Введение к работе
*
Актуальность роботи. Металлический титан с уникальными механическими и антикоррозионными свойствами является перспективным конструкционным материалом.Высокая распространенность ( 4-е место среди металлов) рудных месторождений позволяет получать его в количествах,соизмеримых с объемом производства нержавеющих отвлей.Однако,пока сложная энергоемкая технология производства титана не позволяет наладить его выпуск в достаточных объемах. Основное направление решения этой проблемы - интенсификация технологических процессов со значительным снижением затрат.
Одной из самых сложных стадий металлургии титана является производство четыреххлорисгого титана (TWU),исходного продукта для получения качественного металлического титана.TIGU необходим также в больших количествах для производства пигментного диоксида титана хлорным методом.
Цель работы. Целью работы является разработка высокопроизводительной технологии производства тетрахлорида титана из оксидного сырья,а также методов количественной оценки-различных способов хлорирования.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые:
разработана интенсивная технология хлорирования оксидных титансодержавдх материалов и оборудования для ее реализации;
разработан метод количественной оценки процесса хлорирования брикетированной (окомкованной) оксидной титансодержадей шихты с использованием в качестве критерия оценки минимальной геометрической поверхности полного поглощения С1г шихтой (Рш) и ее отношения к поперечному сечению реактора (ф) с контролем по минимальной высоте слоя полного поглощения хлора (Лщ);
установлено влияние на Pffl температуры процесса хлорирования (,Т),линейной скорости хлора (о>сг),размера хлорируемых кусков шихты (d).крупности частиц оксида и восстановителя,разбавления хлорирующего агента,состава титансодержащего материала;
- выполнены технологические испытания титансодержащих
материалов ряда новых месторождений и разработан метод расчета
ожидаемых технологических показателей в зависимости от состава
исходного сырья;
разработана математическая модель процесса хлорирования оксидов титана в псевдоокиженом слов,позволяющая рассчитывать удельную производительность процесса (q„);
показана возможность хлорирования с высокими удельными производительностями рутила,ильменита,циркона,глинозема;определены технологические параметры для интенсификации процесса хлорирования циркона.
Личный вклад диссертанта.Исследованы технологические свойства окомкованной титансодержащей шихты в сравнении с брикетированной шихтой в процессах ее сушки,прокалки и хлорирования. Сформулирован и экспериментально проверен метод сравнения мак-рокинетики различных способов хлорирования.Выполнены расчеты "максимальной удельной производительности" процессов хлорирования окомкованной и порошкообразной шихт.Разработана технология получения TICU с использованием окомкованной шихты.
Практическая ценность. Разработан способ высокоскоростного хлорирования искусственных титанатов (шлаков).естественного и искусственного рутилов.циркона,глинозема,позволяющий интенсифицировать процесс получения TICU и других хлоридов.Результаты работы могут быть использованы при проектировании металлургических и химических предприятий,производящих TICU и хлориды других металлов.
Реализация работы. Результаты исследований использованы при интенсификации промышленного способа хлорирования окомкованной шихты в шахтных хлораторах ЗТМК.В результате интенсификации процесса удельная производительность шахтных хлораторов увеличилась до 30 т/м3сут против 8 т/мэсут, а извлечение Ті возросло на 1.6 %.0т внедрения результатов работы получен экономический аффект <а 270 тыс.руб./год (в ценах 1984г.).
Разработана конструкция высокоскоростного шахтного хлоратора производительностью со 120 т ТІСІ* в сутки при шС1 в зоне ре-
5 акции до 0.8 м/с,предназначенного для хлорирования окомкованной шихты.
Апробацій работы. Работа и отдельные этапы докладывались на научно-технических советах Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана в І97І-І995 гг.Основные результаты работы доложены на 1-й и 11-й Всесоюзных конференциях "Производство титана и его применение в народном хозяйства" (Запорожье,1972 и 1976 гг.),на Всесоюзной конференции по металлургии титана (Москва,1979г.),на ГП-й научно-технической конференции НПО "Союзцветметавтоматика" (Запорожье,1980г.),на научно-технической конференции,посвященной 50-летию СКГМИ (Орджоникидзе , 1981 г.),на П-й научно-технической конференции по хлорной металлургии (Москва,1989 г.),Всесоюзном научно-техническом совещании "Проблемы комплексного освоения Ярегского нефте-титанового месторождения" (Сыктывкар,1991 г.).
Метод лабораторного технологического испытания титансодер-жаощх материалов был экспонирован на ВДНХ (г.Москва) и удостоен бронзовой медали.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.
Объел работы и структура. Работа состоит из введения, 6 глав,заключения и приложений,изложена на 123 страницах машинописного текста и включает 44 рисунка и 41 таблицу.Список литературы содержит 162 наименования.