Магнитермическое востановление титана

ВВЕДЕНИЕ

Удельный вес легкой металлургии в общем объеме промышленного производства Казахстана превышает 12%. Из извлекаемых руд производятся алюминий, титан, магний, редкие и редкоземельные металлы. По уровню производства Казахстан входит в число крупных в мире производителей и экспортеров титана и алюминия. Доля республики в мировом производстве титана составляет 3,3%. При этом, практически вся производимый в стране титан экспортируется за рубеж.

Высокие темпы развития техники  обусловливают необходимость расширения применения высококачественных конструкционных материалов с самыми различными свойствами. С каждым годом увеличивается количество металлов и сплавов, используемых при создании новых механизмов, машин, приборов.

Среди металлов, на основе которых  разрабатываются сплавы с повышенными  механическими и коррозионными  свойствами, способные работать в  сложных условиях, важное место принадлежит  титану.

Особые механические свойства, малая плотность, жаропрочность, стойкость в агрессивных средах дают этому металлу и сплавам на его основе неоспоримое преимущество перед специальными сталями и легкими сплавами.

Титан завоевал настолько  прочное место в технике, что  без него уже не может развиваться  целый ряд отраслей, таких, например, как ракетостроение, самолетостроение, кораблестроение и др. Важное значение титан имеет для развития некоторых отраслей химической и металлургической промышленности. Усовершенствование технологии, увеличение производства титана способствуют снижению его стоимости и расширению сфер потребления.

Выбор и обоснование технологической  схемы 

получения титана

Выбор технологической схемы получения элемента зависит от многих факторов. Прежде всего, исходят из оценки физико-химических свойств соединений и степени сложности аппаратурного оформления.

Прежде чем рассматривать  возможные схемы получения чистого  металла, следует остановиться на особенностях технологии производства титана вообще. Высокая активность этого металла и резкое снижение его свойств при небольшом повышении содержания примесей — это те качества, наличие которых обусловливает применение особых технологических приемов в процессе его производства.

Все существующие и предлагаемые способы получения металлического титана можно условно разделить на три группы:

          1. Восстановление оксида титана до чистого металла. Суть которого заключается в восстановлении оксида титана углеродом, водородом, алюминием, кальцием до чистого металла.  Основным недостатком является то, что при любом ходе восстановления металл будет загрязнен примесями кислорода, водорода, углерода, кальция, алюминия,  что заметно сказываются на  его механических свойствах. Так следует отметить, дороговизну реагентов и сложность конструктивного оформления аппаратов.

          2. Электролиз соединений титана. Сущность, которого растворить соединения титана (рутил, ильменит и др.) в электролите, в качестве их могут быть использованы расплавы солей щелочных и щелочноземельных металлов, в которых достаточно хорошо растворяются низшие хлориды титана, а затем и  последующее восстановление титана на катоде. Основной трудностью в разработке промышленного способа производства титана методом электролиза является сложность создания промышленной конструкции электролизера, обеспечивающей высокую производительность и получение достаточно чистого металла. Эта сложность обусловливается тем, что электролит должен быть защищен от контакта с воздухом инертным газом. Это усложняет вывод катодного осадка, чистку ванны и выполнение других операций, необходимых при проведении процесса.

          3. Получение чистого четыреххлористого титана, а затем восстановление его металлом. Суть перевести титан в его хлорид, путем хлорирования в специальных аппаратах, а затем хлорид титана восстановить такими металлами как магнии (магнийтермический способ), натрии (натриетермический способ) до чистого металла. Преимущество простота конструкций аппаратов участвующих в ходе процесса, относительная дешевизна реагентов, что дало этой схеме большое распространение.

1 Теоретическая часть  производства тетрахлорида титана

1.1 Сырье для получения тетрахлорида титана

 Основным сырьем для  производства тетрахлорида титана  являются титановые шлаки, получаемые в результате рудовосстановительной электроплавки различных железо-титановых концентратов, основной составляющей которых являются природные титанаты железа различной степени окисления.

Технология производства титанового шлака и чугуна из железо-титановых концентратов включает в себя следующие основные переделы:

а) подготовка шихты;

б) восстановительная электроплавка;

в) разделка и обработка продуктов плавки.

Подготовка шихты

          Подготовка сырья имеет важное  значение для интенсификации  технологического процесса. Условия  подготовки сырья должны быть  строго подчинены технологическому  процессу. Несоблюдение их приводит  либо к нерациональному усложнению  подготовки сырья, либо к ухудшению  технологических показателей плавки. Поэтому способ подготовки сырья  должен быть в каждом случае  достаточно обоснован. Выплавку  титановых шлаков можно производить из порошковой, брикетированной и окатанной шихты. В последнем случае требуется тонкое измельчение исходных материалов. Поэтому в основном используют порошковую или брикетированную шихту.

Восстановительная электроплавка

Электропечи. Для выплавки титановых шлаков применяют печи мощностью 3500 — 20000 ква как открытого, так и закрытого типов, при расположении электродов в линию или по вершинам равностороннего треугольника. Конструкция печей для выплавки шлаков аналогична конструкции рудовосстановительных печей, применяемых в других электротермических процессах.

Электропечная установка (рис. 1) в целом состоит из металлического кожуха, установленного на фундаменте и футерованного внутри магнезитовым кирпичом, электродов, системы подвески и перепуска электродов, системы токоподвода, печного трансформатора , аппарата для прожига летки, системы водоохлаждения, загрузочных устройств, вытяжного колпака с экранирующими щитками и аппаратуры для управления электрическим режимом печи. В зависимости от принятой технологии (совместный или раздельный выпуск шлака и чугуна) печь имеет одну или две летки. Закрытая печь, кроме всего прочего, имеет свод и систему газоочистки.

Рисунок 1 – Конструкция  электропечной установки для  выплавки титановых шлаков:

1 – система перепуска и подвески электродов; 2 – электроды;

3 – аппарат для прожига летки; 4 – металлический кожух; 5 –фундамент;

6 – футеровка; 7 – система токоподвода; 8 – печной трансформатор.

Размер кожуха печи и ванны  определяется мощностью печи, а их форма — расположением электродов.

Процесс выплавки титановых  шлаков протекает при сравнительно высоких температурах (1650—1750° С), что создает тяжелые условия для работы футеровки. Поэтому ее выполнение должно производиться с особой тщательностью. При кладке магнезитовой подины необходима притирка кирпичей и соблюдение минимального размера швов (не более 1 мм) в целях предохранения от раскалывания кирпичей кладки проникающим в швы чугуном. Особенно тщательно должны футероваться летки для выпуска чугуна и шлака. Использование угольной футеровки не допускается.

Железо-титановые шлаки  в жидком состоянии являются очень  агрессивной средой, растворяющей в  себе практически все извест иые окислы. Поэтому для защиты боковых стенок футеровки печи or разрушения служит гарниссаж — настыль из более тугоплавкого титанового шлака. Его наращивание производится по специально разработанной технологии при пуске печи. Что касается подины печи, то она защищена постоянным слоем чугуна. О целью создания защитного слоя чугуна летку для его выпуска располагают на некотором расстоянии (300—500 мм) от уровня иода печи. Для предотвращения всплывания кирпичей с подины печи необходимо, чтобы нижний слой металла находился в твердом состоянии. Для прогрева подины и одновременно ее защиты в начальный период целесообразно проводить плавку чугуна из обычных железных руд.

Электрический ток в плавильное пространство подается при помощи графитированных  или самообжигающихся электродов. В  зависимости от типа и мощности печи устанавливают три или шесть  электродов. Большое значение для  нормальной работы печи и достижения высоких технико-экономических показателей, особенно при плавке брикетированной  шихты, имеет расстояние между ними (распад электродов). При выборе диаметра распада электродов, расположенных  по вершинам равностороннего треугольника, исходят из того, чтобы в середине ванны не могли образовываться участки непроплавленной шихты. При плавке брикетированной шихты отношение диаметра распада электродов к их диаметру должно быть меньше 2,5. Чем больше отношение диаметра ванны к диаметру распада электродов, тем больше стойкость футеровки и тем меньше тепловые потери с поверхности кожуха. При этом необходимо учитывать и расстояние до летки. С увеличением глубины летки возрастают трудности при ее открывании.

Электроды закрепляют в электрододержателях, состоящих из колец, зажимных болтов и токоведущих контактных щек, которые  подвешивают к несущему цилиндру посредством планок и серьги, изолированных  друг от друга. Несущий цилиндр служит для подвешивания электрода и  электрододержателя. Через раму и блоки цилиндр соединен с приводом для перемещения электродов. Их ход должен быть достаточно большим, позволяющим опускать электроды к подине при пуске, а также поднимать их до уровня бортов ванны при вскипании шлака.

Для каждой печи в зависимости  от ее мощности, конструктивных особенностей, а также от свойств шихты существует оптимальное напряжение. Для печи мощностью 7500 ква требуется трансформатор с вторичным напряжением 150—180 в при 6—10 ступенях напряжения, регулируемых под напряжением, а для печи 5000 ква 120 — 150 в.

Разделка и  обработка продуктов плавки.

После затвердения (но не ранее, чем через четыре часа с момента выпуска) слитки шлака извлекают из изложниц, установленных в литейном пролете, при помощи клещей и помещают в короба на остывочной площадке, где они охлаждаются на воздухе в течение 8—10 ч.

После этого слитки взвешивают и отгружают на склад, где происходит окончательное охлаждение шлака. В процессе охлаждения, хранения и переработки шлака низшие окислы, на получение которых затрачена энергия, окисляются, в результате чего содержание титана в шлаке снижается, а также происходит частичное рассыпание шлака.

Разница в содержании титана в шлаке, проанализированном сразу  же после выпуска и опробованном после длительного хранения, может  составить 2-5%.

После охлаждения нерассыпавшиеся  куски подвергают дроблению, затем измельчению и магнитной сепарации. Размолотый шлак отправляют потребителю. Иногда практикуется отгрузка шлака в кусках размером не более 200 х 200 мм.

В зависимости от принятого  режима плавки и состава исходных материалов получают шлак, содержащий 70—90% диоксида титана и 2—15% оксида железа. Содержание магнитной фракции допускается не более 4%. Полученный шлак используют для получения четыреххлористого титана и пигментной диоксида титана.

Чугун выпускают через 8—12 ч и передают в наклоняющуюся дуговую электропечь, где его рафинируют и обессеривают.

В качестве десульфуризующего материала используют известь (или высокоглиноземистые известковые шлаки), которую вводят в расплавленную ванну.

Рафинированный чугун  разливают в слитки или чушки, которые используют в сталелитейном или чугунолитейном производстве.[6]

1.2 Производство тетрахлорида титана

Процесс производства четыреххлористого  титана состоит из четырех основных переделов: подготовки сырья, хлорирования, конденсации, очистки четыреххлористого титана.

          1. Подготовка сырья состоит в приготовлении брикетов из титансодержащего материала (титановый шлак) и кокса, пригодных для хлорирования. Этот передел включает в себя операции дробления, размола, смешения, брикетирования или гранулирования и прокалки.

         2. Хлорирование может осуществляться в аппаратах различной конструкции:

а) со статическим слоем шихты (шахтные электропечи);

б) с подвижным слоем (шахтные хлораторы);

в) с жидкой ванной из расплавленных хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов (солевой хлоратор);

Для хлорирования титансодержащих  материалов применяют как стопроцентный  компреммированный хлор, так и  разбавленный воздухом анодный хлоргаз, получаемый в процессе электролиза  магния или натрия.

В процессе хлорирования окислы титансодержащих минералов взаимодействуют с хлором и углеродом и переводятся в хлориды. Процесс хлорирования ведут при 600—1200^е С.

          3. Назначение конденсации — отделить четыреххлористый титан от остальных хлоридов, образующихся в процессе хлорирования примесей в титансодержащем материале, и получить технически чистый продукт.

          4. Очистка технического четыреххлористого титана производится в целях удаления имеющихся в нем примесей.

Чем богаче материал по содержанию в нем титана, тем проще его  перерабатывать. Однако с повышением чистоты материала резко возрастает его стоимость. Поэтому для промышленного  производства четыреххлористого титана применение титансодержащих материалов высокой чистоты (например, технической двуокиси титана) экономически невыгодно. С другой стороны, при переработке бедного титансодержащего сырья усложняется аппаратурно-технологическая схема, возрастает расход хлора, увеличивается число отходов. Например, непосредственное получение четыреххлористого титана из ильменитового концентрата связано со сложной и пока еще не решенной проблемой переработки хлоридов железа в целях извлечения из них металлического железа и хлора. [2]

1.2.1 Подготовка сырья

Титановые шлаки, поступающие  в цех хлорирования, дробят сначала  в щековой, а затем в конусной дробилках. Более мелкий шлак размалывают  в шаровых мельницах, работающих на сухом или мокром помоле. После  конусной дробилки шлак имеет примерно следующий гранулометрический состав:

Крупность фракции, мм   +1,0          -1,00 +0,31   -0,31 + 0,16       -0,16

Количество фракции, %   41,0        22,0                19,0           18,0

После размола в шаровых  мельницах измельченный шлак должен содержать не менее 90% фракции — 0,105 мм. Измельчение менее 0,05 мм нежелательно, так как это, с одной стороны, приводит к увеличению пылеуноса, а с другой — к непроизводительным затратам на переизмельчение.

Содержание металлического железа в измельченном шлаке составляет 2—4%.

После измельчения шлак подвергают магнитной сепарации и направляют в бункера для хранения. Нефтяной кокс, так же как и шлак, дробят сначала в щековой дробилке, а затем в молотковой. Более тонкий размол производят либо в шаровых, либо в молотковых мельницах с воздушной сепарацией. Размолотый кокс имеет более крупный гранулометрический состав, содержание фракции, прошедшей через сито с отверстиями 0,150 мм, должно составлять 90—92%.

Брикетирование.

Аппаратурно-технологическая  схема передела брикетирова ния  показана на рис. 2.

При брикетировании в качестве связующего применяют различные материалы: сульфитцеллюлозные щелоки, каменноугольный пек, патоку. Наиболее широкое распространение получили сульфитцеллюлозные щелоки.

Оптимальное содержание щелоков  в шихте при брикетировании на ячейковом прессе должно составлять 12—14%. При этом содержание влаги в готовой шихте составит 1—3%. Продолжительность перемешивания шихты в смесителе колеблется от 10 до 30 мин.

Достаточно прочные брикеты, пригодные для прокаливания и  хлорирования, могут быть получены при концентрации щелоков 11 —12% и  содержании углерода в шихте 25%. При  использовании шихты с 20% углерода концентрация щелоков может быть снижена до 10%.

К качеству шихты предъявляются  следующие требования:

- шихта должна быть сухой, сыпучей, хорошо прогретой и не содержать комков размером более 60 мм;

- шихта не должна пылить;

- содержание влаги в  готовой шихте должно быть  равно 1,5—3%.

При давлении греющего пара 5 ат и концентрации щелоков 10—12% время  перемешивания и сушки шихты  в смесителе должно составлять не менее 15 мин.

Рис. 2. Аппаратурно-технологическая схема брикетирования титановых шихт:

1, 2 — бункера для хранения размолотого шлака и кокса; 3, 4 — приемные бункера кокса и шлака; 5 — мерник; 6 — напорный бак; 7 — дроссельная заслонка с пневмодви- гателем; 8 — весы-дозаторы; 9 ~ шнековый питатель; 10 — смеситель; 11 — бункер шихты; 12 — тарельчатый транспортер; 13 — ячейковый пресс; 14 — ленточный транспортер; 15 — колосниковая решетка; 16 — элеватор; 17 — центробежный насос; 18 —приемный бак насоса

Сырые брикеты должны удовлетворять  следующим условиям: влажность не более 2,5%, форма брикетов должна быть яйцевидной с толщиной кольцевого выступа  не более 4 мм.

Прокалка брикетов

Сырые брикеты, полученные в  отделении брикетирования, непосредственно хлорировать нельзя, так как они содержат значительное количество влаги (до 4%) и 2—5% летучих фракций углеводородов, которые входят в состав связующего. При хлорировании влага и летучие взаимодействуют с четыреххлористым титаном и хлором, что приводит к снижению выхода титана и повышенному расходу хлора. Образующийся в результате хлорирования летучий хлористый водород разбавляет паро-газовую смесь, разрушает аппаратуру и усложняет тем самым процесс конденсации и газоочистки. Кроме хлористого водорода при хлорировании летучих образуются различные хлорпроизводные углеводородов и углеводов (ацетилхлорид, гексахлорбензол, четыреххлористый углерод, хлороформ и др.). Все эти продукты содержат углерод и должны быть удалены из четыреххлористого титана, что усложняет его очистку. Поэтому перед хлорированием для удаления летучих фракций углеводородов брикеты прокаливают в прокалочных (коксовальных) печах. Для прокалки брикетов в промышленной практике применяют несколько типов печей. Наибольшее распространение получили имные печи с разъемным сводом и ретортные печи. В зарубежной практике (японской и американской) применяют также и туннельные печи. В последнее время успешно разрабатывается аппаратура и технология высокотемпературной прокалки брикетов в шахтных печах в токе нагретых до 1200—1300° С топочных газов, полученных сжиганием природного газа при недостатке воздуха. Последний способ является наиболее перспективным вследствие простоты аппаратурного оформления и более высокой производительности.

При прокалке в ямных и  туннельных печах сырые брикеты  загружают в печь в специальных  контейнерах из дорогой дефицитной жаропрочной стали. Прокалку ведут при 650—800° С в течение 12—16 ч. Конец прокалки в ямных печах определяют по прекращению выделения из-под крышки контейнеров летучих углеводородов, которые горят голубоватым пламенем. После прокалки свод ямной печи раскрывают и мостовым краном извлекают контейнеры с брикетом. В качестве топлива используют природный газ и мазут. Ямные и туннельные печи имеют важное преимущество перед остальными печами, заключающееся в том, что брикеты в этих печах в процессе прокалки неподвижны и практически не образуется мелочи вследствие их истирания. Общим их недостатком является применение дорогостоящей жаропрочной стали для контейнеров, Наиболее существенным недостатком ямной печи является периодичность процесса и очень низкий коэффициент использования тепла.

Более экономичны и производительны ретортные прокалочные печи, обычно состоящие из нескольких секций. В каждой секции имеются обычно четыре керамические реторты. В верхней части реторт происходит сушка и нагрев брикетов, в нижней — прокалка и удаление летучих. На работе таких печей значительно сказывается влажность «сырых» брикетов. При влажности более 3% происходит размягчение («запарка») брикетов в верхней части реторты. По мере продвижения вниз размягченные брикеты слипаются и затем спекаются в плотные комки «козлы», затрудняющие равномерный сход брикетов.

Сырые и прокаленные брикеты  анализируют на содержание влаги, углерода, летучих, двуокиси титана и определяют механическую прочность. Обычно сырые брикеты имеют прочность 150—400 кг/брикет, содержание влаги у них колеблется в интервале 1,5—1,6%, летучих 5,8—5,3%, углерода 18—22%, 50—60%. После прокалки прочность брикетов и содержание углерода несколько увеличивается. Прочность прокаленных брикетов колеблется в интервале 350—600 кг/брикет, содержание летучих не должно превышать 0,2%, а углерода 20—28%. При температуре выгружаемых брикетов до 300° С горение их не наблюдается. Также не происходит горения брикетов, нагретых до более высоких температур, если они не соприкасаются между собой. [3]

1.2.2 Хлорирование в шахтных электропечах

Конструкция шахтной электропечи, применяемой для хлорирования титансодержащего сырья, аналогична конструкции ШЭП, применяемых в магниевой промышленности. В титановом производстве она подверглась значительным изменениям. По характеру работы шахтную электропечь (рис. 3) можно разбить на две зоны: верхнюю и нижнюю. В верхнюю зону через свод печи загружают шихту, а из нижней зоны поступает нагретый хлор.

Нижняя зона печи, заполненная  угольной насадкой, служит приемником и копильником расплавленных  хлоридов, кальция магния и др. В  эту же зону через фурмы поступает  холодный хлор или разбавленный воздухом холодный хлоргаз. Кислород воздуха, содержащийся в анодном хлоргазе, полностью  связывается угольной насадкой с образованием СО₂ и СО. Количество тепла, выделенного в результате этих реакций, невелико. Поэтому для возмещения потерь тепла этой зоной в окружающую среду и поддержания в жидком состоянии поступающих расплавленных жидких хлоридов, а также для подогрева хлора до температуры 750—800° С в нижнюю зону необходимо подводить тепло. Для этой цели нижняя часть печи заполнена насадкой из угольных цилиндров удельным сопротивлением 50—75 ом*мм/м. Насадка служит электрическим сопротивлением. При пропускании электрического тока она разогревается. Для подвода электроэнергии в цилиндрическом корпусе нижней зоны имеется шесть электродов, расположенных в один или два яруса, по три в каждом ярусе. Нижние электроды расположены непосредственно над подиной, а верхние сдвинуты в горизонтальной плоскости по отношению к нижним на 60°. Каждый ярус электродов питается от отдельного трехфазного одиннадцати или девятиступенчатого автотрансформатора с дистанционным управлением. Максимальное напряжение низкой стороны 36 в, минимальное 15 в. В качестве материалов для электродов применяют графит или уголь.

Рис. 3. Шахтная электропечь:

1 — тяги для крепления электродов; 2 — траверса; 3 — водоохлаждаемый кессон; 4 — электрод; 5 — сальниковое уплотнение; 6 — фурма; 7 — очистной лаз; 8 — угольная насадка; 9 — футеровка; 10 — шахта печи; 1! — хлорное кольцо; 12 — крышка печи; 13 — патрубок для отвода паро-газовой смеси; 14 — распределительный конус; 15 — взрывной клапан;

16 — летка для слива расплава.

Наибольшее распространение  получили графитированные электроды  круглого и прямоугольного сечения. Перед установкой в печь электроды  иногда протачивают на токарном станке, чтобы входящая в футеровку часть электрода имела конусность около 3°. Наружные концы электродов в корпусе печи уплотняют сальниковой набивкой из полусухой смеси асбеста, диабазового порошка, кремне- фтористого натрия и жидкого стекла. Электроды квадратного сечения обкладывают шамотным кирпичом с асбестовой прокладкой.

Угольную насадку загружают  навалом, а в местах контактов  с электродами для увеличения контактной поверхности подсыпают битую насадку. Уровень насадки на 400—700 мм выше уровня верхних электродов. Для удаления насадки и непрохлорированного остатка в нижней части корпуса имеются лазы, заделанные шамотным кирпичом; пространство между рядами кирпича засыпают шамотной крошкой.

Для контроля температуры внутри по высоте печи устанавливают три-четыре хромель-алюмелевые термопары. Первую термопару устанавливают на уровне летки, вторую — на уровне верхних электродов и последующие — одну над другой через 1200 мм.

Печь футерована специальным  низкопористым шамотным кирпичом класса А. Металлический кожух печи изготовлен из стали марки Ст. 3. Кожух внутри выкрашен и прошпаклеван диабазом на жидком стекле.

Свод шахтной электропечи изготовлен из стали марки Ст. 3 и армирован. Каркас свода залит диабазовым бетоном. После высушивания свод устанавливают на цилиндрическую шахту бетонированной стороной внутрь. В горловине свода укрепляют на специальной арматуре распределительный конус. После установки свода крепят загрузочное устройство. В крышке свода печи оставляют отверстия для шуровки, отвода парогазовой смеси и взрывных люков.

Загрузочное устройство должно обеспечивать надежную непрерывную загрузку шихты и высокую герметичность печи. Такое устройство, изображенное на рис. 4, состоит из герметичного приемного бункера, золотникового питателя и распределительного конуса. Наиболее ответственным узлом является золотниковый питатель, состоящий из стального корпуса цилиндрической формы с разгрузочным штуцером. В корпусе имеется карман для предотвращения защемления и измельчения загружаемых брикетов передней кромкой золотника. Внутри корпуса вращается стальной (иногда чугунный) цилиндр — золотник, в котором сделан продольный вырез шириной примерно 1/7 длины окружности. Наружный диаметр золотника должен быть на 4—5% больше внутреннего диаметра цилиндра неподвижного корпуса. Золотник вводят сжатонапряженном состоянии (этим достигается плотное его прижимание к поверхности корпуса и обеспечивается герметичность). На  торцах корпуса через крышки пропущены валики, на концах которых укреплены

Рис. 4. Золотниковый питатель:

1 — крышка; 2 — соединительный фланец; 3— разгрузочный штуцер золотника; 4 — корпус золотника; 5 — приводной поводок золотника; 6 — золотник; 7 — карман; 8 — бункер для брикетов; 9 — упорная рейка золотника; 10 — брикеты

поводки, упирающиеся в рейку, прикрепленную к передней кромке золотника шпильками. С наружной стороны на валики насажены приводные шестерни, соединяющиеся цепной передачей с червячным редуктором, приводимым движение электродвигателем.

Питатель работает следующим  образом: в приемный бункер сгружают прокаленные брикеты, включают привод питания и золотник начинает вращаться внутри корпуса. При совмещении цели в золотнике с отверстием в загрузочном штуцере в него просыпаются из бункера прокаленные брикеты. При дальнейшем движении корпус золотника перекрывает отверстие загрузочного штуцера. Когда отверстие золотника совмещается с нижним штуцером, шихта из золотника просыпается через горловину в реакционное пространство печи. Золотниковый питатель позволяет непрерывно загружать брикеты без прекращения подачи хлора и обеспечивает надежную герметичность.

Хлор в печь вдувается  через три или шесть фурм, которые  расположены между верхними и  нижними электродами. Фурмы соединены  с кольцевым хлоропроводом вертикальными  стояками. В кольцевом хлоропроводе для определения давления установлены манометры.

1.2.3 Хлорирование в шахтных хлораторах непрерывного действия

Непостоянство газодинамических параметров и постепенное снижение производительности ШЭП во времени вследствие накопления непрохлорированного остатка (огарка) являются органическими недостатками этого аппарата.

В последние годы в связи с появлением титансодержащих шлаков с низким содержанием СаО и MgO этот тип хлоратора практически вытеснен более совершенным аппаратом-хлоратором непрерывного действия (рис. 5).

Основным отличием его  от ШЭП является отсутствие электрообогрева  и сложной насадочной зоны, а также  наличие в нижней его части  герметичного разгрузочного устройства для непрерывного удаления непрохлорированного остатка.

Последнее обстоятельство позволяет  коренным образом улучшить газодинамические параметры и резко интенсифицировать процесс, так как температурный режим в хлораторе и аппаратах конденсационной системы легко регулируется количеством подаваемого хлора, загрузкой брикетов и выгрузкой непрохлорированного остатка. Это в значительной степени упрощает процесс и облегчает его автоматизацию.