Спосіб переробки титанових шламів з вмістом хлориду натрію

Реферат: UA 120593 U UA 120593 U 5 Корисна модель належить до хімічної промисловості, а точніше - до переробки відходів нейтралізованого лугом каталізатора виробництва іонообмінних смол, полімерів (процесів органічного синтезу, в якому бере участь безводний 4-хлористий титан - реакції алкілування, Ціглера-Надта, виробництво іонообмінніх смол і полімерів). Титанові шлами мають наступний хімічний склад: ТіО2 - 20-40 % NaCl - 10-15 % волога - 40-60 % 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Аl2О3 - 0,5-1 % SiO2 - 0,5-1,5 % Fe2O3 - 0,5-1 % Сr2О3 - 0,08-0,2 % NiO - 0,05-0,1 % CaO - 0,01-1 % Зовнішній вигляд - біла, сіра або жовто-руда мокра паста. Продукти переробки титанових шламів - натрій хлористий, діоксид титану, калію гексафтортитанат, концентрат для чорної металургії (суміш оксидів на основі заліза, нікелю та хрому), фтористий кальцій. Відома технологія переробки титанових шламів шляхом промивання від хлориду натрію з подальшою прожарюванням при температурі 900 °С промитого продукту з метою отримання пігментного діоксиду титану для лакофарбової промисловості або сировини для виробництва феротитану і титанових лігатур. Недоліком цих способів є великі об'єми розчинів хлориду натрію який технологічно не використовується, низька якість пігменту (використання виключно як наповнювач для кольорових фарб) - по першому способу, або низька якість феротитану і титанових лігатур в зв'язку з неможливістю повної відмивки хлориду натрію (при алюмотермічному процесі різко підвищується використання алюмінію за рахунок хлориду алюмінію, який утворюється при реакції з хлоридами при високій температурі), а також хлорування титану з подальшим виносом в газову фазу, утворювання великих об'ємів шлаку плавки на основі корунду і нижчих оксидів титану, який не підлягає ніякому використанню, також наявність великого відсотка алюмінію в сплаві - по другому способу. Задача корисної моделі - безвідхідна переробка титанових шламів з отриманням комерційних продуктів переробки для подальшого використання в промисловості. Поставлена задача вирішується переробкою титанових шламів по триступеневій технології: 1) відмивання хлориду натрію теплим конденсатом з подальшим випарюванням і отриманням чистого хлориду натрію та конденсату, який йде на відмивання наступної партії титанового шламу, 2) гідрофторування відмитого титанового шламу фторидом або гідрофторидом амонію (їх сумішшю або з добавкою фтороводню) при 400-450 °С з подальшою обробкою сублімату 4фтористого титану (з домішкою 4-фториду кремнію і фторсилікатів амонію) в контактній колоні аміачною водою з отриманням розчину фториду амонію і пульпи гідроксиду титану в суміші з гідратованим діоксидом кремнію, з подальшим прожарюванням в печі при 900 °С з отриманням пігментного діоксиду титану, та випарюванням розчину фториду амонію з отриманням фториддифториду амонію, який йде на гідрофторування титанового шламу, а також аміачної води, яка йде на зрошування контактної колони, 3) переробка розчину водної очистки реактора гідрофторування з отриманням калію гексафтортитанату дією хлористим та гідроксидом калію на розчин, який складається з натрію гексафтортитанату, і суспензією фторидів заліза і кольорових металів, з подальшою фільтрацією і кристалізацією калію гексафтортитанату, отриманий шлам з фільтра є концентратом для чорної металургії, у фільтрат додається кальцій хлорид і отримується фторид кальцію, остаточний залишковий розчин йде на першу стадію процесу (відмивання від хлориду натрію). Технічний результат переробки титанових шламів досягається наступною технологічною схемою (фіг.) позначення на рисунку: 1 - шнековий живильник 2 - ємність з мішалкою 3 - барабанний фільтр 4 - змішувач 5 - шнековий живильник 6 - реактор гідрофторування 7 - контактна колона 8 - барабанний фільтр 9 - реакційний апарат 10 - фільтр-прес 1 UA 120593 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 11 - кристалізатор 12 - нутч-фільтр 13 - реакційний апарат 14 - нутч-фільтр 15 - піч Режим роботи обладнання в технологічній схемі Живильником 1 волога паста подається в ємність з мішалкою 2 одночасно подається теплий конденсат при включеній мішалці, після перемішування пульпа зливається на барабанний фільтр 3, де фільтрується з промиванням конденсатом (фільтрат подається в піч 15 на випарювання з отриманням хлориду натрію і конденсату), далі паста шламу подається в змішувач 4 одночасно подається фторид-біфторид амонію більш 10-15 % від стехіометрії після перемішування отримана суміш шнековим живильником 5 подається в реактор гідрофторування 6 (при необхідності в нижню частину подається фтороводень або фторид амонію при температурі 300-400 °С). В реакторі 6 при температурі 400 °С проходять наступні процеси 2NH4HF2 + TiО2 = 2NH3 + TiF4 + 2Н2О 3NH4HF2 + (Fe,Cr,Al)2O3 = 3NH3 + 2(Fe,Cr,Al)F3 + 3H2O NH4HF2 + (Ca,Ni)O = NH3+ (Ca,Ni)F2 + H2O 5NH4HF2 + 2SiO2 = 3NH3+(NH4)2SiF6+ SiF4 + 4H2O Отриманні фториди титану і кремнію (а також гексафторсилікату амонію) сублімуються і подаються по гарячому трубопроводу в контактну колону 7, де відбуваються наступні процеси TiF4 + 4NH4OH = Ti(OH)4 + 4NH4F SiF4 + 4NH4OH = SiO2 + 4NH4F + 2H2O, отримана пульпа фільтрується на фільтрі 8, гідроксид титану, а також гідратований діоксид кремнію йде на прожарювання в піч 15, фільтрат розчину фториду амонію йде на випарку в піч 15 з подальшим отриманням фторид-біфториду амонію. При забрудненні реактора 6 з метою його очистки подається теплий конденсат при включеній мішалці і проводиться відмив залишків фторидів, отриманий розчин фторидів подається в реакційний апарат 9 при включеній мішалці і одночасно подається розчин хлориду і гідроксиду калію, при цьому відбуваються наступні процеси - 3KОН + (Fe,Cr,Al)F3= 3KF + (Fe,Cr,Al)(OH)3. Отримана пульпа фільтрується на фільтрі 10 з отриманням концентрату для чорної металургії і фільтрату, який далі подається в кристалізатор 11 одночасно з розчином хлориду калію, при цьому при охолоджені отримується кристали калію гексафтортитанату KF+KСl + Na2TiF6 = K2TiF6 + NaF + NaCI (натрій гексафтортитанат отримується за рахунок не повного відмивання хлориду натрію з шламу) Після кристалізації кристали відфільтровуються на фільтрі 12, фільтрат подається в реактор 13 з одночасним поданням розчину хлористого кальцію, при цьому отримується нерозчинний фторид кальцію 2NaF + CaCl2=2NaCl + CaF2 який відфільтровується на фільтрі 14, фільтрат подається на випарювання в піч 15 разом із розчином хлориду натрію від промивання шламу в ємності 2. Використана інформація 1. Теорія і технологія виробництва феросплавів (ст. 466-477), Гасік М.І., М.: Металлургия, 1988. 2. Хімія навколишнього середовища. Бокліс Дж. - видавництво Мир, 1982. 3. Хімія титану. Лічінскій Г.П. - Москва: Хімія, 1971. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 Спосіб переробки титанових шламів з вмістом хлориду натрію, який відрізняється тим, що використовується триступенева переробка з відмива водою та отриманням хлориду натрію на першій стадії, гідрофторуванням відмитого титанового шламу фторидом або гідрофторидом амонію (їх сумішшю або з добавкою фтороводню) при температурі 400-450 °С з подальшою обробкою аміачною водою та прожарюванням в печі з отриманням пігментного діоксиду титану з домішкою діоксиду кремнію на другий стадії, дією хлориду та гідроксиду калію, далі хлористого кальцію з отриманням калію гексафтортитанату, кальцію фториду та сировини для чорної металургії з вмістом заліза, нікелю, хрому на третій стадії. 2 UA 120593 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3