Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Схемы получения искусственного рутила

Схемы получения искусственного рутила


Чтобы покрыть потребность в богатом титановом сырье, разрабатываются и изыскиваютcя способы производства так называемого искусственного рутила (т.е. искусственно полученного сырья) из более доступных железо-титановых концентратов и титансодержащих шлаков.
В настоящее время известно много способов получения искусственного рутила, содержащего до 95—98 % TiO2, тогда как его доля в исходных концентратах составляет около 35—55 %, в шлаках 70—80 %. Получаемый при этом искусственный рутил по реакционной способности намного превосходит природный рутил вследствие более высокой удельной поверхности материала. Его очень выгодно использовать, например, в производстве TiCl. Благодаря низкой концентрации в нем примесей (около 2—5 %), повышается производительность аппаратов хлорирования, уменьшается расход дорогостоящего хлора.
Наиболее распространенные способы получения искусственного рутила включают следующие технологические операции:
- восстановительный обжиг ильменитовых концентратов для перевода содержащихся в них ионов Fe3+ и Fe2+ в металлическое железо;
- электромагнитную сепарацию восстановленных концентратов с выделением металлического железа как основной примеси;
- выщелачивание железа из магнитной фракции слабой серной или соляной кислотой или обработку другими реагентами (FeCl3, NН4Cl, TiCl4, H2СО3 и др.). Известны также способы выделения железа селективным хлорированием с помощью хлора или хлористого водорода;
регенерацию используемых для вскрытия концентрата выщелачивающих агентов.
В результате восстановительного обжига и выщелачивания доля диоксида титана в конечном продукте возрастает до 95—98 %, причем диоксид титана представлен в нем смесью рутила и анатаза или гидратированного диоксида титана.
Решающее значение для осуществления эффективного промышленного производства искусственного рутила имеет использование в этом процессе дешевых реагентов, а также возможность их регенерации при низких издержках производства.
Искусственный рутил можно получать и другими путями; выщелачиванием титановых концентратов, которые не подвергались предварительному восстановлению, либо селективным хлорированием содержащегося в этих концентратам железа, либо связыванием его в соединения, достаточно легко отделяемые от TiO2 (например, благодаря введению в шихту для спекания стеклообразующей водорастворимой добавки P2O5).
Рассмотрим несколько наиболее характерных схем получения искусственного рутила, освоенных в промышленных масштабах.
Схема 1. Ильменитовый концентрат подвергают окислительному обжигу во вращающейся трубчатой печи в течение 3 ч при 1000 °C. Обожженный концентрат шнековым питателем загружает во вторую вращающуюся печь, в которой при температуре около 1200 °C в течение 3 ч восстанавливают железо древесным углем. Восстановленный концентрат охлаждают в трубчатом холодильнике и направляют на грохочение для отделения остатков древесного угля, а затем на магнитную сепарацию для отделения восстановленного железа.
Концентрат выщелачивают серной кислотой в агитаторе с воздушным перемешиванием. Полученный высушенный продукт содержит 93—96 % TiO2. Расход исходного ильменитового концентрата на 1 т искусственного рутила указанного состава составляет 2—2,5 т.
Схема 2. Ильменитовый концентрат, содержащий 30—50 % TiO2, восстанавливают нефтяным коксом в течение 30 мин во вращающейся трубчатой печи, в результате чего 95 % оксидов железа восстанавливается до FeO. Восстановленный концентрат отделяют от избыточного кокса магнитной сепарацией. В качестве выщелачивающего агента используют раствор, содержащий 21 % H2SO4 и 10,7 % FeSO4, который является отходом производства пигментного диоксида титана сернокислотным способом (гидролизная серная кислота). Использование отработанного раствора позволяет утилизировать отходы, выход которых при производстве пигментного диоксида титана составляет около 7,5 т на 1 т производимой TiO2, и значительно снизить издержки обоих производств.
Особенностью данной схемы является также использование коллоидного гидрооксида титана в качестве затравки, что позволяет ускорить выщелачивание железа и осаждение перешедшего в раствор титана. За травку вводят через 2—3 ч после начала процесса выщелачивания при температуре пульпы около 130 °С. Полный цикл выщелачивания продолжается 8—10 ч. Полученный искусственный рутил содержит после промывки и сушки более 95 % TiO2, небольшое количество CaO и MgO и практически не содержит SO3.
Схема 3. Ильменитовый концентрат окисляют в печи кипящего слоя при 900—950 °C благодаря подаваемому вместе с топливом избыточному количеству воздуха, после чего материал при 850—900 °C восстанавливают предварительно конвертированным подогретым природным газом, состоящим из 70 % водорода, по 13 % CO и CO2 и 4 % водяного пара. Восстановленный концентрат выщелачивают 20 %-ной соляной кислотой при 20 %-ном ее избытке и температуре 108—110 °C. Остаток после выщелачивания отфильтровывают и кальцинируют при 450 °С. Полученный материал содержит около 94—93 % TiO2. Хлористое железо, образующееся в процессе выщелачивания, направляется на регенерацию соляной кислоты. Способ регенерации заключается в распылении растворов в реакторе при температуре 1000 °С, которая поддерживается благодаря сжиганию жидкого топлива. Образующийся при этом хлористый водород улавливают в адсорбере с получением соляной кислоты концентрации 21—36 % при степени регенерации хлора около 98 %. Регенерация соляной кислоты путем высокотемпературного гидролиза FеCl2 идет по реакции:
2FeCl2 + H2O + 1/2O2 ⇔ Fe2O3 + 4HCl ↑.

Образующийся при гидролизе Fe2O3 может быть использован в черной металлургии.
Добавлено Serxio 24-02-2017, 14:55 Просмотров: 1 005
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent