Студопедия — Хлорирование
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Хлорирование






 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

 
 


ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

КАФЕДРА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЗОЛОТА

НАПРАВЛЕНИЕ МЕТАЛЛУРГИЯ

 

Домашнее задание

на тему:Принципиальная схема переработки лопаритового концентрата с получением металлического ниобия и ее описание.

 

 

Выполнил: Миронова К.Л

Группа: МЦМ-09-1

Проверил: Кропачева Е.Н.

 

 

Москва 2012

 

Содержание

 

1 Введение.......................................................................................................................................... 3

2 Описание технологических операций.......................................................................................... 4

2.1 Хлорирование.......................................................................................................................... 4

2.2 Конденсация хлоридов........................................................................................................... 6

2.3 Ректификация.......................................................................................................................... 8

2.4 Восстановление водородом в печах КС............................................................................. 10

3 Технологическая схема................................................................................................................. 11


Введение

 

Лопарит по химической природе – титанониобат натрия, кальция и редкоземельных элементов. Общая формула минерала (Na, Са, Се...)2 (Ti,Nb)2О6. Минерал содержит, %: 39,2-40 ТiO2; 32-34 (Р3)2O3; 8-10 (Nb, Та)2О5; 4,2-5,2 СаО; 7,8-9 Na2О; 2,0-3,4 SrО; 0,2-0,7 К2О; 0,2-0,7 ТhO2. Содержание тантала в 15 раз ниже, чем ниобия. Цвет минерала черный, плотность 4,75-4,89 г/см3. В России крупное месторождение лопаритовых руд находится на Кольском полуострове.

Руды обычно бедны содержанием ниобия и тантала (содержание суммы пентоксидов составляет 0,003-0,2%). Ввиду комплексного характера большинства месторождений минералы ниобия и тантала извлекаются попутно с другими ценными минералами (касситеритом, вольфрамитом, литиевыми минералами, бериллом, цирконом и др.).

Основным способом обогащения лопаритовых руд является гравитация (отсадка, концентрация на столах). Получаемые черновые концентраты доводят до требуемых кондиций флотацией, электромагнитным и электростатическим методами.

В лопаритовом концентрате по действующим требованиям должно содержаться не менее 8% (Nb, Та)2О5. Обычно рудные концентраты перерабатывают на химические соединения трех типов: оксиды (Та2О5, Nb2O5), фтористые комплексные соли (К2ТаF7, К2NbF7) и хлориды.


Описание операций

Хлорирование

Все ценные составляющие лопарита наиболее просто извлечь способом хлорирования. Сущность его состоит в том, что рудный концентрат обрабатывают газообразным хлором при 750–850° С в присутствии угля или кокса. Различия в летучести образующихся хлоридов позволяют разделить основные компоненты концентрата.

Хлориды тантала, ниобия и титана, имеющие сравнительно низкие точки кипения, в процессе хлорирования уносятся с газами и улавливаются в конденсационных устройствах; высококипящие хлориды редкоземельных металлов, натрия и кальция остаются в хлораторе.

Прочные кислородные соединения обычно хлорируют в присутствии углеродсодержащего материала, что позволяет вести процесс при 750–850° С.

Ниже приведены реакции хлорирования основных ценных составляющих лопарита:

Nb2O5 + 3С12 + 1,5С = 2NbOCl3 + 1,5СО2; (1)

Nb2O5+ 5С12 + 2,5С = 2NbCl5 + 2,5СО2; (2)

Та2О5+ 5С12+2,5С = 2ТаС15 + 2,5СО2; (3)

TiO2 + 2С12 + С = ТiС14 + СО2; (4)

(РЗ)2О3 + 3С12 + 1,5С = 2(РЗ)С13 + 1,5СО2; (5)

СО2 + С↔2СО. (6)

Другие образующиеся при хлорировании хлориды: СаС12, NаС1, А1С13, FеС13, SiCl4. Соотношение СО/СO2 в газовой фазе зависит от условий хлорирования, которое проводят в хлораторах шахтного типа с брикетированной шихтой или в хлораторах с солевым расплавом. Технология хлорирования брикетированной шихты в шахтной электропечи имеет существенные недостатки: операции приготовления брикетов и их прокаливания связаны со значительными затратами; длительность работы ограничена необходимостью остановки печи для чистки от непрохлорированного остатка.

Эти недостатки устраняются при осуществлении хлорирования в солевом расплаве, разработанном в последние годы. При хлорировании в расплаве тонкоизмельченные концентрат и нефтяной кокс подаются в расплав высококипящих хлористых солей, через который барботирует хлор, поступающий через фурмы в нижнюю часть хлоратора (рисунок 1).

 
 

Рисунок 1 – Схема установки для хлорирования лопаритового концентрата в солевом расплаве:

1 - вибромельница; 2 - сушилка концентрата; 3 - шнековый питатель; 4 - рукавные фильтры над бункерами; 5 - хлоратор; 6 - графитовые пористые фильтры; 7 - копильник расплава хлоридов РЗЭ; 8 - конденсатор твердых хлоридов со скребковым устройством; 9 - рукавный фильтр; 10 - конденсатор четыреххлористого титана; 11 - ловушка; 12 - сборник хлорида тантала с погружным насосом; 13 - смеситель-испаритель конденсата хлоридов; 14 - сборник хлоридов

 

Преимущества хлорирования в солевом расплаве в сравнении с хлорированием брикетированных шихт следующие: исключаются трудоемкие процессы приготовления брикетов и их прокаливания; благодаря эффективному массо- и теплообмену в перемешиваемом барботирующим хлором расплаве обеспечивается высокая скорость процесса и соответственно высокая удельная производительность хлоратора. Процесс хлорирования осуществляется непрерывно.

При хлорировании лопаритового концентрата расплавленная ванна создается образующимися хлоридами натрия, калия, кальция и редкоземельных элементов.

Хлоратор представляет собой шахту прямоугольного сечения с высотой уровня расплава 3,1–3,2 м. По мере хлорирования избыточный расплав непрерывно сливается через переточный канал и собирается в копильнике. Перед переточным каналом расположены фильтры из пористого графита, предназначенные для очистки сливаемого расплава от взвешенных в расплаве частиц концентрата и кокса. Нагревается расплав с помощью графитовых электродов, вмонтированных в стенки хлоратора. Конденсационная система состоит из пылевой камеры для улавливания твердых хлоридов (ниобия, тантала, алюминия, железа), рукавного фильтра с рукавами из стеклоткани (для отделения частиц твердых хлоридов, уносимых потоком газов из пылевой камеры) и оросительного конденсатора для жидкого четыреххлористого титана. Пылевая камера снабжена скребками и охлаждается воздухом. В рукавном фильтре поддерживается температура 120–130° С. Хлорирование ведут при 850–900 °С, среднем содержании лопаритового концентрата в расплаве 1,5% и среднем содержании углерода ~5%. В этих условиях удельная производительность хлоратора по концентрату 4–5 т/(м2-сут).

Особенностью хлорирования в расплаве является преобладание содержания СО2 над СО в газовой фазе (отношение СО2:СО в среднем равно 19:1). Из этого следует, что реакции хлорирования оксидов в расплаве идут преимущественно с образованием СО2, а реакция Будуара (СО2+С↔2СО) протекает лишь частично, так как пузырьки СО2 быстро удаляются из расплава, не успевая вступить в реакцию со взвешенными частицами кокса.

 







Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 774. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Лечебно-охранительный режим, его элементы и значение.   Терапевтическое воздействие на пациента подразумевает не только использование всех видов лечения, но и применение лечебно-охранительного режима – соблюдение условий поведения, способствующих выздоровлению...

Тема: Кинематика поступательного и вращательного движения. 1. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью, проекция которой изменяется со временем 1. Твердое тело начинает вращаться вокруг оси Z с угловой скоростью...

Условия приобретения статуса индивидуального предпринимателя. В соответствии с п. 1 ст. 23 ГК РФ гражданин вправе заниматься предпринимательской деятельностью без образования юридического лица с момента государственной регистрации в качестве индивидуального предпринимателя. Каковы же условия такой регистрации и...

Измерение следующих дефектов: ползун, выщербина, неравномерный прокат, равномерный прокат, кольцевая выработка, откол обода колеса, тонкий гребень, протёртость средней части оси Величину проката определяют с помощью вертикального движка 2 сухаря 3 шаблона 1 по кругу катания...

Неисправности автосцепки, с которыми запрещается постановка вагонов в поезд. Причины саморасцепов ЗАПРЕЩАЕТСЯ: постановка в поезда и следование в них вагонов, у которых автосцепное устройство имеет хотя бы одну из следующих неисправностей: - трещину в корпусе автосцепки, излом деталей механизма...

Понятие метода в психологии. Классификация методов психологии и их характеристика Метод – это путь, способ познания, посредством которого познается предмет науки (С...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия