (сконденсированный) технический тетрахлорид титана направляют в отделение ректификационно-химической очистки от примесей (4), в том числе от примесей соединений ванадия. Очищенный тетрахлорид титана накапливают в сборнике (6), а образующийся окситрихлорид ванадия VOCl₃ - в сборнике (5). Очищенный тетрахлорид титана из сборника (6) направляют на магниетермическое получение металлического титана - титановой губки (7). Окситрихлорид ванадия из сборника (5) направляют (полностью или частично) потребителям, и/или на The crushed products are mixed, while vanadium - titanium-containing concentrates are taken in an amount of from 5 to 50%, mainly 10-20% by weight of titanium slag. For mixing, the vanadium-titanium concentrate is fed first from the storage and storage tank (11) to the metering hopper (10), and then through the shut-off and control valves (9) to the mixer (1). The resulting composition is mixed in the mixer (1) with a carbon reducing agent - oil and / or pitch coke and sodium and / or potassium chlorides. The homogenized mixture from the mixer (1) is periodically or continuously loaded into a salt chlorinator (2). The resulting vapor-gas mixture is fed into the condensation system (3). The released (condensed) technical titanium tetrachloride is sent to the separation of distillation-chemical purification of impurities (4), including impurities of vanadium compounds. The purified titanium tetrachloride is accumulated in the collection (6), and the resulting vanadium oxytrichloride VOCl ₃ is accumulated in the collection (5). The purified titanium tetrachloride from the collection (6) is sent to the magnetothermic production of titanium metal - titanium sponge (7). Vanadium oxytrichloride from the collection (5) is sent (in whole or in part) to consumers, and / or

гидрометаллургическое производство пентаоксида ванадия (8), с последующей отгрузкой товарного V₂O₅ потребителям.hydrometallurgical production of vanadium pentoxide (8), followed by shipment of commercial V ₂ O _{5 to} consumers.

Реализация разработанного «Производственного комплекса для хлорной переработки титановых шлаков» в соответствии с вышеописанными условиями и в указанной выше последовательности обеспечивает решение поставленной задачи и достижение указанного выше технического результата. В частности, реализация предлагаемой полезной модели обеспечивает существенное повышение удельной производительности оборудования по ванадию. При этом весьма существенно (в 3-10 раз) увеличивается объем производства товарных соединений ванадия - VOCl₃ и/или V₂O₅.The implementation of the developed "Production complex for the chlorine processing of titanium slag" in accordance with the above conditions and in the above sequence provides a solution to the problem and the achievement of the above technical result. In particular, the implementation of the proposed utility model provides a significant increase in the specific productivity of equipment for vanadium. At the same time, the volume of production of commercial vanadium compounds — VOCl ₃ and / or V ₂ O ₅ — is very significantly (3-10 times) increased.

Claims

A production complex for the chlorine processing of titanium slag, including a titanium slag mixer with sodium and / or potassium chlorides and a carbon reducing agent, a salt chlorinator, a condensation system for the vapor-gas mixture leaving the chlorinator, a distillation and chemical purification unit for technical titanium tetrachloride from impurities, equipped with purified tetrachloride collectors titanium and vanadium oxytrichloride, apparatus for the magnetothermal production of a titanium sponge from purified titanium tetrachloride and a section for hydrom the metallurgical production of vanadium pentoxide from vanadium oxytrichloride, characterized in that a hopper-metering device connected to the storage and storage tank of vanadium-titanium oxide concentrates is connected to a titanium slag mixer with sodium and / or potassium chlorides and a carbon reducing agent;