Технология производства


ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ГП «ЗТМК»

В основе технологии производства титана лежит процесс Кролля. Получение титана магниетермическим восстановлением с вакуумной дистилляцией предусматривает охлаждение губки (полученной при восстановлении тетрахлорида титана магнием) перед последующим ее нагреванием для проведения вакуумной дистилляции.

Описание технологической схемы производства титана губчатого

Технологическая схема производства титана губчатого включает следующие основные переделы:

  • получение титанового шлака методом плавки ильменитового концентрата в рудно-термической печи (РТП);
  • получение титансодержащей шихты;
  • получение тетрахлорида титана технического;
  • ректификационная очистка тетрахлорида титана технического;
  • восстановление титана из тетрахлорида титана магнием;
  • вакуумная сепарация;
  • переработка блоков титана губчатого.

 

Получение титанового шлака методом плавки ильменитового концентрата в РТП

Производство титанового шлака состоит в восстановительной рудно-термической электроплавки ильменитового концентрата с содержанием TiO2 не менее 63% совместно с углеродистым восстановителем – уголь, кокс или антрацит. Процесс плавки ильменитового концентрата и углеродистого восстановителя, предварительно измельченного до размера кусков не более 10 мм, проводят в рудно-термической печи (РТП) при температуре (1650-1800)оС. После этого шлак сливают и после остывания направляют на подготовку титансодержащей шихты. Образующийся в результате плавки попутный металл вывозится на склад для реализации потребителю. Отходящие газы из РТП направляются на газоочистку.

Получение титансодержащей шихты

Титансодержащую шихту получают смешиванием титанового шлака, углеродистого восстановителя и хлористого натрия (поваренной соли). Перед смешиванием титановый шлак и углеродистый восстановитель дробят и измельчают. Подготовленная титансодержащая шихта направляется на участок хлорирования для производства тетрахлорида титана.

Получение тетрахлорида титана технического

Тетрахлорид титана технический образуется при хлорировании титансодержащей шихты в расплаве солей в солевом хлораторе и дальнейшей конденсации, выходящей из хлоратора парогазовой смеси (ПГС) в системе аппаратов конденсации. Процесс хлорирования титансодержащей шихты ведется в солевом хлораторе.

Солевой хлоратор – аппарат непрерывного действия. Форма кожуха цилиндрическая, подина плоская, свод сферический. На поверхность солевого расплава шнеком расходного бункера непрерывно загружается титансодержащая шихта. Через боковые фурмы хлоратора, расположенные в нижней его части, в расплав подается хлор-газ. Из хлоратора выводятся два продукта – ПГС продуктов хлорирования и отработанный расплав. Отработанный расплав выводится из хлоратора периодически и частично, после остывания вывозится в отвал. ПГС выводится из хлоратора непрерывно и поступает в систему аппаратов очистки ПГС и конденсации технического тетрахлорида титана (ТТТ). Аппараты очистки ПГС: камера пылевая, оросительный скруббер. Аппараты конденсации ТТТ: два последовательно установленных оросительных конденсатора, где в процессе охлаждения происходит конденсация ТТТ. Образовавшийся технический тетрахлорид титана, после отстаивания в отстойниках, направляется на участок ректификации для очистки.

Ректификационная очистка тетрахлорида титана технического

Технический тетрахлорид титана подлежит очистке от ванадия, а также от низко и высококипящих примесей. Очистка от ванадия производится низшими хлоридами титана (НХТ) в кубе колонны первой дистилляции. Процесс ректификации включает в себя очистку тетрахлорида титана от низкокипящих примесей – первая ректификация, и от высококипящих примесей – вторая ректификация. Процесс ведется при температуре в колоннах ректификации (120-142) оС. В процессе ректификационной очистки тетрахлорида титана в кубах-испарителях собираются кубовые остатки, которые периодически выводятся из кубов, гидролизуются, а затем выпариваются в электрической печи выпаривания пульп (ПВП). В результате образуется кек ванадийсодержащий, который может быть использован для получения ванадиевого концентрата.

Получение магния электролизом хлористого магния

Магний получают методом электролитического разложения расплава хлористого магния и безводного карналлита в бездиафрагменных электролизерах. В электролизерах рабочим расплавом является дихлорид магния, безводный карналлит плавикошпатовый концентрат и поваренная соль. В результате процесса электролиза образуется металлический магний, который после дополнительной очистки направляется на восстановление титана, хлор-газ – направляется в солевой хлоратор, а отходы: шлам и ШЭС – вывозятся в отвал или потребителю.

Восстановление титана из тетрахлорида титана магнием

Восстановление титана из тетрахлорида титана магнием производится в аппаратах восстановления. В подготовленный аппарат восстановления заливается жидкий магний. Аппарат с магнием устанавливается в печь восстановления, в аппарат подается тетрахлорид титана. В процессе взаимодействия тетрахлорида титана с магнием образуется дихлорид магния, который периодически сливается в ковш и направляется на электролиз для получения магния. После окончания процесса восстановления аппарат с реакционной массой устанавливается в холодильник для охлаждения. Продолжительность охлаждения составляет не менее 12 часов.

Вакуумная сепарация

Процесс вакуумной сепарации реакционной массы осуществляется следующим образом. Аппарат сепарации с реакционной массой устанавливают в печь сепарации и включаются нагреватели печи. В период разогрева аппарата сепарации производится пятичасовая выдержка при температуре 8500С. По мере разогрева аппарата с реакционной массой начинается и идет возгонка паров магния и дихлорида магния. Высокотемпературная выдержка (980-10200С) начинается после завершения периода разогрева аппарата. Время процесса определяется сортом РМ и остаточным давлением в аппарате. После окончания процесса сепарации отключаются нагреватели печи в аппарат задается аргон и он охлаждается вначале в печи сепарации, а затем в холодильнике. После охлаждения аппарат сепарации демонтируют, а реторту с блоком титана губчатого направляют на переработку.

Переработка блоков титана губчатого

Переработка блоков титана губчатого (ТГ) заключается в выполнении следующих операций:

  • извлечение блока ТГ из реторты;
  • определение категории качества блока ТГ;
  • разделение блока ТГ на составляющие части – крицу и гарнисаж;
  • очистка реторты от остатков ТГ (счистки с реторты);
  • очистка крицы от поверхностных загрязнений с выделением низкокачественных составляющих частей: низовой обруб, боковой обруб, сметки;
  • определение категории качества крицы и гарниссажа и разделение по категориям для их последующей раздельной переработки;
  • дробление крицы и гарниссажа ТГ на прессах и дробилках;
  • рассев дробленого ТГ с выделением товарных фракций;
  • сортировка товарных фракций ТГ с удалением кусков с дефектами;
  • отбор проб, упаковка в подготовленную тару (контейнеры, бочки), взвешивание, маркировка, пломбирование.

 

Упакованный титан губчатый комплектуется в товарные партии согласно контрактам и отправляется потребителю.