Основы металлургии (стр. 28 )

Образующийся оксихлорид алюминия нерастворим в тетрахлориде титана и переходит в твёрдый осадок. На участке первой дистил­ляции технический тетрахлорид титана из напорного бака вместе с продуктами химических реакций в результате взаимодействия с низ­шими хлоридами титана в кубе-подогревателе, поступает в кубы-испарители колонн. Окончательная - очистка от ванадия и твёрдых примесей осуществляется в непрерывно работающей ректификационной колонне с тарелками провального типа и конденсатором - дефлегматором, в качестве которого используется аппарат воздушного охлаждения.

С целью более глубокой очистки от твёрдых примесей процесс счистки на первой дистилляции проводится в режиме ректификации с низким флегмовым числом - 0,5 (флегмовое число - отношение коли­чества флегмы, подаваемой в колонну, к количеству дистиллята).

Нерастворимые в тетрахлориде титана соединения ванадия и оксихлорид алюминия, а также другие высококипящие примеси накапливаются в кубовых остатках и непрерывно выводятся в специальный бак с мешалкой, откуда с помощью насоса кубовые остатки передаются в ОПСВ на переработку, с целью извлечения ванадия в виде оксихлорида ванадия.

Пары тетрахлорида титана, очищенные от высококипящих примесей, поступают в аппарат воздушного охлаждения, где конденсируются и охлаждаются. Часть конденсата направляется в баки технического тетрахлорида титана дистиллированного, часть конденсата (флегма) возвра­щается в колонну на орошение тарелок. Разделение потоков конденсата на орошение и отбор осуществляется в распределительном сосуде, в кото­ром путём установки шайб с калиброванными отверстиями поддерживает­ся заданное флегмовое число.

Из баков дистиллированного продукта очищенный от твёрдых при­месей и ванадия тетрахлорид титана с помощью погружных насосов ХП-90/49 передаётся на склад тетрахлорида титана или в напорные баки участка первой ректификации.

Если полученный продукт не соответствует требуемым парамет­рам, то с помощью погружных насосов ХП-90/49 он возвращается на пов­торную переработку в колонны первой дистилляции.

Для компенсации объёмов газов баковой аппаратуре предусмотре­на система дыхательных линий с ресиверами и гидрозатворами. На участке первой ректификации дозирование низших хлоридов титана на доочистку от ванадия производится их расходного бака НХТ в нижнюю царгу колонн или линию перелива из колонны в куб-испаритель.

Дозировка единовременной порции низших хлоридов титана, сливаемой в колонну, составляет 17 см по расходному баку НХТ или 600кг пульпы низших хлоридов титана и может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме. Загрузка низших хлоридов титана пропорциональна подаче технического тетрахлорида титана в колонну и корректируется в зависимости от содержания ванадия в исходном тетрахлориде титана.

2 Очистка тетрахлорида титана от низкокипящих примесей.

Очистка технического тетрахлорида от низкокипящих примесей осуществляется в ректификационных колоннах. Подача исходного тет­рахлорида титана в верхнюю часть колонны из напорных баков (НБРК-1,2.3.)осуществляется через регулирующий клапан, стабилизирующий расход жидкости на заданном уровне. Образовавшиеся в кубах-испарителях пары низкокипящих фракций, а также некоторое количество паров тетрахлорида титана проходят через колонну снизу вверх, барботируя слой стекающей исходной жид­кости на тарелках и по газоходу поступают в аппарат воздушного охлаждения, где конденсируется в виде первичного дистиллята. При противоточном движении паров и исходной жидкости происходит тепло­массообмен, в результате которого пары обогащаются низкокипящими компонентам, а жидкость, стекающая по тарелкам, обогащается высоко-кипящими компонентами. Большая часть дистилляте (флегмы) при температуре 50-100 С возвращается в верхнюю часть колонны на орошение тарелок и укрепле­ние паров низко-кипящей фракции. Остальная, часть отбирается и накап­ливается в баке первичного дистиллята (БПД). Флегмовое число в колоннах первой ректификации поддерживается на уровне не менее 2. Несконденсировавшиеся пары и газы поступают в дыхательную систему и направляются на обезвреживание в газоочистку № 5 цеха № 9. Для исключения уноса паров тетрахлорида титана в дыхательную сис­тему после аппарата воздушного охлаждения установлен теплообменник "труба в трубе". Слив конденсата из холодильника производит­ся в баки кубовой жидкости (БКЖ-1,2,3,4).

Очищенный от легкокипящих примесей и ванадия тетрахлорид титана за счёт перепада давления, поступает в кубы-испарители колонн второй ректификации по линии передавливаиия.

Горячий воздух после аппаратов воздушного охлаждения в зим­нее время используется в качестве вторичных энергоресурсов для отопления помещения отделения ректификации, в летнее время выбра­сывается в атмосферу.

4.15 2 Очистка тетрахлорида титана от высококипящих примесей.

Предварительная очистка тетрахлорида титана от высококипящих примесей осуществляется в колоннах первой дистилляции, окончательная в колоннах второй ректификации.

Сущность процесса, происходящего в колоннах дистилляции анало­гичная вышеописанной. Различие заключается в том, что верхней чести колонны концентрируется чистый тетрахлорид титана с темпе­ратурой паров верха колонны 132-138°С, внизу высококипящие примеси с температурой низа колонны 134-140°С. Пары очищенного тетрахлорида титана конденсируются в аппарате воздушного охлаждения. Меньшая часть конденсата подаётся в верхнюю часть колонны на орошение таре­лок, большая часть отбирается в баки очищенного продукта (Б0П-1-8). Разделение потеков конденсата на орошение и отбор осуществляется в разделительных сосудах, флегмовое число поддерживается на уровне 0,15-0,30 за счёт установки шайб с калиброванными отверстиями.

Текущий тетрахлорид титана анализируется в баках очищенного продукта (БОП №1-8) на содержание примесей при помощи проточной кюветы лаборатории цеха № 17. Это происходит следующим образом - .лаборант цеха № 17 с пульта управления, расположенного в помещении лаборато­рии, открывает клапан на линии кюветы на заполненном баке очищенного продукта (БОП). Жидкость из соответствующего бака очищенного продукта, самотёком, поступает через гребёнку очищенного тетрахлорида титана лаборатории на проточную кювету, где си в протоке подвергается пол­ному анализу. При соответствии тетрахлорида титана ТУ 48-10-102 он сливается в танки очищенного продукта (ТОП 1-5) или непосредственно откачивается в цех № 3. При несоответствии ТУ 48-10-102 бракованный тетрахлорид титана по специальной линии сливается в БШ-1,2 и из них направляется на повторную очистку на ректификационных колоннах. Все ёмкости счищенного тетрахлорида титана связаны изолированной дыхательной системой, которая находится под давлением аргона, обра­зующего защитную атмосферу. Аргон по системе трубопроводов поступает со склада цеха № 3 в аргонный ресивер далее в ТОП № 1-5,БОП №1-8. Кубовый остаток, обогащенный высококипящими примесями, выво­дится из процесса в баки кубового остатка(БК0-1-2)в автоматическом или ручном режиме. Вывод кубовых остатков непрерывный и производится в количестве 10-15 % от получаемого очищенного тетрахлорида титана. Содержание твердых компонентов в кубах-испарителях колонн поддержи­вается на уровне 150-200 г/л. Из баков кубового остатка 1, 2 кубовый остаток передаётся в ОПСВ для получения окситрихлорида ванадия. Возвратный тетрахлорид титана из ОПСВ принимается в ТТЖ-I или баки фильтрата (БФ 3,4).

4.16 Способы получения титановой губки.

Наиболее распространенным способом получения металлов из окисных руд является прямое восстановление окислов углем или другим восстановителями. Применение такого способа для получения металлического титана невозможно из-за высокой прочности окисла. Кроме того, этот процесс затрудняется образованием твердых растворов получаемого Me с восстановителем и примесями, имеющимися в сырье. При выборе технологической схемы исходят из оценки физико-химических свойств соединений и степени сложности аппаратурного оформления. Высокая активность титана и резкое влияние на его качество даже небольших содержаний примесей обусловливают применение особых технологических приемов в процессе его производства. Во всех стадиях производства имеется опасность проникновения в титан кислорода, освобождение от которого при восстановлении окисла представляет значительные трудности. Двуокись титана относится к наиболее прочным соединениям, она м. б восстановлена только Al, Mg или Са, а при высоких температурах и С. Однако способность титана образовывать низшие окислы и растворять кислород в тв и в жид, состоянии очень затрудняет получение чистого металла. Достаточно полно удалить кислород из титана можно лишь с помощью кальция. Все существующие и предлагаемые способы получения металлического титана можно условно разделить на 4 группы: I) Одностадийное восстановление двуокиси титана до чистого металла (без применения электролиза). 2) двустадийное восстановление двуокиси титана: восстановление до металла, загрязненного примесями, а затем переработка его на чистый металл или сплав {с применением электролиза или без него), 3) электролиз двуокиси титана и др. его соединений. 4) получение чистого TiCl4 из ТiO2, а затем его восстановление. В настоящее время промышленным способом является металлотермическое восстановление TiC14, вместе с тем ведутся исследования и в других направлениях.

При взаимодействии ТiO2 с углеродом могут протекать следующие реакции: 21 Ю2К"£ П2О,+С(Х Ti2Oi+C^2TiO+CO; TiCH 2C£*Ti+CO, Ti+C^TiC: TO2+3C3;TiC+2CO. Термодинамические расчеты показывают, ч\о прежде всего будут происходить реакции карбидообразования. Этот процесс идет через образование ряда иромежу! очных окислов, которые образуют непрерывный ряд твердых растворов с карбидом гитана. Практически чистый карбид титана может быть получен при атм давлении и тем-ре -2430 °С. при давлении ниж 10мм рт ст и гем-ре выше 1300 °С достигается полное обескислороживание твердого раствора и выделяется ме титан вследствие пршекания реакции: liCKTOa^TMCO» Me титан может быть получен восстановлением его двуокиси при тем-ре -~ 3000'С в вакууме по р-ции; TaO2***2TiC^3Ti+2CO. Однако металл всегда в значительной степени загрязнен yi, юродом, кислородом и азотом.

Процесс взаимодействия ТЮу с молекулярным водородом протекает до образования низших окислов. При гем-ре 105СГС ПСЬ восстанавливается водородом до Т13О5 по р-ции: ЭТТОг+Н^ТЬО^НзСХ Выше этой гем-ры образуется смесь окислов Ti3O5 и Ti2O>