ТИТАНСОДЕРЖАЩАЯ ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА И СПОСОБ ЕЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2017 года по МПК C22B34/12 C01G23/02 C22B7/00 C22B1/08 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к металлургии титана, а именно к подготовке сырья к процессу получения тетрахлорида титана методом хлорирования.

Известны титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана и способ ее приготовления (Титан. - Гармата В.А., Петрунько А.Н., Галицкий Н.В. и др. - М.: Металлургия, 1983, стр. 245-249, 260-277). Титансодержащая шихта включает титановый шлак, полученный в результате рудно-термической плавки ильменитового сырья, и углеродсодержащий материал в виде нефтяного кокса. Способ приготовления титансодержащей шихты включает раздельное дробление титанового шлака и нефтяного кокса в щековой и конусной дробилках, затем измельчение в шаровых мельницах. Измельченный титановый шлак крупности +0,1 мм подвергают магнитной сепарации. Нефтяной кокс измельчают до размера частиц -0,2 мм. Измельченные материалы шихты загружают в разные бункеры и подают в хлоратор раздельно по отдельным течкам. В промышленной практике для получения тетрахлорида титана применяют следующие методы хлорирования титансодержащей шихты: хлорирование в шахтных хлораторах брикетированной шихты, либо хлорирование измельченной или гранулированной титансодержащей шихты в печах кипящего слоя, либо хлорирование измельченной титансодержащей шихты в расплаве хлоридов щелочных и/или щелочноземельных металлов. Технология хлорирования требует постоянного контроля состава шихты и его оперативного корректирования. При применении брикетированной титансодержащей шихты это требование выполнить трудно. Использование сыпучей шихты позволяет быстро изменять состав титансодержащей шихты, подаваемой на хлорирование для получения тетрахлорида титана.

Недостатком указанного состава титансодержащей шихты и способа ее приготовления является то, что при раздельной загрузке в хлоратор титанового шлака и углеродсодержащего материала в виде нефтяного кокса первоначально происходит хлорирование углеродсодержащего материала, что приводит повышенному расходу хлора, к снижению реакции хлорирования титанового шлака и, соответственно, к снижению степени извлечения титана в готовый продукт - тетрахлорид титана.

Известны титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана и способ ее приготовления (Производство четыреххлористого титана. Байбеков М.К., Попов В.Д., Чепрасов И.М. - М.: Металлургия, 1987, с. 14-19). Титансодержащая шихта включает титановый шлак и углеродсодержащий материал в виде пекового или нефтяного кокса. Способ получения шихты включает приготовление титанового шлака путем электроплавки в рудно-термической печи, отделение магнитной сепарацией железа, помол в шаровой мельнице до крупности частиц +0,16 мм. Углеродсодержащий материал также измельчают в молотковых мельницах до крупности частиц +0,16 мм. Компоненты шихты смешивают, вновь измельчают с получением титансодержащей шихты.

Недостатком указанного состава титансодержащей шихты и способа ее приготовления является то, что по данной технологии не предусмотрено добавление в титансодержашую шихту отходов титанового производства, таких как смесь, состоящая из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака. Все это приводит к потерям ценных компонентов, к повышению выбросов отходов производства в окружающую среду и к ухудшению экологической обстановки.

Известны титансодержащая шихта и способ ее приготовления (пат. РФ №2220216, опубл. 27.12.2003, бюл. №36). Титансодержащая шихта включает, мас. %: титановый шлак 35,0-60,0, ильменитовый концентрат 5,0-35,0, углеродсодержащий материал - 5,0-30,0, соль хлоридов щелочных и/или щелочноземельных металлов 10,0-25,0. Способ получения титансодержащей шихты включает приготовление смеси титанового шлака и ильменитового концентрата при соотношении (1-12):1. В полученную смесь титансодержащего материала добавляют измельченный отработанный электролит - отход производства магния электролизом расплавленных солей или соль каменную (техническую) хлорида натрия в соотношении с титансодержащим материалом (0,105-0,625):1. Смесь титансодержащего материала и соли в виде шлако-солевой смеси собирают в бункере и затем дозируют в шаровую мельницу, где проводят сухой помол до крупности не более 0,16 мм. После помола смесь титансодержащего материала и соли транспортируют в расходный бункер узла смешения. Углеродсодержащий материал дробят, сушат в противоточной барабанной сушилке, подают в расходный бункер, откуда его дозируют в шаровую мельницу, где производят сухой помол до крупности не более 0,16 мм. После помола углеродсодержащий материал также подают в расходный бункер узла смешения. В узле смешения производят дозирование компонентов шихты перед загрузкой в установку для перемешивания. Дозирование углеродсодержащего материала с солью производят при соотношении (0,04-0,6):1. Перемешивание компонентов шихты осуществляют сжатым воздухом.

Недостатком указанного состава титансодержащей шихты и способа ее приготовления является то, что по данной технологии не предусмотрено добавление в титансодержашую шихту отходов титанового производства, таких как смесь, состоящая из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака. Все это приводит к потерям ценных компонентов, к повышению выбросов отходов производства в окружающую среду и к ухудшению экологической обстановки.

Известны титансодержащая шихта для хлорирования и способ ее приготовления (пат. РФ №2165469, опубл. 29.04.2001, бюл. №11), по количеству общих признаков принятые за ближайшие аналоги-прототипы. Титансодержащая шихта для хлорирования включает титановый шлак, углеродсодержащий материал и соль щелочных металлов - хлорид натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Титановый шлак (по содержанию диоксида титана) 50,0-70,0 Углеродсодержащий материал (по содержанию углерода) 10,0-30,0 Соль хлорида натрия (по содержанию хлор-иона) 10,0-20,0 Вода не более 0,4 Диоксид кремния не более 5,0

Способ приготовления титансодержащей шихты включает раздельное дробление титанового шлака, соли хлорида натрия и углеродсодержащего материала, смешивание титанового шлака с солью хлорида натрия с получением шлако-солевой смеси и ее измельчение, сушку углеродсодержащего материала, его измельчение и смешивание со шлако-солевой смесью, измельчение приготовленной шихты, ее перемешивание и подачу на хлорирование для получения тетрахлорида титана.

Недостатком указанного состава титансодержащей шихты и способа ее приготовления является то, что по данной технологии не предусмотрено добавление в титансодержашую шихту отходов титанового производства, таких как смесь, состоящая из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака. При измельчении углеродсодержащего материала для титансодержащей шихты образуется большое количество угольной пыли очень тонкого размола (более 500 тонн в год). Пылевые отходы, уловленные в металлотканевых фильтрах при тонкой очистке газов при производстве титановых шлаков в рудно-термических печах, содержат большое количество ценных компонентов (содержание диоксида титана в пылевых отходах составляет около 37 мас. %). Количество образующихся пылевых отходов составляет около 1500 тонн в год. Все это приводит к потерям ценных компонентов, к повышению выбросов отходов производства в окружающую среду и к ухудшению экологической обстановки.

Техническим результатом является снижение выбросов отходов производства в окружающую среду, утилизация ценных компонентов из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение выбросов отходов производства в окружающую среду, утилизация ценных компонентов из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, и пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака.

Технический результат достигается тем, что заявленная титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана, содержащая титановый шлак, углеродсодержащий материал и хлорид натрия, дополнительно содержит измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, при соотношении, равном 1:(0,5-5), и связующего, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Титановый шлак 60-75 Углеродсодержащий материал 10-35 Хлорид натрия 5-30 Измельченная формованная смесь 0,5-5

Технический результат достигается также тем, что в способе приготовления титансодержащей шихты для получения тетрахлорида титана, включающем раздельное дробление титанового шлака, хлорида натрия и углеродсодержащего материала и их перемешивание, новым является то, что готовят измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очисти газов производства титанового шлака, при соотношении, равном 1:(0,5-5), и связующего, при этом загружают в емкость упомянутые пылевые отходы, затем на их поверхность одновременно подают упомянутые угольные отходы и жидкое связующее при массовом соотношении Т:Ж, равном (5-15):1, перемешивают с получением пастообразной смеси, которую формуют, сушат и измельчают, причем полученную измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком и с хлоридом натрия, загружают углеродсодержащий материал и перемешивают с получением титансодержащей шихты.

Кроме того, в качестве жидкого связующего для получения пастообразной смеси используют 9-15 мас. % раствор лигносульфонатов. Кроме того, в качестве жидкого связующего для получения пастообразной смеси используют 25-35 мас. % раствор термопласта СВ.

Кроме того, в качестве жидкого связующего для получения пастообразной смеси используют стекло натриевое жидкое.

Кроме того, пастообразную смесь формуют в виде брикетов или гранул.

Кроме того, сформованную в виде брикетов или гранул пастообразную смесь измельчают до размера частиц не более 0,16 мм.

Кроме того, пастообразную смесь сушат при температуре 80-180°C.

Кроме того, измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком после подачи в титановый шлак хлорида натрия.

Кроме того, измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком одновременно с подачей в титановый шлак хлорида натрия.

Кроме того, измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком перед подачей в титановый шлак хлорида натрия

Кроме того, титаносодержащую шихту перемешивают сжатым воздухом.

Предложенный состав титансодержащей шихты для получения тетрахлорида титана в виде измельченных титанового шлака, углеродсодержащего материала, хлорида натрия и измельченной формованной смеси из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, при соотношении, равном 1:(0,5-5), и связующего, при следующем соотношении компонентов, мас. %: титановый шлак - 60-75, углеродсодержащий материал - 10-35, хлорид натрия - 5-30, измельченная формованная смесь - 0,5-5, позволяет рационально использовать отходы титанового производства за счет снижения выбросов в окружающую среду и утилизации ценных компонентов.

Предложенная технология приготовления титансодержащей шихты для получения тетрахлорида титана, основанная на приготовлении титансодержащей шихты путем перемешивания измельченных титанового шлака, углеродсодержащего материала и хлорида натрия с измельченной формованной смесью из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очисти газов производства титанового шлака, при соотношении, равном 1:(0,5-5), и связующего, позволяет рационально использовать отходы титанового производства за счет снижения выбросов в окружающую среду и утилизации ценных компонентов.

Предложенная технология получения смеси, состоящей из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очисти газов производства титанового шлака, включающая загрузку в емкость упомянутых пылевых отходов, одновременную подачу на их поверхность упомянутых угольных отходов и жидкого связующего при массовом соотношении Т:Ж, равном (5-15):1, перемешивание с получением пастообразной смеси, формование пастообразной смеси в виде гранул или брикетов с последующей сушкой и измельчением, смешивание полученной измельченной формованной смеси с титановым шлаком и с хлоридом натрия, позволяет рационально использовать отходы титанового производства, снизить их выбросы в окружающую среду, утилизировать ценные компоненты. Подача пылевых отходов и угольной пыли по отдельности в хлоратор приводит к выносу их с процесса хлорирования в систему конденсации, так как они имеют очень мелкий фракционный состав (менее 0,05 мм). При формовании мелкодисперсных частиц происходит увеличение поверхности соприкосновения частиц угольного материала с титановым шлаком, увеличивается как скорость процесса хлорирования, так и степень хлорирования титановых шлаков.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - вещество - титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана и второй - способ приготовления титансодержащей шихты для получения тетрахлорида титана. При этом оба объекта группы изобретений направлены на решение одной и той же задачи с получением единого технического результата - утилизация ценных компонентов из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, и из пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очисти газов производства титанового шлака, при соотношении, равном 1:(0,5-5). Кроме того, техническим результатом является снижение выбросов высокотоксичных отходов в окружающую среду.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленных титансодержащей шихте для получения тетрахлорида титана и способе ее приготовления, изложенных в двух независимых пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного вещества и способа его приготовления. В заявленной группе изобретений имеется новая совокупность признаков, выразившаяся в новом составе титансодержащей шихты и ее количественном составе, а также в новой последовательности действий во времени, новых условиях осуществления способа. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Промышленную применимость предлагаемого изобретения подтверждает следующий пример осуществления способа приготовления титансодержащей шихты для получения тетрахлорида титана.

Пример 1

Компоненты, используемые для приготовления титансодержащей шихты:

1. Шлак титановый с массовой долей диоксида титана не менее 80 мас. % и с содержанием оксида железа - не более 7,5 мас. % (ТУ 1715-452-05785388) в количестве 206,0 т/сут (71,1 мас. %).

2. Углеродсодержащий материал (пековый кокс ГОСТ5952-91 либо антрацит марки AM, АК, АО, АКО, AM, ТУ 0321-003-57512346) в количестве 39,6 т/сут (13,7 мас. %).

3. Хлорид натрия, в качестве которой применяют натрий хлористый технический с массовой долей хлорида натрия не менее 95 мас. % (ТУ 2152-097-00209527), либо натрий хлористый технический с массовой долей хлорида натрия не менее 95 мас. % (ТУ 113-03-00203795-10), либо соль каменная с массовой долей хлорида натрия не менее 95 мас. % (ТУ 2152-045-00203944) в количестве 41,1 т/сут (14,2 мас. %).

4. Смесь, состоящая из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, и из пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака в количестве 2,88 т/сут (1 мас. %).

Титансодержащую шихту получают путем смешивания компонентов шихты в следующем порядке. Титановый шлак получают в процессе восстановительной плавки ильменитового концентрата с угольным восстановителем в рудно-термической печи. Титановый шлак в количестве 206 т/сут предварительно измельчают в щековой дробилке СМ-741 до размеров частиц не более 100 мм и подвергают магнитной сепарации для удаления частиц магнитной фракции (например, металлического железа). Титановый шлак из бункера подают на ленточный конвейер и затем в щековую дробилку СМД-108, где дробят до размера частиц не более 55 мм. На ленточный конвейер одновременно с титановым шлаком из параллельного бункера подают хлорид натрия в количестве 41,1 т/сут, смешивают с получением шлако-солевой смеси (ШСС). Через расходные бункеры шлако-солевую смесь подают в шаровые мельницы типа ШМ-1, ШМ-2, ШМ-3, ШМ-4, где ее измельчают до размера частиц 0,160 мм. Из бункера измельченная шлако-солевая смесь поступает в расходный бункер на смешивание с углеродсодержащим материалом. Углеродсодержащий материал дробят в щековой дробилке типа СМД-108 до размера частиц не более 55 мм, затем подают в бункер противоточной барабанной сушилки. Из бункера углеродсодержащий материал автоматическим дозатором марки 4273-ДН с заданной производительностью 63,0 т/ч подают в противоточную барабанную сушилку, где его сушат при температуре 1300°С. Барабанная сушилка выполнена в виде барабана, привода, разгрузочного устройства и снабжена топкой с газовой горелкой при объемном расходе природного газа не более 200 м³/ч. В процессе сушки углеродсодержащий материал обезвоживается и собирается в бункере. Из бункера он поступает на ленточный конвейер, откуда его подают в количестве 41,1 т/сут в расходный бункер шаровой мельницы типа 1456А производительностью 2,0 т/ч, где производят измельчение высушенного углеродсодержащего материала до крупности 0,160 мм. Молотый углеродсодержащий материал транспортируют в расходные бункеры эжекторными аппаратами, выполненными в виде трубы, в которую подают сжатый воздух, на входе которой создают разрежение. В процессе сушки отходящие газы из барабанных сушилок поступают на газоочистку в аспирационно-технологическую установку с тканевыми фильтрами типа СМЦ 166Б, снабженную рукавными фильтрами, где происходит улавливание угольных отходов следующего состава: зола - 7 мас. %, сера - 4,0 мас. %. вода - 5 мас. %, летучие - 3 об. %. Угольные отходы извлекают из рукавных фильтров и складируют в отдельных емкостях. Очистку газо-пылевой угольной смеси из эжекторов при транспортировке углеродсодержащего материала осуществляют также в аспирационно-технологических установках. Уловленные угольные отходы извлекают из рукавных фильтров аспирационно-технологических установок и также складируют в отдельных емкостях. Пылевые отходы после извлечения из металлотканевого фильтра при очистке газов производства титанового шлака образуются следующим образом. Титановый шлак получают в процессе восстановительной плавки ильменитового концентрата в рудно-термических печах. Температура процесса восстановления 1800±100°C. Образующиеся в процессе восстановительной плавки колошниковые газы в количестве (объемный расход) 12000 м³/ч, химический состав пыли до циклонов, мас. %: TiO₂ 57,7; FeO 22,1; СаО 0,2; MgO 2,2; SiO₂ 9,1; MnO₂ 1,1; Cr₂O₃ 3,6; Al₂O₃ 2,7; V₂O₅ 0,29, остальное - примеси, удаляют из печи принудительной тягой с помощью вентиляторов горячего дутья через систему газоходов и направляют на двухступенчатую очистку сначала в циклоны и затем на тонкую очистку в металлотканевые фильтры типа ФМК-950. Запыленность отходящих газов составляет от 6 до 60 г/м³. Плотность пыли составляет 3,5 г/см³, размер частиц - 1-25 мкм, пыль неабразивна. Уловленную пыль из циклонов возвращают обратно в рудно-термическую печь. Затем отходящие газы поступают на тонкую очистку газов от примесей в секции металлотканевого фильтра типа ФМК-950. Фильтр перед началом работы предварительно прогревают до температуры 400°C. При прохождении газов через металлическую сетку фильтров происходит вторичная очистка газов от твердых взвесей. Осевшие на металлической сетке твердые взвеси - пылевые отходы - встряхивают предварительно осушенным сжатым воздухом. Сжатый воздух подают в фильтр ФМК-950 под давлением 0,4-4 МПа при объемном расходе сжатого воздуха в системе регенерации не менее 200 м³/ч. Далее очищенный газ при помощи вентилятора ВВДН-17 через вертикальный газоход-трубу выбрасывается в атмосферу. А уловленные пылевые отходы при тонкой очистке газов в фильтрах ФМК-950 состава, мас. %: 29,7 TiO₂, 56,2 Fe₂O₃, 4,6 Al₂O₃, 19,0 SiO₂, 4,88 Cr₂O₃, 0,61 V₂O₃, 4,44 MnO₂, 0,74 CaO, 2,34 MgO, 2,41 C, 0,6 S, остальное - примеси, выгружают из камер фильтра ФМК-950 в бункеры и затем в контейнеры.

Смесь, состоящую из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала (далее угольные отходы), и из пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака (далее пылевые отходы), готовят следующим образом. Первоначально загружают в емкость в виде лопастного смесителя типа СШЗ в количестве 1,44 т/сут пылевые отходы. На поверхность пылевых отходов в емкость подают при перемешивании с помощью мешалки роторного типа по раздельным течкам 1,44 т/сут угольные отходы при соотношении пылевые отходы:угольные отходы 1:1. Одновременно с угольными отходами в емкость подают жидкое связующее в виде 10% раствора лигносульфатов в количестве 0,288 т/сут при массовом соотношении Т:Ж, равном 10:1. Раствор лигносульфонатов (лигносульфонаты жидкие (ТУ 2455-028-00279580-2914 с массовой долей сухих веществ не менее 50 мас. %) представляет собой смесь солей натрия, натрий-кальциевых и натрий-аммониевых солей лигносульфоновых кислот, полученных из щелоков бисульфитной варки целлюлозы в жидком состоянии на целлюлозно-бумажных комбинатах. Полученную однородную пастообразную смесь подают на формование в пресс брикетировочный валковый серии ПБВ. Полученные брикеты или гранулы сушат в ленточной сушилке при температуре 90°C. Состав полученных брикетов или гранул следующий, мас. %: 36,7 TiO₂, 13,0 SiO₂, 26,1 FeO, 2,3 Al₂O₃, 1,2 MgO, 0,35 CaO, 2,6 MgCl₂, 0,1 KCl, 0,16 NaCl, остальное - примеси. После сушки формованную смесь измельчают до размера частиц 0,160 мм. Измельченную формованную смесь в количестве 2,98 т/сут (с учетом связующего в виде лигносульфонатов) направляют на ленточный конвейер на смешивание с приготовленной шлако-солевой смесью. Затем к общей массе добавляют углеродсодержащий материал в количестве 39, 6 т/сут. Для этого компоненты шихты из расходных бункеров подают на автоматические дозаторы типа 4488 ДН-У, с которых они поступают в бункеры установки аэрационного перемешивания (АПШ) сжатым воздухом. Получают титансодержащую шихту следующего состава, мас. %: титановый шлак - 71,1, углеродсодержащий материал - 13,7, хлорид натрия - 14,2, измельченная формовочная смесь - 1. Приготовленную шихту направляют на получение тетрахлорида титана методом хлорирования в шахтных и солевых хлораторах, а также хлораторах кипящего слоя.

Пример 2

То же, что и в примере 1. Для приготовления измельченной формованной смеси из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, в емкость в виде лопастного смесителя типа СШЗ первоначально загружают в количестве 1,44 т/сут пылевые отходы и затем в емкость подают по раздельным течкам на поверхность пылевых отходов при перемешивании с помощью мешалки роторного типа 1,44 т/сут угольные отходы при соотношении пылевые отходы:угольные отходы, равном 1:1, и одновременно подают жидкое связующее - 30 мас. % водный раствор термопласта СВ (ТУ 5746-062-58042865-2011 Добавка технологическая «Термопласт СВ») в количестве 0,288 т/сут при массовом соотношении Т:Ж, равном 10:1. Раствор термопласта СВ представляет собой смесь натриевых и полиалкеленоксидных производных полиметиленнафталинсульфокислот и производных гликозидов. Полученную однородную пастообразную смесь подают на формование смеси в виде гранул или брикетов, например, в пресс брикетировочный валковый серии ПБВ. Полученные брикеты или гранулы сушат в ленточной сушилке при температуре 90°C. Состав полученных брикетов или гранул следующий, мас. %: 36,7 TiO₂, 13,0 SiO₂, 26,1 FeO, 2,3 Al₂O₃, 1,2 MgO, 0,35 CaO, 2,6 MgCl₂, 0,1 KCl, 0,16 NaCl, остальное - примеси. Затем производят измельчение до размера частиц 0,160 мм. Измельченную формованную смесь в количестве 2,98 т/сут (с учетом связующего) направляют на ленточный конвейер на смешивание с приготовленной шлако-солевой смесью. Затем к общей массе добавляют углеродсодержащий материал в количестве 39,6 т/сут. Для этого компоненты шихты из расходных бункеров подают на автоматические дозаторы типа 4488 ДН-У, с которых они поступают в бункеры установки аэрационного перемешивания (АПШ) для перемешивания сжатым воздухом. Получают титансодержащую шихту следующего состава, мас. %: титановый шлак (содержание TiO₂ 80%) - 71,1, углеродсодержащий материал - 13,7, хлорид натрия - 14,2, измельченная формованная смесь - 1. Приготовленную шихту направляют на получение тетрахлорида титана методом хлорирования в шахтных и солевых хлораторах, а также хлораторах кипящего слоя.

Пример 3

То же, что и в примере 1. Для приготовления смеси, состоящей из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, в емкость в виде лопастного смесителя типа СШЗ первоначально загружают в количестве 1,44 т/сут пылевые отходы. Затем на поверхность пылевых отходов при перемешивании с помощью мешалки роторного типа подают по раздельным течкам 1,44 т/сут угольные отходы при соотношении пылевые отходы:угольные отходы, равном 1:1, и одновременно подают жидкое связующее - в количестве 0,288 т/сут стекло натриевое жидкое группы Б (ГОСТ 13078-81 Стекло натриевое жидкое с массовой долей оксида кремния 24,3-31,9%, с массовой долей оксида железа и оксида алюминия не более 0,25%, с массовой долей оксида кальция не более 0,20%, с массовой долей серного ангидрида не более 0,15%, с массовой долей оксида натрия 8,7-12,2%) при массовом соотношении Т:Ж, равном 10:1. Полученную однородную пастообразную смесь подают на формование смеси в виде гранул или брикетов, например, в пресс брикетировочный валковый серии ПБВ. Полученные брикеты или гранулы сушат в ленточной сушилке при температуре 90°C. Состав полученных брикетов или гранул следующий, мас. %: 36,7 TiO₂, 13,0 SiO₂, 26,1 FeO, 2,3 Al₂O₃, 1,2 MgO, 0,35 CaO, 2,6 MgCl₂, 0,1 KCl, 0,16 NaCl, остальное - примеси. Затем производят измельчение до размера частиц 0,160 мм. Измельченную формованную смесь в количестве 2,98 т/сут (с учетом связующего) направляют в бункер на смешивание с приготовленной шлако-солевой смесью в количестве 247,1 т/сут. Затем к общей массе добавляют углеродсодержащий материал в количестве 39,6 т/сут. Для этого компоненты шихты из расходных бункеров подают на автоматические дозаторы типа 4488 ДН-У, с которых они поступают в бункеры установки аэрационного перемешивания (АПШ) для перемешивания сжатым воздухом. Получают титансодержащую шихту следующего состава, мас. %: титановый шлак (содержание TiO₂ 80 мас. %) - 71,1, углеродсодержащий материал - 13,7, хлорид натрия - 14,2, измельченная формованная смесь смесь - 1. Приготовленную шихту направляют на получение тетрахлорида титана методом хлорирования в шахтных и солевых хлораторах, а также хлораторах кипящего слоя.

Пример 4

То же, что и в примере 1, но измельченную формованную смесь подают в титановый шлак перед подачей хлорида натрия. Для этого измельченную формованную смесь в виде угольных и пылевых отходов в количестве 2,9 т/сут загружают на ленточный конвейер с приготовленным в количестве 206 т/сут титановым шлаком, добавляют хлорид натрия в количестве 41,1 т/сут, производят их смешивание с получением шлако-солевой смеси (ШСС). Затем к общей массе добавляют углеродсодержащий материал в количестве 39,6 т/сут. Для этого компоненты шихты из расходных бункеров подают на автоматические дозаторы, с которых они поступают в бункеры для перемешивания сжатым воздухом. Получают титансодержащую шихту следующего состава, мас. %: титановый шлак (содержание TiO₂ 80 мас. %) - 71,1, углеродсодержащий материал - 13,7, хлорид натрия - 14,2, измельченная формованная смесь - 1.

Пример 5

То же, что в примере 1, но измельченную формованную смесь подают на смешивание с титановым шлаком одновременно с подачей хлорида натрия. Для этого измельченную формованную смесь в виде угольных и пылевых отходов в количестве 2,9 т/сут из бункера направляют на ленточный конвейер с загруженным в количестве 206 т/сут титановым шлаком и одновременно из другого бункера добавляют хлорид натрия в количестве 41,1 т/сут. Затем к общей массе добавляют углеродсодержащий материал в количестве 39, 6 т/сут. Для этого компоненты шихты из расходных бункеров подают на автоматические дозаторы, с которых они поступают в бункеры для перемешивания сжатым воздухом. Получают титансодержащую шихту следующего состава, мас. %: титановый шлак (содержание TiO₂ 80%) - 71,1, углеродсодержащий материал - 13,7, хлорид натрия - 14,2, измельченная формованная смесь - 1.

Таким образом, предлагаемый состав титансодержащей шихты для получения тетрахлорида титана и способ ее приготовления позволяют утилизировать ценные компоненты из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, и из пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака. Кроме того, техническим результатом является снижение выбросов высокотоксичных отходов в окружающую среду.

Группа изобретений относится к металлургии титана. Титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана содержит титановый шлак, углеродсодержащий материал, хлорид натрия, измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, и связующего. Способ приготовления шихты включает раздельное дробление титанового шлака, хлорида натрия и углеродсодержащего материала и их перемешивание. Готовят измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очисти газов производства титанового шлака, и связующего, при этом загружают в емкость упомянутые пылевые отходы, затем на их поверхность одновременно подают упомянутые угольные отходы и жидкое связующее, перемешивают с получением пастообразной смеси, которую формуют, сушат и измельчают, полученную измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком и с хлоридом натрия, загружают углеродсодержащий материал и перемешивают с получением титансодержащей шихты. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 пр.

1. Титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана, содержащая титановый шлак, углеродсодержащий материал и хлорид натрия, отличающаяся тем, что она содержит измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, при соотношении, равном 1:(0,5-5), и связующего, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Титановый шлак 60-75 Углеродсодержащий материал 10-35 Хлорид натрия 5-30 Измельченная формованная смесь 0,5-5

2. Способ приготовления титансодержащей шихты для получения тетрахлорида титана, включающий раздельное дробление титанового шлака, хлорида натрия и углеродсодержащего материала и их перешивание, отличающийся тем, что готовят измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очисти газов производства титанового шлака, при соотношении, равном 1:(0,5-5), и связующего, при этом загружают в емкость упомянутые пылевые отходы, затем на их поверхность одновременно подают упомянутые угольные отходы и жидкое связующее при массовом соотношении Т:Ж, равном (5-15):1, перемешивают с получением пастообразной смеси, которую формуют, сушат и измельчают, причем полученную измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком и с хлоридом натрия, загружают углеродсодержащий материал и перемешивают с получением титансодержащей шихты.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве жидкого связующего для получения пастообразной смеси используют 9-15 мас. % раствор лигносульфонатов.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве жидкого связующего для получения пастообразной смеси используют 25-35 мас. % раствор термопласта СВ.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве жидкого связующего для получения пастообразной смеси используют стекло натриевое жидкое.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что пастообразную смесь формуют в виде брикетов или гранул.

7. Способ по любому из пп. 2 и 6, отличающийся тем, что сформованную в виде брикетов или гранул пастообразную смесь измельчают до размера частиц не более 0,16 мм.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что пастообразную смесь сушат при температуре 80-180°C.

9. Способ по п. 2, отличающийся тем, что измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком после подачи в титановый шлак хлорида натрия.

10. Способ по п. 2, отличающийся тем, что измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком одновременно с подачей в титановый шлак хлорида натрия.

11. Способ по п. 2, отличающийся тем, что измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком перед подачей в титановый шлак хлорида натрия.

12. Способ по п. 2, отличающийся тем, что титаносодержащую шихту перемешивают сжатым воздухом.