Производство тетрахлорида титана

ПРОИЗВОДСТВО ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА

Производство тетрахлорида титанаХлорирование

Хлорирование окислов в общем виде записывается уравнением:

МеОп + пСl2 = MeСl2п + n/2 O2.

Изменение изобарного потенциала будет отрицательным, если ΔZ0MeCl2nΔZ0MeOn <0, иными словами, когда сродство металла к хлору больше, чем к кислороду. Если окисел и хлорид взаимно нерастворимые твердые или жидкие вещества.

По реакции легко хлорируются окислы

Рис. Шахтный хлоратор непрерывного действия:

1 — загрузочный буикер с золотниковым питателем; 2— свод, охлаждаемый водой; 3 — корпус; 4 — разгрузочный конус; 5 — шнек для выгрузки остатка

Титановый шлак дробят и измельчают (—0,1 мм), очищают от металлического железа магнитной сепарацией, смешивают с мелким нефтяным коксом (—0,15 мм) и сульфитцеллюлозным щелоком в обогреваемом смесителе, а затем брикетируют на валковых прессах. Яйцевидные брикеты прокаливают для удаления влаги и летучих угля при температуре 1250° С или более длительно при 700° С. После этого в них углерода ~25%, двуокиси титана 60%, а летучих менее 0,2%.

Брикеты еще недавно хлорировали только в шахтных электропечах, а теперь все чаще применяют автогенные хлораторы непрерывного действия (рис.), пригодные, однако, для шихт с малыми примесями кальция и магния, не дающих заметных количеств легкоплавкого расплава хлоридов. Температуру регулируют сходом сыпи — загрузкой и разгрузкой, а также подачей хлора.

Производство тетрахлорида титана

Хлорирование в солевом расплаве, не требует брикетирования и его не затрудняет образование легкоплавких хлоридов.

При этом предварительно подсушенную мелкую шихту непрерывно загружают в жидкую ванну смеси солей, составленной, например, из 75%КСl, 10% NaCl, 6%. СаСl2, 6% MgCl2 и нагретую до 800° С. Снизу подают хлор-воздушную смесь, барботирующую расплав и заставляющую витать в нем частицы шихты. Жидкие соли смачивают уголь, поверхность которого адсорбирует хлор. Предполагают, что реакции хлорирования протекают на границе раздела восстановителя и расплава, в котором окислы несколько растворимы. Газообразные хлориды собираются в пузырьки, всплывающие на поверхность ванны. Первое накопление в жидкой фазе железа (III) ускоряет хлорирование, вероятно, путем каталитического действия его комплексов, в частности FeCl4. Постепенно густеющий расплав частично выпускают и заменяют свежим, от которого отработанный отличается присутствием до 20% солей железа и марганца, а также взвесей окиси кремния и до 1% двуокиси титана. Схема хлоратора показана на рис. 2. Недостаток жидкой ванны наряду с ее несомненными преимуществами — необходимость переработки или обезвреживания отработанных солей, выход которых достигается 1/5от массы ТiCl4. Хлориды растворимы в воде и токсичны, поэтому прямой сброс их недопустим.

Рис. 2. Хлоратор с расплавом солей:

1 — загрузочный бункер; 2 — шненовый питатель; 3 — футеровка из шамота; 4 — фурмы для подачи хлора; 5 — летка для выпуска расплава; 6 — корпус; 7 —пусковые графитовые электроды; 8 — газоход

Хлорирование в кипящем слое обещает быть более прогрессивным пределом; однако в нем еще много трудностей, пока еще не вполне преодоленных.

 

Статья на тему Производство тетрахлорида титана