Технология элементоорганических мономеров и полимеров - Андрианов К.А.
Скачать (прямая ссылка):
Титанорганические соединения
297
продуктами восстановительной плавки являются чугун и титановый шлак. Получающиеся сложные соединения кристаллизуются при охлаждении шлаков. В зависимости от условий плавки состав шлака колеблется в следующих пределах (в %):
ТЮ2 ?еО
СаО
85—90 2.5-6,5 2.5-5,5 0,8-4,0
А1203 МпО
1,7-3,0 1,0-3,5 1,0-1,5
В конденсационную систему
Хлор
Общая схема получения четыреххлористого титана приведена на рис. 105. Процесс производства четыреххлористого титана состоит из четырех основных стадий: подготовки сырья; хлорирования сырья; конденсации продуктов хлорирования; очистки технического четыреххлористого титана.
В зависимости от выбранного способа производства стадия подготовки сырья заключается либо в приготовлении брикетов из титанеодер-жащего сырья и кокса, либо в измельчении этих компонентов и составлении шихты. Хлорирование осуществляется испаренным или разбавленным хлором (например, хлор-газом, получаемым в производстве электролитического магния) в шахтных электрических печах, в печах для хлорирования в расплаве солей или в аппаратах с псевдо-ожиженным слоем.
Хлорирование в шахтных электрических печах. Шахтная печь (рис. 106) представляет собой стальной аппарат, изнутри покрытый диабазом на жидком стекле и футерованный специальным низкопористым шамотным кирпичом 3. В нижней части печи размещены два ряда угольных электродов 6 (по три в каждом ряду). Нижняя часть печи до уровня, на 400—700 мм превышающего верхние электроды, заполнена угольной насадкой 7. По разогретой насадке стекают расплавленные хлориды металлов, которые собираются в нижней зоне печи. Оттуда расплав периодически выгружают в изложницы. Над нижним рядом электродов расположены несколько фурм 8, через которые в печь поступает хлор.
Расход электроэнергии определяется количеством тепла, необходимого для подогрева хлора до 750—
800 °С, для поддержания хлоридов в расплавленном состоянии и для компенсации тепловых потерь в окружающую среду. Для измерения температуры по высоте печи установлено несколько термопар- В крышке печи имеется футерованный патрубок для вывода реакционных газов, а также отверстия для шлихтования шихты и люк со взрывной мембраной. В центре крышки укреп
РпсплаВ
Рис. 106. Шахтная электрическая печь для хлорирования титансодержащего сырья:
1 — питатель; 2 — распределительный конус; з — футеровка,. 4,— брикеты; 5 — стальной кожух; 6 — электроды; 7 — угольная насадка; 8 — фурма;
9"— лаз.
298
Гл. 16. Титанорганические соединения
лено загрузочное приспособление, состоящее из герметичного приемного бункера, питателя 1 с золотниковым затвором и распределительного конуса 2. Такое устройство позволяет загружать предварительно прокаленные брикеты непрерывно, без прекращения подачи хлора.
Важное значение для процесса хлорирования имеет поддержание оптимального температурного режима по высоте печи: в нижней зоне — от дна до фурм 8, где собираются расплавленные хлориды, — температура должна быть 600— 700 °С, а между фурмами 8 и верхним уровнем насадки 700—800 °С. В эту верхнюю зону поступают расплавленные хлориды из реакционного пространства; здесь же происходит предварительное нагревание хлора. Температура в реакционном пространстве колеблется от 800 до 1150 °С.
При хлорировании в шахтных печах достигается довольно полное извлечение титана (97—98%) из шихты. Степень извлечения других окислов зависит от температуры хлорирования и свойств извлекаемого компонента. Например, если двуокись кремния находится в шихте в виде кварца, степень ее хлорирования составляет 10—20%; если же двуокись кремния входит в состав силиката, она хлорируется на 80% и более. Окись алюминия в виде корунда хлорируется незначительно, а алюмосиликаты — почти полностью.
Очень важно, чтобы хлорирование компонентов шихты протекало возможно полнее, ибо при накоплении непрохлорированного остатка заметно увеличивается сопротивление в печи вследствие пропитки непрореагировавшего остатка расплавом, ухудшается распределение хлора по сечению печи и возникают другие весьма серьезные затруднения. В случае применения титановой руды с повышенным содержанием кальция хлорирование становится невозможным из-за спекания шихты хлоридом кальция.
Режим работы печи весьма чувствителен и к высоте слоя шихты. При завышенном слое шихты высокоплавкие хлориды после возгонки осаждаются на брикетах верхних слоев шихты и увеличивают сопротивление печи. При заниженном уровне шихты непрореагировавший хлор взаимодействует с окисью углерода, образуя фосген, который затем конденсируется вместе с четыреххлори-стым углеродом. Кроме того, при низком уровне шихты в печи увеличивается унос пыли и возрастает температура газов на выходе из печи. От температурного режима и высоты слоя шихты зависит и содержание окиси углерода в отходящих газах, обусловливающей в з рыв о опасность газов при смешении их с проникающим в печь воздухом. Вследствие этого хлоратор и аппараты конденсационной системы должны работать при небольшом избыточном давлении.
Продолжительность пребывания брикетов в шахтных электрических печах колеблется от 8 до 12 ч. Производительность печи подобной конструкции определяется ее внутренним диаметром и высотой слоя шихты. Съем четыреххлори-стого титана сім2 сечения печи составляет 2—2,5 т/сутки.
