СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТИТАНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Российский патент 2018 года по МПК C01G23/02 B09B3/00 C01G49/10 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к способу эффективной обработки побочного продукта, образующегося в процессе получения тетрахлорида титана, и, в частности, относится к способу, в котором из побочного продукта эффективно извлекается ценный материал, который можно использовать повторно.

Уровень техники

[0002] Тетрахлорид титана получают с помощью реакции хлорирования сырья, содержащего титан. Титансодержащее сырье содержит несколько процентов примесей, таких как железо или кремний, в форме оксидов. При существующих обстоятельствах хлориды примесных металлов, которые являются побочными продуктами при хлорировании этих примесных оксидов, считаются отходами.

[0003] Эти отходы переводятся в безопасное состояние путем промывки водой, и они разделяются на твердые компоненты и водный компонент. Твердый компонент может быть утилизирован как материал для полигонов промышленных отходов, а водный компонент обработан как жидкие отходы.

[0004] Однако не только вышеупомянутые обработки влекут за собой затраты, но и богатое титаном сырье и углеродное сырье, которые являются ценным сырьем для получения тетрахлорида титана и которые уносятся, будучи непрореагировавшими, содержатся в твердом компоненте побочного продукта. Кроме того, хлор, который используется в реакции хлорирования титансодержащего сырья, также присутствует в форме хлоридов. Эти ценные материалы, такие как непрореагировавшее сырье и хлорсодержащие компоненты, также расходуются бесполезно, и есть возможность для улучшений с точки зрения снижения затрат и защиты окружающей среды.

[0005] В отношении этих точек зрения, патентный документ 1 раскрывает метод, в котором хлориды металлов, отличных от титана, полученные как побочные продукты в процессе получения тетрахлорида титана, и металлический титан приводят в реакцию при высокой температуре, так что металл извлекается как ценный материал, а хлор из хлоридов металлов извлекается в виде хлоридов титана.

[0006] Однако в указанном выше способе хлориды титана, в которых хлор из хлоридов металлов связан, требуют дальнейшей обработки, поэтому существует возможность для улучшения с точки зрения затрат и процесса.

[0007] Кроме того, патентные документы 2 и 3 раскрывают метод, в котором хлорсодержащие отходы нагревают, чтобы отделить и извлечь газообразный хлор, а также нейтрализовать его, а затем продукт сжигают и газифицируют.

[0008] Однако эти способы зависят от принципов сжигания отходов, и необходимо обрабатывать газообразный хлор, образующийся в процессе, необходимо также обрабатывать другие газообразные компоненты во время сжигания. С точки зрения защиты окружающей среды земли существует возможность для улучшений.

[0009] Как пояснялось, требуется метод, в котором не только может быть обработан подходящим способом извлеченный продукт, полученный как побочный продукт в процессе получения тетрахлорида титана, так чтобы регенерировать ценный материал, но также может быть эффективно извлечен ценный материал, который может быть возвращен в производственный цикл.

[0010] Кроме того, поскольку повышается цена на высокосортное титановое сырье, имеющее высокое содержание титана, в качестве контрмеры известен способ, в котором низкосортное титановое сырье, имеющее низкое содержание титана, улучшают по качеству до подходящего сорта (повышение концентрации титана), так чтобы получить высокотитановое сырье и тем самым получить при его использовании тетрахлорид титана. Однако также в этом случае примеси хлоридов, которые происходят из низкосортного титанового сырья, получаются в качестве побочного продукта во время процесса охлаждения отходящего газа, и эти хлориды также обрабатываются как отходы, причем количество отходов имеет тенденцию увеличиваться с увеличением количеств используемого низкосортного титанового сырья. Таким образом, требуются усовершенствования в решениях этих проблем.

[0011] Список цитированных документов

Патентный документ 1: публикация японской заявки на патент № 2005-015250.

Патентный документ 2: публикация японской заявки на патент № 2011-241339.

Патентный документ 3: публикация японской заявки на патент № 10-314697(1998).

Сущность изобретения

[0012] Задача настоящего изобретения состоит в разработке способа получения тетрахлорида титана, в котором ценные материалы, такие как непрореагировавшее титансодержащее сырье, углеродное сырье и хлор, могут быть извлечены из побочного продукта, образующегося в процессе хлорирования титансодержащего сырья, и может быть эффективно использовано низкосортное титановое сырье.

[0013] Ввиду вышеизложенных обстоятельств авторы изобретения выполнили исследования, чтобы решить эти проблемы, и обнаружили, что не только качество титансодержащего сырья может быть улучшено путем повторного использования вторичного твердого материала, образовавшегося во время процесса получения тетрахлорида титана, как сырья для улучшающей качество обработки титансодержащего сырья, но также хлор, который является ценным материалом, может быть эффективно извлечен из отходов, и, кроме того, непрореагировавшее титановое сырье, содержащееся в твердом вторичном материале, также может быть извлечено, и как следствие, возможно их повторное использование в качестве сырья для получения тетрахлорида титана, и, таким образом, осуществляется настоящее изобретение.

[0014] Таким образом, способ обработки титансодержащего сырья включает в себя следующие этапы: избирательное отделение и удаление примесей из титансодержащего сырья в виде хлоридов (далее называемое "избирательным хлорированием"), получение тетрахлорида титана при использовании высокотитанового сырья, полученного при избирательном хлорировании, и осуществление процессов отделения примесей от твердого вторичного материала, полученного как побочный продукт во время получения тетрахлорида титана, вместе с применением избирательного хлорирования титансодержащего сырья.

[0015] В способе обработки титансодержащего сырья согласно настоящему изобретению желательно, чтобы титансодержащее сырье являлось титановым шлаком, который получен путем восстановления углеродом ильменитовой руды или анатазовой руды.

[0016] В способе обработки титансодержащего сырья согласно настоящему изобретению желательно, чтобы твердый вторичный материал, полученный как побочный продукт во время получения тетрахлорида титана при использовании высокотитанового сырья, представлял собой смесь, содержащую непрореагировавшее сырье и примесные хлориды, выгруженные из печи для хлорирования.

[0017] В способе обработки титансодержащего сырья согласно настоящему изобретению желательно перед выполнением избирательного хлорирования смеси, в которой титансодержащее сырье добавлено к твердому вторичному материалу, полученному как побочный продукт во время получения тетрахлорида титана при использовании высокотитанового сырья, при этом примесные хлориды в твердом вторичном материале испаряются и удаляются путем нагрева всей смеси.

[0018] В способе обработки титансодержащего сырья согласно настоящему изобретению желательно, чтобы хлор был приведен в реакцию со смесью, содержащей твердый вторичный материал, в котором уже испарены и удалены примесные хлориды, и присутствует непрореагировавшее сырье, так что другие примеси в твердом вторичном материале будут отделены и удалены в виде хлоридов.

[0019] В способе обработки титансодержащего сырья согласно настоящему изобретению желательно, чтобы примесные хлориды, отделенные и удаленные посредством упомянутого способа, были окислены, так что извлекаются примесные оксиды.

[0020] В способе обработки титансодержащего сырья согласно настоящему изобретению желательно, чтобы хлор, извлеченный с помощью упомянутого способа, был повторно использован как источник хлора для избирательного хлорирования смеси и для получения тетрахлорида титана при использовании титансодержащего сырья.

[0021] В способе обработки титансодержащего сырья согласно настоящему изобретению желательно, чтобы содержание диоксида титана в высокотитановом сырье составляло 92 масс. % или больше.

[0022] Согласно способу по настоящему изобретению, не только высокотитановое сырье и углеродный материал, которые уносятся, будучи непрореагировавшими, и которые обычно обрабатываются как отходы, могут быть эффективно отделены и извлечены, но также хлор может быть эффективно отделен и извлечен из примесных хлоридов в твердом вторичном материале.

[0023] Кроме того, благодаря выполнению избирательного хлорирования титансодержащего сырья вместе с твердым вторичным материалом, полученным в процессе получения тетрахлорида титана при использовании высокотитанового сырья, может быть улучшено качество титансодержащего сырья и одновременно могут быть извлечены оксиды примесных металлов, присутствующие в титансодержащем сырье.

[0024] Кроме того, также может быть получен результат, в котором высокотитановое сырье, которое получено из титансодержащего сырья при улучшении качества, может быть эффективно использовано повторно как сырье для тетрахлорида титана.

[0025] Наконец, среди сырья, подаваемого в систему для обработки титансодержащего сырья, большая часть титановой руды, углеродного сырья и хлорного компонента, расходуется или возвращается на повторное использование, и только примесные оксиды выгружаются из системы.

Краткое описание чертежей

[0026] Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, показывающую вариант осуществления процесса А получения тетрахлорида титана и процесса В улучшения качества сырья, содержащего титановый компонент, согласно настоящему изобретении.

Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему, показывающую вариант осуществления процесса А получения тетрахлорида титана и процесса В улучшения качества сырья, содержащего титановый компонент, согласно настоящему изобретении.

Фиг. 3 представляет собой принципиальную схему, показывающую измененный участок для другого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет собой принципиальную схему, показывающую измененный участок для другого варианта осуществления настоящего изобретения.

Режим работы для выполнения изобретения

[0027] Ниже с обращением к чертежам поясняется один из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Способ обработки титансодержащего сырья согласно настоящему изобретению включает в себя процесс получения тетрахлорида титана, в котором высокотитановое сырье, содержащее титан при определенной концентрации или более, хлорируют в присутствии углеродного сырья, так чтобы образовать тетрахлорид титана, и процесс регенерации, который связан со стороной выхода процесса получения тетрахлорида титана и который извлекает твердый материал, полученный как побочный продукт в процессе получения тетрахлорида титана, и дополнительно способ включает в себя процесс улучшения качества, в котором повышают качество титансодержащего сырья, имеющего более низкую концентрацию титана, по сравнению с высокотитановым сырьем, идущий параллельно вышеуказанным двум процессам, которые связаны последовательно. Способ отличается тем, что твердый вторичный материал, собранный в процессе извлечения, используют в процессе улучшения качества вместе с титансодержащим сырьем.

A-1. Процесс получения тетрахлорида титана

[0028] Процесс получения тетрахлорида титана согласно настоящему изобретению является процессом, в котором в качестве сырья используется титановая руда и углеродное сырье, газообразный хлор приводят в реакцию с ними при высокой температуре, так чтобы получить тетрахлорид титана, как показано на фиг. 1A, то есть это процесс получения тетрахлорида титана обычным способом хлорирования.

[0029] В нижней части печи 1 для хлорирования, показанной на фиг. 1, образуется псевдоожиженный слой 7, включающий в себя титановую руду и углеродное сырье, и температура слоя поддерживается при 900-1000°C. Этот псевдоожиженный слой 7 ожижается газообразным хлором, вводимым в донной части. Руда и углеродное сырье, содержащиеся в псевдоожиженном слое 7, вступают в реакцию, так чтобы образовывать газообразный тетрахлорид титана, в то же время металл, такой как железо или марганец, содержащийся в руде, также хлорируется.

A-2. Процесс извлечения

[0030] Таким образом, газообразный тетрахлорид титана вместе с газообразными примесными хлоридами, полученными как побочный продукт, вводятся в охлаждающее устройство 2, расположенное со стороны выхода печи 1 для хлорирования. Среди газообразного тетрахлорида титана и газообразных хлоридов примесных металлов, вводимых в охлаждающее устройство 2, большая часть газообразных хлоридов примесных металлов конденсируется, будучи превращенными в жидкое или твердое состояние, и они осаждаются и извлекаются в емкость 4 для извлечения, так чтобы быть отделенными от газообразного тетрахлорида титана.

[0031] Кроме того, из-за газообразного хлора, которой течет в печь 1 для хлорирования, и образования газообразного тетрахлорида титана, руда и углеродное сырье в форме тонкого порошка, которые находятся в состоянии незавершенной реакции, уносятся из псевдоожиженного слоя 7 печи 1 для хлорирования, будучи непрореагировавшими, и также переносятся вместе в охлаждающее устройство 2 и собираются как твердый вторичный материал в емкость 4 для извлечения.

[0032] Газообразный тетрахлорид титана, из которого были отделены и удалены газообразные хлориды примесных металлов и непрореагировавший тонкий порошок руды и углеродного сырья, вводится в устройство 3 для извлечения тетрахлорида титана, расположенное со стороны выхода охлаждающего устройства 2, и извлекается как жидкий тетрахлорид титана в емкость, расположенную внизу устройства 3.

[0033] Извлеченный жидкий тетрахлорид титана (этот тетрахлорид титана может быть назван как "неочищенный тетрахлорид титана", так как он все еще содержит примеси) очищают в процессе очистки, чтобы получить высокочистый тетрахлорид титана.

B-1. Процесс улучшения качества

[0034] Среди вышеупомянутых процессов твердый материал, включающий в себя хлориды примесных металлов, тонкодисперсный порошок титансодержащего сырья и тонкодисперсный порошок углеродного сырья (ниже называемый "твердым вторичным материалом", как показано на фиг. 1), обычно обрабатывался как промышленные отходы; однако настоящее изобретение отличается тем, что твердый вторичный материал используется как сырье в процессе улучшения качества титансодержащего сырья.

[0035] Используемый здесь термин "титансодержащее сырье" не определяет однозначно диапазон его значений для относительного содержания, в отличие, например, от высокотитанового сырья, содержащего 40% или больше оксида титана и имеющего низкое содержание примесей, и он вместо этого означает материал, имеющий более низкое содержание оксида титана, чем таковое в высокотитановом сырье, то есть от 40 до 90%, такой как ильменит, титановый шлак или подобный.

[0036] Процесс улучшения качества титансодержащего сырья означает обычный процесс улучшения качества, в котором снижают концентрацию примесей и повышают содержание титана, используя титансодержащее сырье в качестве исходного материала.

B-2. Процесс избирательного хлорирования

[0037] Процесс, показанный как B на фиг. 1, указывает процесс улучшения качества титансодержащего сырья. Процесс улучшения качества представляет собой так называемый способ избирательного хлорирования, и показан один из его примеров.

[0038] Способ избирательного хлорирования означает, что оксиды металлов (главным образом, железа), содержащиеся в титансодержащем сырье, избирательно хлорируют и отделяют, чтобы улучшить чистоту титана в титансодержащем сырье.

[0039] Твердый вторичный материал из емкости 4 для извлечения и титансодержащее сырье и углеродное сырье подают в печь 5 для избирательного хлорирования. Кроме того, газообразный хлор подают снизу печи 5 для хлорирования, чтобы осуществить избирательное хлорирование.

[0040] В вышеупомянутом процессе получения тетрахлорида титана, поскольку кокс подается в дополнение к оксиду титана и оксидам примесных металлов, содержащимся в титановой руде в печи 1 для хлорирования, поддерживаемой при температуре 900-1000°C, хлорируются как оксид титана, так и оксиды примесных металлов. С другой стороны, так как при избирательном хлорировании кокс в печи 5 для хлорирования отсутствует, титановый компонент в этих температурных условиях остается в титансодержащем сырье в форме оксида титана, и хлорируются только оксиды примесных металлов.

[0041] Настоящее изобретение отличается тем, что не только особым образом проводится процесс улучшения качества вышеуказанного титансодержащего сырья, но, кроме того, твердый вторичный материал, извлекаемый во время вышеупомянутого процесса получения тетрахлорида титана и процесса извлечения (охлаждающее устройство 2), добавляется в титансодержащее сырье, используемое в процессе улучшения качества, чтобы осуществить их совместное избирательное хлорирование.

[0042] Благодаря выполнению избирательного хлорирования вышеупомянутым образом, оксиды примесных металлов, присутствующие в непрореагировавшем тонкодисперсном порошке титансодержащего сырья (полученного из высокотитанового сырья), содержащемся в твердом вторичном материале, полученном как побочный продукт в процессе получения тетрахлорида титана, могут быть отделены и извлечены из него в виде хлоридов металлов, в результате может быть повышена чистота как твердого вторичного материала, так и титансодержащего сырья.

[0043] Титансодержащее сырье, качество которого улучшено таким путем, возвращают как высокотитановое сырье в процесс получения тетрахлорида титана, что показано маршрутом (I) на фиг. 1.

B-3. Процесс окисления и обжига

[0044] В настоящем изобретении желательно, чтобы хлориды примесных металлов, которые получены как побочный продукт в процессе избирательного хлорировании титансодержащего сырья в печи 5 для избирательного хлорирования в процессе улучшения качества титансодержащего сырья, были непрерывно вводимыми из печи 5 для избирательного хлорирования в газовой фазе в окислительную и обжиговую печь 6 (процесс окисления и обжига), которая расположена ниже по потоку за печью 5 для избирательного хлорирования.

[0045] В процессе окисления и обжига кислород подается в примесные хлориды, которые из печи 5 для хлорирования, находящейся выше по потоку, вводятся в окислительную и обжиговую печь 6, так чтобы примесные хлориды становились примесными оксидами в результате окисления, одновременно производя газообразный хлор как побочный продукт.

[0046] Газообразный хлор, образовавшийся в процессе окисления и обжига, подается в печь 1 для хлорирования процесса получения тетрахлорида титана, как показано маршрутом (II) на фиг. 1, тем самым возвращая газообразный хлор в цикл как агент хлорирования высокотитанового сырья. В результате можно снизить удельный расход хлора при получении тетрахлорида титана.

[0047] Кроме того, газообразный хлор, образовавшийся в процессе окисления и обжига, также может быть использован в качестве агента хлорирования в процессе избирательного хлорирования титансодержащего сырья, как показано маршрутом (III) на фиг. 1. В результате этого может быть эффективно извлечен хлорный компонент, содержащийся в твердом вторичном материале, полученный как побочный продукт в процессе получения тетрахлорида титана, в виде газообразного хлора.

[0048] Фиг. 2 показывает другой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. В этом варианте осуществления желательно, чтобы смесь с твердым вторичным материалом, извлеченным в емкость 4 для извлечения, показанную на фиг. 2, добавлялась в титансодержащее сырье и нагревалась до высокой температуры в нагревательной печи 8 перед ее подачей в печь 5 для избирательного хлорирования.

[0049] Осуществляя обработку нагреванием перед избирательным хлорированием, порошкообразные твердые хлориды, содержащиеся в смеси, могут быть превращены в газ, в результате может быть выгодно с термической точки зрения осуществлена реакция избирательного хлорирования в печи 5 для избирательного хлорирования.

[0050] Кроме того, тонкодисперсный порошок высокотитанового сырья, содержащийся в твердом вторичном материале, который уносится из печи 1 для хлорирования, может быть спечен, и тонкодисперсный порошок высокотитанового сырья может быть спечен на поверхности титансодержащего сырья. В результате процесс избирательного хлорирования или процесс окисления и обжига, который расположен вниз по потоку после него, может быть осуществлен беспрепятственно. Таким образом, желательно, чтобы температура в нагревательной печи 8 была установлена в диапазоне от 400 до 1000°C.

[0051] Кроме того, в настоящем изобретении, подразумевающем непрерывную подачу сырья и реакцию, оксид кремния и хлорид кальция, которые сложно заставить реагировать с газообразным хлором, имеют тенденцию осаждаться в псевдоожиженном слое, включающем в себя титансодержащее сырье и углеродное сырье. Если оставить все как есть, может быть снижена эффективность контакта газообразного хлора и титановой руды, и как результат может возникнуть проблема в том, что нельзя будет повысить скорость подачи газообразного хлора.

[0052] Поэтому на существующих производственных объектах, чтобы удалить осажденный оксид кремния и хлорид кальция, часть сырья, содержащего титановую руду и углеродное сырье, периодически отбирают из псевдоожиженного слоя, образованного на дне печи 1 для хлорирования, и это выгруженное сырье также обрабатывают как отходы.

[0053] В настоящем изобретении, как показано на фиг. 3, желательно, чтобы оксид кремния и хлорид кальция были удалены из непрореагировавшего титансодержащего сырья и углеродного сырья путем осуществления электростатического обогащения материала, выгруженного из печи, и непрореагировавшее титансодержащее сырье и углеродное сырье, которое отделено, используются как сырье в процессе улучшения качества титансодержащего сырья.

[0054] Осуществляя вышеупомянутое электростатическое обогащение, титансодержащее сырье может быть извлечено из выгружаемого сырья, которое обычно обрабатывалось как отходы, качество этого титанового сырья может быть дополнительно улучшено, и оно может быть повторно использовано как сырье для получения тетрахлорида титана. Кроме того, так как качество титансодержащего сырья улучшено, количество твердого вторичного материала, которое может быть получено как побочный продукт в процессе получения тетрахлорида титана, может быть уменьшено при использовании этого титансодержащего сырья с улучшенным качеством.

[0055] В настоящем изобретении желательно, чтобы высокосортное титансодержащее сырье, которое получается в результате улучшающей качество обработки титансодержащего сырья, было возвращено снова в процесс улучшения качества как сырье, подлежащее обработке, как это показано маршрутом (IV) на фиг. 1.

[0056] Кроме того, повторяя процесс улучшения качества титансодержащего сырья несколько раз, может быть эффективно улучшена процентная доля оксида титана в титансодержащем сырье.

[0057] Примесные оксиды, которые получаются как побочный продукт в окислительной и обжиговой печи 6 в процессе окисления и обжига, содержат в качестве основного компонента оксид железа, оксид кремния, оксид кальция и другие, и поэтому их без вреда можно отправить в отходы без дополнительной обработки; однако они могут быть эффективно использованы как керамический материал, материал для основы дорожного покрытия или цементный материал.

[0058] Фиг. 4A и 4B показывают другой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления, показанном на фиг. 4A, желательно, чтобы высокотитановое сырье и углеродное сырье подавались в печь 1 для хлорирования, так чтобы образовать тетрахлорид титана; хлорид металла и твердый материал, содержащий тетрахлорид титана, вынуждены протекать в охлаждающее устройство 2, твердый вторичный материал собирается в емкости 4, по меньшей мере часть твердого вторичного материала подается в нагревательную печь 8, и остаток, остающийся в нагревательной печи (далее называемый "нагретым остатком" и помеченный звездочкой «*»), обрабатывается посредством по меньшей мере одной из следующих четырех обработок.

[0059] 1) Нагретый остаток гранулируют и возвращают в печь 1 для хлорирования.

2) Нагретый остаток превращают в ценный материал (он продается как есть в качестве присадки для интенсификации горения при производстве цемента или подобного).

3) Нагретый остаток приводят в реакцию с газообразным кислородом или воздухом, и образованный отходящий газ возвращают в нагревательную печь 8, чтобы использовать как источник тепла.

4) Нагретый остаток подают в малую печь для хлорирования и приводят в реакцию с газообразным хлором, так чтобы образовать тетрахлорид титана, и который возвращают в охлаждающее устройство 2, расположенное ниже по потоку от печи 1 для хлорирования, и извлекают как тетрахлорид титана. Оксид кремния, содержащийся в нагретом остатке, предварительно отделяют от тетрахлорида титана, устанавливая циклон ниже по потоку от малой печи для хлорирования.

[0060] Осуществляя по меньшей мере одну из вышеупомянутых обработок 1)-4), могут быть эффективно извлечены газообразный хлор и титановый компонент, содержащиеся в твердом вторичном материале, извлеченном в охлаждающее устройство 2, находящееся ниже по потоку от печи 1 для хлорирования.

[0061] Следует отметить, что грануляция нагретого остатка (1) может быть эффективно выполнена при применении барабанного гранулятора, гранулятора с мешалкой или подобного и при использовании жидкого стекла или поливинилового спирта в качестве связующего.

[0062] Кроме того, хлорид, который газифицировался в нагревательной печи 8, вводят в окислительную и обжиговую печь 6 с газообразным хлоридом металла, образованным в печи для избирательного хлорирования титансодержащего сырья, посредством этого позволяя извлечь хлорный компонент, содержащийся в хлоридах металлов, в виде газообразного хлора. Извлеченный газообразный хлор можно использовать в качестве агента хлорирования в печи 1 для хлорирования и печи 5 для избирательного хлорирования.

Примеры

[0063] Ниже настоящее изобретение дополнительно поясняется в деталях на примерах и сравнительных примерах. Общие условия в примерах следующие.

1) Титансодержащее сырье (титановый шлак)

Содержание TiO₂: 85%.

Диаметр частиц: от 150 мкм до 300 мкм.

2) Углеродное сырье (кокс)

Чистота углерода: 98%.

Диаметр частиц: от 500 мкм до 1000 мкм.

3) Твердый вторичный материал (отходы, непрореагировавшее титансодержащее сырье)

Состав: руда (5 масс. %), углеродное сырье (30 масс. %), хлориды (50 масс. %), другое (15 масс. %).

Средний диаметр частиц: 50 мкм.

4) Газообразный кислород

Чистота: 99,99%.

Форма: баллонный газ.

5) Условия нагревания примесных хлоридов (отходы)

Атмосфера: инертный газ.

Температура: 1000°C.

6) Окисление и обжиг хлоридов

Температура обжига: 500°C-700°C.

Атмосфера: атмосфера газообразного кислорода

Пример 1

[0064] Согласно схеме технологического процесса для устройств, показанных на фиг. 1, смесь, состоящую из твердого вторичного материала, который был извлечен в системе охлаждения печи для хлорирования для получения тетрахлорида титана, и титановый шлак подавали в печь 5 для избирательного хлорирования, так чтобы было выполнено избирательное хлорирование титанового шлака в смеси, и оксид железа, который является основной примесью в титановом шлаке, был отделен и удален, в виде хлорида железа.

[0065] Хлорид железа, который был отделен и удален из титанового шлака, окисляли и обжигали в окислительной и обжиговой печи 6, которая была расположена на следующем этапе, так чтобы газообразный хлор был извлечен из хлорида железа и снова использовался в качестве агента хлорирования в печи 1 для хлорирования и печи 5 для избирательного хлорирования.

[0066] С другой стороны, высокотитановое сырье, чистота которого по оксиду титана была повышена в результате избирательного хлорирования, подавали в печь 1 для хлорирования, чтобы получить тетрахлорид титана.

[0067] В результате, если принять количество хлора, которое обычно бесполезно терялось в виде примесных хлоридов, за 100, то степень извлечения хлора в данном примере составляла более 90%. Кроме того, благодаря повторному использованию каждого извлеченного сырья в печи для хлорирования для получения тетрахлорида титана удельный расход титансодержащего сырья и кокса был улучшен примерно на 5% для каждого.

Пример 2

[0068] Согласно схеме технологического процесса, показанной на фиг. 2, улучшающую качество обработку титансодержащего сырья проводили способом, близким к способу в примере 1, за исключением того, что смесь, состоящую из твердого вторичного материала, который был извлечен в системе охлаждения печи для хлорирования для получения тетрахлорида титана, и титанового шлака, нагревали до 700°C, чтобы испарить примесные хлориды, присутствующие в твердом вторичном материале, и смесь, из которой были выпарены хлориды, подавали в печь 5 для избирательного хлорирования.

[0069] Было установлено, что чистота по оксиду титана в высокотитановом сырье, полученном в результате этой улучшающей качество обработки, была повышена до 95%.

[0070] В результате, если принять количество хлора, которое обычно бесполезно терялось в виде примесных хлоридов, за 100, степень извлечения хлора в виде примесных хлоридов составляла в этом примере 99%.

[0071] Далее, из примесных хлоридов, которые обычно считались отходами, 80% могло быть извлечено в виде оксидов примесных металлов.

[0072] Кроме того, было извлечено 80% кокса, который обычно считался отходами. Извлеченный кокс повторно использовали как сырье для получения тетрахлорида титана, и удельный расход кокса был улучшен на это количество.

Пример 3

[0073] За исключением того, что титановый шлак в форме тонкодисперсного порошка, отсеивали от более крупного титанового шлака, и отсеянную часть добавляли в твердый компонент из примера 1, его повторно использовали в качестве сырья для хлорирования для получения тетрахлорида титана в тех же самых условиях, что и в примере 1. В результате удельный расход титанового шлака был улучшен еще на 2,5% по сравнению с примером 1.

Пример 4

[0074] В примере 4 сырье, которое было выгружено из печи для хлорирования для получения тетрахлорида титана, обрабатывали в электростатическом сепараторе в целях контроля состава в печи, чтобы разделить титановую руду и кокс в выгруженном материале, и их возвращали в печь для хлорирования для получения тетрахлорида титана. В результате удельный расход руды дополнительно улучшался на 4% по сравнению с примером 1.

Сравнительный пример 1

[0075] Твердый вторичный материал, как в примере 1, промывали водой и нейтрализовали, и обрабатывали твердый компонент и жидкие отходы. Потери сырья и газообразного хлора в процессе сводили на нет улучшение, достигнутое в примере 1.

Промышленная применимость

[0076] Так как в настоящем изобретении может быть эффективно использовано титансодержащее сырье, стоимость производства тетрахлорида титана может быть реально улучшена. Кроме того, так как ценные материалы могут быть эффективно извлечены из твердого вторичного материала, что обычно было проблематично, и конечный твердый материал может быть сделан безвредным и минимизированным по количеству, настоящее изобретение выгодно с экологической точки зрения.

[0077] Пояснение позиций для ссылок

A: процесс получения тетрахлорида титана,

B: процесс улучшения качества,

1: печь для хлорирования,

2: охлаждающее устройство,

3: устройство для извлечения тетрахлорида титана,

4: емкости для извлечения твердого вторичного материала,

5: печь для избирательного хлорирования,

6: окислительная и обжиговая печь,

7: псевдоожиженный слой,

8: нагревательная печь.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ обработки титансодержащего сырья включает получение тетрахлорида титана с использованием высокотитанового сырья и кокса. Затем проводят хлорирование твердого вторичного материала, содержащего непрореагировавшее титановое сырье и являющегося побочным продуктом при получении тетрахлорида титана, и высокотитанового сырья вместе в отсутствие кокса для избирательного хлорирования примесных металлов. Хлориды примесных металлов отделяют. Изобретение позволяет повысить эффективность использования титансодержащего сырья таким образом, что ценные материалы, такие как непрореагировавшее титансодержащее сырье, углеродное сырье и хлор, могут быть извлечены из твердого вторичного материала, образовавшегося в процессе хлорирования титансодержащего сырья. 8 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 пр.

1. Способ обработки титансодержащего сырья, включающий этапы:

получения тетрахлорида титана с использованием высокотитанового сырья и кокса,

хлорирования твердого вторичного материала, содержащего непрореагировавшее титановое сырье, полученного как побочный продукт при упомянутом получении, и высокотитанового сырья вместе в отсутствие кокса, с тем чтобы избирательно хлорировать примесные металлы, и

отделения хлоридов примесных металлов.

2. Способ обработки титансодержащего сырья по п.1, причем титансодержащее сырье является титановым шлаком, который получен путем восстановления углеродом ильменитовой руды или анатазовой руды.

3. Способ обработки титансодержащего сырья по п.1, причем твердый вторичный материал, полученный как побочный продукт во время получения тетрахлорида титана с использованием высокотитанового сырья, представляет собой смесь, содержащую непрореагировавшее титансодержащее сырье и хлориды примесных металлов, выгруженные из печи для хлорирования.

4. Способ обработки титансодержащего сырья по п.1, причем перед осуществлением избирательного хлорирования смеси, в которой титансодержащее сырье добавлено к твердому вторичному материалу, полученному как побочный продукт во время получения тетрахлорида титана с использованием высокотитанового сырья, испаряют и удаляют примесные хлориды в твердом вторичном материале путем нагрева всей смеси вместе.

5. Способ обработки титансодержащего сырья по п.1, причем проводят реакцию хлора со смесью, содержащей твердый вторичный материал, в котором уже испарены и удалены хлориды примесных металлов и присутствует непрореагировавшее сырье, так что другие примесные металлы в твердом вторичном материале отделяют и извлекают в виде хлоридов.

6. Способ обработки титансодержащего сырья по п.1, причем хлориды примесных металлов, отделенные и удаленные посредством упомянутого способа, окисляют, так что извлекают оксиды примесных металлов.

7. Способ обработки титансодержащего сырья по п.1, причем на этапе непосредственно после получения твердого вторичного материала по меньшей мере часть этого материала обрабатывают с помощью одного из следующих процессов:

1) твердый вторичный материал гранулируют и подают в печь для хлорирования;

2) твердый вторичный материал извлекают как ценный материал;

3) в твердый вторичный материал добавляют окислитель так, чтобы вырабатывать тепло, и это тепло используется в качестве источника тепла для процесса нагрева;

4) проводят реакцию твердого вторичного материала с хлором так, что оксид титана в титансодержащем сырье, содержащемся в твердом материале, извлекают в виде тетрахлорида титана.

8. Способ обработки титансодержащего сырья по п.6, причем хлор, полученный при упомянутом способе, повторно используют в качестве источника хлора для избирательного хлорирования смеси и для получения тетрахлорида титана с использованием высокотитанового сырья.

9. Способ обработки титансодержащего сырья по п.1, причем содержание диоксида титана в высокотитановом сырье составляет 92 масс.% или более.