"Технология производства"


ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ООО «ЗТМК»

В основе технологии производства титана лежит процесс Кролля – получение титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана с последующей вакуумной дистилляцией. Часть титана губчатого используется в качестве сырья для производства слитков и слябов из титана и титановых сплавов, остальной титан губчатый реализуется потребителям в качестве товарной продукции.

Описание технологической схемы производства титана


  • Технологическая схема производства титана включает следующие основные переделы:
  • получение титанового шлака методом плавки ильменитового концентрата в руднотермической печи (РТП);
  • получение титансодержащей шихты;
  • получение технического тетрахлорида титана;
  • ректификационная очистка технического тетрахлорида титана;
  • получение магния-восстановителя электролизом хлористого магния;
  • восстановление титана (реакционная масса) из тетрахлорида титана магнием;
  • вакуумная сепарация реакционной массы;
  • переработка блоков титана губчатого;
  • выплавка титановых слитков и слябов.


Получение титанового шлака методом плавки ильменитового концентрата в РТП

Производство титанового шлака состоит в восстановительной руднотермической электроплавке ильменитового концентрата с содержанием TiO2 не менее 63% совместно с углеродистым восстановителем — углем, коксом или антрацитом. Процесс плавки ильменитового концентрата и углеродистого восстановителя, предварительно измельченного до размера кусков не более 10 мм, проводят в РТП при температуре 1650 — 1800 оС. Полученный шлак сливают и после остывания направляют на подготовку титансодержащей шихты. Образующийся в результате плавки попутный металл (чугун с повышенным содержанием титана) вывозится на склад для реализации потребителю. Отходящие газы из РТП направляются на газоочистку.

Получение титансодержащей шихты

Титансодержащую шихту получают смешиванием молотого 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 технического тетрахлорида титана

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

Солевой хлоратор – аппарат непрерывного действия. На поверхность солевого расплава шнеком из 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 на отвальное хозяйство. 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 направляется на участок ректификации для очистки.

Ректификационная очистка технического тетрахлорида титана

ТТТ подлежит очистке от ванадия, а также от низко- и высококипящих примесей. Очистка от ванадия производится низшими хлоридами титана 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 в колоннах ректификации при температуре 120 — 142 оС. В процессе ректификационной очистки тетрахлорида титана в кубах-испарителях собираются кубовые остатки, которые периодически выводятся из кубов, выпариваются в электрической печи выпаривания пульп и обрабатываются негашеной известью. В результате образуется кек содержащий ванадий, который реализуются потребителю. Отходящие газы ректификационной очистки направляются на газоочистку.

Получение магния электролизом хлористого магния

Магний получают методом электролитического разложения расплава хлористого (дихлорида) магния в бездиафрагменных электролизерах. В электролизерах рабочим расплавом является хлористый магний, 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 шламоэлектролитная смесь — вывозятся на отвальное хозяйство или реализуются потребителю. Отходящие газы из бездиафрагменных электролизеров направляются на газоочистку.

Восстановление титана (реакционная масса) 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 и реакционная масса (РМ), состоящая из титана губчатого и остаточных магния и дихлорида магния. После окончания процесса восстановления аппарат с РМ отправляется на передел сепарации

Вакуумная сепарация реакционной массы

Процесс вакуумной сепарации РМ осуществляется следующим образом. Аппарат сепарации с РМ устанавливают в печь сепарации и включаются нагреватели печи. В период разогрева аппарата сепарации производится выдержка при температуре 850 оС. По мере разогрева аппарата с РМ в среде вакуума начинается возгонка паров магния и дихлорида магния. Высокотемпературная выдержка при температурах 980 — 1020 оС начинается после завершения периода разогрева аппарата. Пары магния и дихлорида магния конденсируются в оборотной реторте и используются, в дальнейшем, в процессе восстановления. Время процесса определяется сортом РМ и остаточным давлением в аппарате. После окончания процесса сепарации отключаются нагреватели печи, в аппарат подается аргон. Аппарат охлаждается вначале в печи, 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 основных операций:

  • подрезка гарнисажа и выбивка блока ТГ из реторты, с определением его качества;
  • 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 гарнисажа ТГ на прессе 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.

Выплавка титановых слитков и слябов

Часть произведенного титана губчатого используется в качестве сырья для производства слитков и слябов из технически чистого титана и титановых сплавов. Титан губчатый предварительно брикетируется, после чего брикеты направляются на плавильный участок, где они переплавляются в слитки или слябы на установке электронно-лучевого переплава. В дальнейшем слитки и слябы направляются на механическую обработку (распиловка, обточка, снятие фасок), подвергаются контролю качества по химическому составу, внутренним и внешним дефектам. Готовые слитки и слябы маркируются, упаковываются и отправляются потребителю.