ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение титанорганических соединений из "Технология элементоорганических мономеров и полимеров Издание 2" Ниже способы получения тетрахлорида титана рассмотрены подробно. [c.332] Впервые тетрахлорид титана был получен в 1823 г. действием хлора при высокой температуре на титан. После этого был разработан еще ряд спо-собой получения тетрахлорида титана — хлорирование карбида титана и действие хлористого водорода на металлический титан при температуре выше 300 °С. [c.332] В промышленности тетрахлорид титана можно получать как из диоксида титана по указанному выше методу, так и из титан- и железосодержащих руд рутила (ТЮг), в котором содержится около 60% титана и до 10% железа, ильменита (Ре0-Т10 с 25—35% титана) или титаномагнетитов (механическая смесь ильменита и магнетита или магнитного железняка). [c.332] Наиболее распространенными минералами являются ильменит и рутил. Основные месторождения рутила находятся в Мексике, Австралии, Индии и США, а ильменита — в Индии, Австралии, Индонезии, Африке, Южной Америке и США. Крупные месторождения ильменита и титаномагнетита имеются в СССР. Наиболее удобным сырьем для получения тетрахлорида титана является рутил, содержащий 91—99% Т10г. Однако объем добычи рутила у нас в стране ограничен и стоимость его относительно высока, поэтому в настоящее время в отечественной промышленности используется ильмени-товая руда. [c.332] Исходное сырье ильменитовая руда ( 50% ТЮг, 40% РеО, ж5% 8102, 0,5—1% УгОз, 4—4,5% других примесей) испаренный хлор (не менее 99,6% хлора, не более 0,02% влаги). [c.332] Процесс производства тетрахлорида титана состоит из следующих основных стадий подготовки сырья хлорирования сырья конденсации продуктов хлорирования очистки технического тетрахлорида титана. [c.332] В зависимости от выбранного способа производства подготовка сырья заключается либо в приготовлении брикетов из титансодержащего сырья и кокса, либо в измельчении этих компонентов и составлении шихты. Хлорирование осуществляют испаренным или разбавленным хлором (например, хлор-газом, получаемым в производстве электролитического магния) в шахтных электрических печах, в печах с расплавом солей или в аппаратах с псевдоожиженным слоем. [c.332] При хлорировании в шахтных печах достигается довольно полное извлечение титана (97—98%) из шихты. Степень извлечения других оксидов зависит от температуры хлорирования и свойств извлекаемого компонента. Например, если диоксид кремния находится в шихте в виде кварца, степень его хлорирования составляет 10—20% если же диоксид кремния входит в состав силиката, он хлорируется на 80 /о и более. Оксид алюминия в виде корунда хлорируется незначительно, а алюмосиликаты — почти полностью. [c.333] Очень важно, чтобы хлорирование компонентов шихты протекало возможно полнее, ибо при накапливании непро.хлорированного остатка заметно увеличивается сопротивление в печи (вследствие пропитки непрореагировавшего остатка расплавом), ухудшается распределение хлора по сечению печи и возникают другие весьма серьезные затруднения. [c.333] Продолжительность пребывания брикетов в шахтных электрических печах колеблется от 8 до 12 ч. Производительность печи подобной конструкции определяется ее внутренним диаметро.м и высотой слоя шихты. Съем тетрахлорида титана с 1 м . сечения печи составляет 2—2,5 т в сутки. [c.333] Хлоратор представляет собой прямоугольную шахтную печь, выложенную шамотным кирпичом (шахты бывают одно- и многокамерными), В нижней части хлоратора имеются фурмы для подачи хлора в газораспределительные устройства в боковые стенки аппарата вмонтированы графитовые токопроводящие электроды для сохранения электролита в расплавленном состоянии в пусковой период или при временной остановке хлоратора. Для слива расплава имеются летки, В верхней крышке хлоратора размещены штуцеры для загрузки шихты и для добавления расплава, а также патрубок для отвода реакционных газов. Шихту (титановый шлак и нефтяной кокс) загружают на слой расплава. [c.333] Таким образом, хлорирование титансодержащего сырья в расплаве солей позволяет создать высокопроизводительные аппараты, отказаться от трудое, -ких операций приготовления и прокаливания брикетов, частично улучшить условия дальнейшей конденсации паро-газовой смеси, резко снизить концентрацию оксида углерода в отходящих газах и непрерывно выводить непро-хлорпрованный остаток из реакционной зоны. К недостаткам хлорирования в расплаве солей относятся, в первую очередь, увеличение потерь титана с отработанным расплавом (из-за уноса мелких частиц шихты с реакционными газами) и возрастание количества твердых хлоридов. [c.334] Хлорирование в псевдоожиженном слое. Использование псевдоожиженного слоя при хлорировании титансодержащего сырья является одной из возможностей интенсификации производства тетрахлорида титана. [c.334] Аппарат для хлорирования титансодержащего сырья в псевдоожиженном слое представляет собой цилиндрическую шахту, футерованную плотным динасовым кирпичом. Для лучшего использования хлора и более полного извлечения титана в аппарате имеются несколько расположенных друг над другом полок с газораспределительными решетками. Исходная шихта поступает на верхнюю полку, где частично хлорируется поступающим снизу непро-реагировавщим хлором, и по трубе пересыпается на следующую полку. Наиболее интенсивное хлорирование протекает на нижней полке. [c.334] При повышенном содержании в сырье оксидов Са, Mg, Мп и др. могут образоваться хлориды этих металлов, что приводит к слипанию частиц и нарушению режима псевдоожиженного слоя. В результате резко изменяются условия массо- и теплообмена и требуется остановить процесс. Поэтому хлорирование шихты, содержащей значительные количества оксидов кальция и магния, следует проводить при температуре не выше 600 °С, т. е. при температуре, не превышающей температуру образования наиболее легкоплавкой эвтектической смеси получающихся хлоридов. Естественно, что скорость процесса в таких условиях заметно уменьшается. При хлорировании рутиловых руд, почти не содержащих примесей, которые образуют низкоплавкие хлориды, можно повысить температуру до 900—1000 °С и тем самым увеличить скорость процесса. [c.334] Эффективным сырьем для хлорирования в аппаратах с псевдоожиженным слоем является и карбид титана. Порошкообразный карбид титана — тугоплавкое неспекающееся соединение (т. пл. 3140°С). Применение такого сырья имеет и то преимущество, что его можно хлорировать без восстановителя (отпадает необходимость в составлении шихты) хлорирование можно вести с достаточной скоростью при 300—400 °С. [c.334] В аппаратах с псевдоожиженным слоем достигаются эффективный массо-и теплообмен, быстрое выравнивание температуры по всему слою и высокая скорость процесса даже при сравнительно низких температурах. Так же как при хлорировании в расплаве, в случае ведения процесса в псевдоожил ен-пом слое отпадает необходимость брикетирования шихты, и можно создать непрерывный процесс. Производительность аппаратов с псевдоожиженным слоем в зависимости от температуры хлорирования составляет 5—10 т Т1С14 на 1 м2 сечения аппарата в сутки. [c.334] Выбор метода хлорирования и аппаратурное оформление процесса во многом зависят от состава хлорируемого сырья. В шахтных печах и в аппаратах с псевдоожиженным слоем целесообразно хлорировать- титансодержащее сырье со сравнительно небольшим количеством оксидов кальция, магния, марганца и других металлов, образующих при хлорировании низкоплавкие хлориды. При хлорировании в расплаве солей перечисленные оксиды, наоборот, не оказывают существенного влияния на процесс. [c.334] Заслуживает внимания метод хлорирования, разработанный в Иллнной-ском Технологическом институте (США) и принципиально отличающийся от обычного высокотемпературного хлорирования титансодержащего сырья. Он основан на использовании бедных ильменитовых руд (содержащих менее 40% ТЮг) и позволяет проводить процесс при низких температурах. В качестве хлорирующего агента применяют хлористый водород. [c.334] Вернуться к основной статье