2020-07-12
262
Хлорная металлургия - технология взаимодействия хлора или его соединений с оксидами металлов и перевод их в хлориды или оксохлориды металла. Хлор при этом замещает кислород в оксиде. Особенности процесса хлорирования: огромная скорость экзотермических химических реакций (с выделением тепла) и высокая степень хлорирования всех компонентов. При температуре процесса 700—900 °С основная часть хлоридов находится в парообразном виде, и на выходе из хлоратора образуется парогазовая смесь (ПГС). Преимущества хлоридов металлов в том, что они, как правило, имеют температуры плавления и кипения ниже, чем окислы этих металлов, а значит, на дальнейшую их переработку нужен меньший расход электроэнергии (см. табл. 2).
Таблица 2 - Температуры плавления и кипения веществ при атмосферном давлении
| Хлорид | Т пл, ºC | Т кип, ºC | Оксид | Т пл, ºC |
| NaCl | 801 | 1465 | Na2О | 1132 |
| KCl | 775 | 1407 | К2О | 740 |
| CaCl2 | 782 | 1900 | CaО | 2572 |
| MgCl2 | 714 | 1413 | MgО | 2825 |
| MnCl2 | 660 | 1190 | MnО | 1569 |
| FeCl2 | 667 | 1026 | FeО | 1360 |
| FeCl3 | 302 | 319 (сублимация) | Fe2О3 | 1565 |
| AlCl3 | 193 (под давлением) | 180 (сублимация) | Al2О3 | 2054 |
| TiCl4 | -24 | 136,6 | TiО2 | 1855 |
| SiCl4 | -70,4 | 56,8 | SiО2 | 1610 |
| VOCl3 | -77 | 127,7 | V2O5 | 680 |
| CCl4 | 23,8 | 76.6 | - | - |
| C2Cl6 | 227 | 309 | - | - |
|
|
|
Процесс хлорирования любого оксида можно выразить уравнением
2МеО + 2С12 = 2МеСl2 + О2 (1)
Но хлорирование ТiO2 практически невозможно осуществить без восстановителя, так как выделяющийся кислород вновь окисляет продукт реакции. Поэтому используют углерод, который связывает кислород в СО2 и СО:
TiО2 + С + 2Сl2 = TiСl4 + СО2 (2)
TiO2 + 2С + 2Сl2 = TiСl4 + 2СО (3)
При температуре 800 °С и выше преимущественно протекает реакция (2) с образованием СО2. Хлорирование TiО2 в присутствии углерода является многоступенчатым процессом из-за сложного состава шихты, содержащей оксиды железа, марганца, хрома, алюминия, ванадия, кремния и др. Влияют и условия хлорирования: температура, активность оксидов, скорость подачи и концентрации хлора, состав расплава и т.д.
В России титаносодержащее сырьё хлорируют в хлораторах двух видов – расплавном и в шахтной печи. Сырьё для хлорирования готовят просто: титановый шлак дробят в щековой, затем в конусной дробилке, размалывают в шаровых мельницах и магнитной сепарацией доводят содержание железа менее 4 %. Восстановитель - нефтяной кокс измельчают до 0,16 мм. Затем готовят порошковую шихту для расплава и брикеты для ШП.
