Сольовий хлоратор

Сольовий хлоратор для переробки переважно титановмісної сировини, який включає корпус із шахтою циліндричної форми і подиною для розміщення розплаву, фурми для введення хлоруючого агента, патрубок для подачі шихти, льотку для зливу розплаву, газохід для виводу паро-газової суміші, який відрізняється тим, що нижня ділянка шахти хлоратора виконана з трьох сполучених частин, нижня і верхня з яких мають різні діаметри, що відносяться один до одного як (0,45-0,53):1, відповідно, середня частина виконана у вигляді зрізаного конуса з кутом при основі 50-70°, а відношення висот нижньої і середньої частин до діаметра нижньої частини складає 1 : (3,2-3,5) : (2,32,7). Корисна модель відноситься до області металургії тугоплавких металів, а саме до пристроїв для одержання хлоридів тугоплавких металів, зокрема, тетрахлориду титан у, і може бути використана для хлорування металвмісної сировини в розплаві хлористих солей. Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, за технічною суттю і результатом, що досягається, є сольовий хлоратор [див. патент РФ на винахід №2095313, заявл. 27.10.1995р., опубл. 11.10.1997р., М. Кл.6 C01G 1/06, С22В 1/08, B01J 19/00], який включає корпус із шахтою циліндричної форми і подиною для розміщення розплаву, фурми для введення агента, що хлорує, патрубок для подачі шихти, льотку для зливу розплаву, газохід для виводу паро-газової суміші. Відомий сольовий хлоратор споряджений колоною, розміщеною коаксіально в шахті хлоратора або зміщено щодо осі симетрії, а також розділовими перегородками, розміщеними радіально щодо колони. Верхні зрізи колони і розділових перегородок сольового хлоратора розміщені нижче робочого рівня розплаву. Однак відомий сольовий хлоратор має недостатньо високу продуктивність і не забезпечує необхідну ефективність хлорування, а також вимагає підвищених тр удовитрат у процесі експлуатації. Це пов’язано з тим, що у відомому хлораторі не забезпечується організована циркуляція розплаву хлористих солей, переважно, у нижній частині шахти. Це призводить до зниження ефективності циркуляції всього газо-рідинного потоку, до зниження ефективності процесу хлорування, а також до зашламлення подини сольового хлоратора. Крім того, у процесі експлуатації сольового хлоратора можливі часткові руйнування або виходи з ладу розділових перегородок. Це може викликати прискорений знос фурм і льоток, а також привести до зниження терміну служби сольового хлоратора і збільшення трудовитрат на його обслуговування. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення сольового хлоратора, у якому нова геометрична форма шахти хлоратора і взаємозв’язок його параметрів дозволяють перерозподілити газо-рідинні потоки в хлораторі, підвищити ефективність циркуляції і хлорування, і за рахунок цього забезпечити підвищення продуктивності сольового хлоратора, поліпшити якість тетрахлориду титану при одночасному спрощенні конструкції сольового хлоратора. (19) UA (11) 34307 (13) U (21) u200802007 (22) 18.02.2008 (24) 11.08.2008 (46) 11.08.2008, Бюл.№ 15, 2008 р. (72) ДАВИДОВ СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ, UA, КРАВЦОВ АН АТОЛІЙ ІВАНОВИЧ, U A, СТЕП АНІЩЕВА ДІНА ФАТИ ХОВН А, U A, ТЕСЛЕВИЧ СЕРГІЙ МИ ХАЙЛОВИЧ, UA, ТЕЛІН ВЛАДИСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, ШВАРЦМАН ЛЕОНІД ЯКОВИЧ, U A, ШКУРІН БОРИС МИКОЛАЙОВИЧ, U A, ПІРОГ ЮРІЙ КОСТЯНТИНОВИЧ, UA, МАТВЄЄВ ІГОР ВОЛОДИМИРОВИЧ, U A, ДЕМ'ЯНОВ ОЛЕКС АНДР МИКОЛАЙОВИЧ, U A, ОВЕРЧЕНКО ІГОР ЄВГЕНОВИЧ, UA, ЛЕЙБЕНСОН НАУМ ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, КАЛМИКОВ ВОЛОДИ МИР НИКАНОРОВИЧ, UA, СОКОЛОВ ПЕТРО МЕФОДІЙОВИЧ, U A 3 34307 Поставлена задача вирішується тим, що у відомому сольовому хлораторі для переробки переважно титанвмісної сировини, який включає корпус із шахтою циліндричної форми і подиною для розміщення розплаву, фурми для введення агента, що хлор ує, патр убок для подачі шихти, льотку для зливу розплаву, газохід для виводу паро-газової суміші, новим, відповідно до технічного рішення, є те, що нижня ділянка шахти хлоратора виконана з трьох сполучених частин, нижня і верхня з яких мають різні діаметри, що відносяться один до одного, як (0,45-0,53):1, відповідно, середня частина виконана у вигляді усіченого конуса з кутом при основі 50-70°, а відношення висот нижньої і середньої частин до діаметра нижньої частини складає 1:(3,2-3,5):(2,3-2,7). Причинно-наслідковий зв’язок між сукупністю суттєвих ознак пристрою, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, полягає в тому, що сукупність ознак, що заявляється, а саме: - виконання нижньої ділянки шахти хлоратора з трьох сполучених частин, нижня і верхня з яких мають циліндричну форму різного діаметра; - співвідношення діаметрів частин, що мають циліндричну форму; - виконання середньої частини у вигляді усіченого конуса, що має кут при основі 50-70°; - співвідношення параметрів нижньої і середньої частин нижньої ділянки хлоратора в сукупності з відомими ознаками дозволяє підвищити інтенсивність циркуляції реакційної суміші сольового хлоратора, і, як наслідок, ефективність хлорування, що забезпечить підвищення якості одержуваного продукту, зокрема, тетрахлориду титану, продуктивності сольового хлоратора і спрощення його конструкції. Це пояснюється таким. Одночасне виконання нижньої ділянки шахти сольового хлоратора з трьох сполучених частин з перемінним по довжині перетином дозволяє організувати ефективну циркуляцію реакційної газорідинної суміші, зменшити її щільність і створити оптимальні умови для газо- і масообміну між реагентами: діоксидом титану, вуглецем і агентом, що хлорує. Виконання нижньої циліндричної частини шахти сольового хлоратора зі співвідношенням її діаметра до діаметра верхньої циліндричної частини, що складає (0,45-0,53):1, забезпечує створення в приподовій частини шахти сольового хлоратора так званого «фурменого поясу» - зони активної циркуляції та ефективного формування єдиного від усі х фурм газового потоку агента, що хлорує, який направляється вверх по осі хлоратора. Конфігурація розміщеної над нижньою частиною середньої частини, виконаної у вигляді усіченого конуса з кутом при основі 50-70° і сполученої з нижньою частиною меншою основою, також сприяє переміщенню газо-рідинних потоків у сольовому хлораторі, а саме - рідинної потік захоплює титанвмісну сировину по всьому периметру шахти і опускає його в зону «фурменого поясу». В результаті такої організації руху газо-рідинного потоку в сольовому хлораторі поліпшується перемішування і контакт між реагентами в розплаві 4 сольового хлоратора. Крім того, такий рух газорідинного потоку дозволяє виключити дифузію хлору у футеровку хлоратора, що також сприяє підвищенню ефективності хлорування, поліпшенню роботи хлоратора, зниженню трудовитрат на його обслуговування. Виконання нижньої і середньої частин зі співвідношенням їх висот до діаметра нижньої частини, що складає 1:(3,2-3,5):(2,3-2,7), забезпечує безперешкодне переміщення газо-рідинних потоків і ефективний контакт між реагентами в розплаві сольового хлоратора. При цьому конструкція сольового хлоратора, що заявляється, відносно проста, оскільки в хлораторі технічний ефект досягається тільки за рахунок конфігурації шахти хлоратора без використання додаткових конструктивних елементів, що дозволяє знизити трудовитрати на обслуговування сольового хлоратора. Крім того, тр удовитрати знижуються також за рахунок виключення чищення подини сольового хлоратора. Заявлені співвідношення параметрів сольового хлоратора встановлені експериментально і є оптимальними для досягнення необхідного технічного результату. Таким чином, сольовий хлоратор, що заявляється, забезпечує формування і ефективну циркуляцію спрямованого потоку газо-рідинної суміші компонентів хлорування по об’єму сольового хлоратора, що дозволить поліпшити якість тетрахлориду титану, підвищити продуктивність сольового хлоратора при одночасному спрощенні його конструкції. Суть технічного рішення підтверджується кресленням, де схематично зображений сольовий хлоратор для переробки титанвмісної сировини (див. Фіг.1). Сольовий хлоратор 1 містить металевий корпус 2, футерований вогнетривким матеріалом 3, із шахтою 4 і подиною 5, фурми 6 (на Фіг.1 показана одна) для введення агента, що хлор ує, льотку 7 для зливу розплаву, електроди 8, встановлені в стінці шахти 4, патрубок 9 для завантаження сировини, газохід 10 для виводу паро-газової суміші. Нижня ділянка шахти 4 складається з трьох частин: перша частина 11 має циліндричну форму, друга частина 12 сполучена з першою частиною 11 і виконана у вигляді усіченого конуса, частина 13 має циліндричну форму більшого діаметра ніж нижня частина 11 і сполучена з більшою основою частини 12. Сольовий хлоратор працює таким чином. У шахту 4 з подиною 5 сольового хлоратора 1, що складається з металевого корпуса 2, футерованого вогнетривким матеріалом 3, заливають розплав карналіту в такій кількості, щоб дзеркало розплаву досягло рівня отвору зливальної льотки 7. Потім включають електроди 8 і розігрівають розплав до температури ~ 700°С. По фурмах 6 у підготовлений розплав подають хлор у нижню частину 11 ша хти 4 сольового хлоратора 1. Шихту у виді титанвмісної оксидної сировини та вуглецьвмісного відновника за допомогою завантажувальних пристроїв через патрубок 9 подають на поверхню розплаву. Реагенти подають безупинно з 5 34307 заданою витратою, яку розраховують відповідно до технологічного регламенту. Після початку екзотермічної реакції хлорування електроди 8 відключають і температура розплаву підтримується за рахунок тепла, яке виділяється при взаємодії хлору з оксидами металів. При цьому розплав заповнює нижню ділянку ша хти 4 сольового хлоратора 1, включаючи сполучені між собою нижню циліндричну частину 11, середню частину 12 у вигляді усіченого конуса і верхню циліндричну частину 13. Параметри цих частин шахти 4 сольового хлоратора 1 виконані відповідно до заявлених співвідношень. В процесі хлорування виникає організована циркуляція розплаву і продуктів хлорування в шахті 4 сольового хлоратора 1, обумовлена формою виконання і співвідношеннями елементів сольового хлоратора, що заявляється. Паро-газова Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 6 суміш, що утворилася в процесі хлорування, виводиться через газохід 10 у систему конденсації. Для підтримки постійного рівня здійснюють періодичний злив розплаву через льотку 7. Промислова придатність пристрою, що заявляється, підтверджується можливістю виготовлення заявленого сольового хлоратора для одержання хлоридів у розплаві хлористих солей з відомих матеріалів за допомогою відомих технологій. Таким чином, використання сольового хлоратора, що заявляється, для переробки переважно титанвмісної сировини дозволяє підвищити ефективність хлорування (у порівнянні з прототипом), поліпшити якість тетрахлориду титану (вміст фосгену в тетра хлориді титану знижується на 30-40%, хлору - на 20-30%) і підвищити продуктивність сольового хлоратора на 15-18%. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601