Введение к работе
Актуальность теми. Во многих случаях л металлургических процессах хлорид - это наиболее удобнпя исходна.! <1орма соединения для ncc/cnyriwro получении сякого металла. Примером mwioT-о; промасленно" получение металлического тятпни им чотыреххло-ристого титана. Цотгому изучение ЗОНОНОМОрНООТОЙ Лреіф.ТЛОИИЯ ОКСИДОВ МСТаЛЛОН Г ХЛОрИДІІ ГіреДСТ'ІВЛЯОТ не только тиорстичосміД интерес, 1-ю и. даеет паяное практическое г'ркмононии.
Одни:.: из основных преимушостр npoi;cccu хлорирования оксидов со сравнения с хлорированием металл on заключается ь доступности и относительно низко!) стоимости сырья, предстовлж'лго собой, как правило, обогащенные природні;'; рулн. В некоторых случая:', сырьем для производства хлоридов из окислої? сяу/лт природ— нче материалы / непример рутил / без какой-либо предварительной обработки, К преимуществам получения хлоридов из окисного сырья откосится такле относительно нсболыиоЛ теплово."; о'У-зкт реакции, что облегчает создание рнсоко."роизводитэлышх проыяпяснпик агре-гатсЕ. Кроме того, оксиди металлов в больших количествах присутствуют в- отходах металлургических производств и е различных сырь— єїігд материалах. Изыскание элективных путе.1 извлечения их представляет большей важности задачу для создания безотходных производств и для порцеепия качества сырьевых материалов»
Согласно обяеприиятой точке зрения, в процессе хлорирования оксидов металлов участвуют в осноеном дпесолиироьаннце соединения хлора - атомы и различные хлорсоде раздое радикалы. В связи с эткм считалось, что прамененга газообразных восстановителе? для осуществления процессов хлорирования оксидов металлов не представляет практического интереса^ так как они не приводят я образованна в зоне реагадаї сколь - нкбудь существенных концентраций активных частиц я следовательно ке могут обеспечить достаточно интенсивных превращений flj .
В настоящее вреия оксиды металлов хлорируют з присутствии твэрдцх восстановителей, что значительно усложняет технологическую схег,:у производства. Эти процессы протекают с приемлемыми скоростями лишь прп достаточно високих температурах, Hcuhuo отого, наруїеаие контакта.меклу частицами восстановителя и оксида в процессе хлорирования прєпятствуат переходу образующихся ;:а восстановителе активних частиц па оксид и приводя? к тому, что
ироцесо останавливается на определішном этапе не доходя до кошт.
Широкие возможности для достижения прогресса d атоП области открывают работи профессора Мантагаяла А.А. и его скола связанные с применением цсшшх реакций для осуществления различных превращении твердофазных соединении. Еще в первых работах, поевнщеннкх процессам росстаневленип и десультуриззднв [2 _ 5J било установлено, что атомы к радикали возникагцие в ходе цепных роакгип, обля.цш внсокоЯ реакционно."! способнэстьа могут визвать сопркженннЛ процесс превращения при контактировании с твердофазными неорганическими соединениями. В связи с этим целесообразно было использовать аналогична подход для осуществления процессов хлорирования.
Учитляал то обстоятельство, что реакция хлорирования метана идет по цепному пути и при 3T0.J в зоне реакции образуется высокие концентрации атомов хлора и свободных радикалов, взаимодействие которых с валентконасищешшми молекулярными соединениями связано с преодолением малых активационннх барьеров в диссертации поставлена задача применить эту реакции для осуществления процессов хлорирования оксидов железа и титана. Это откроет хорошую перспективу для разработки энергетически и экс— логически выгодных процессов переработки минерального сырья, создания научных основ принципиально новых металлургически»- и хпмико—технологических процессов.
Целью р'іботн яіуляется:
на пі е-ре оксидов железа и титана изучить ? ономернос-ти процессов -хлорирования оксидов металлов смесьв х." рз с метаном;
используя полученный экспериментальный материал и развитые для его объяснения теоретические представления выявить оптимальный рстлм ;:ротекания процесса и его основные параметры;
на основе проведенных исследовании разработать и обосновать новый метод осуществления процессов хлорирования оксидов металлов в условиях воздействия на них цег.но". газофазной реакцией смеси хлора с .метано;.:;
применить полученную і'.етод'.ілу для извлечения і'.еїаллоз
из отводов [..еталлургическнх производств - металлургических гла-;.\>ь, для і'.гплеченкя незначительных приме се:', .металле^ из дл-.-:.\ю-
СИЛИКАТНОГО СЫрЬЯ - Перлита, ДЛЯ ХЛиріірОНаїІИЯ титшшодержйіщіх иати риалов, применяемых в настоящее время дли получения металлического титана.
"йтоіш исследование. Поставленные задачи решались путем прадеде-ний з<с.т.'ркментоп ни струевой проточной устанонке. Хлорированию подвергались как чистої оксиди металлом, так и раз-личине кошіеміратн и сырьевые мте риалы. Навеска исходного вещества в кварцевой лодочке помещалась г. р-ешпор, который обогревался электропечью. Температура л зоне реакции измерялась при помощи платина - платинородиовс!' термопари, вводимой в зону реакции в кварцевом чехле. Скорости подачи к соотношения исхопні;х газов регулировались при помощи реометров, устпнов-лелн:;.х на «ходе газового потока в реактор. 2я с>..:тавом отхо-длщеЛ из реактора газовоЛ смеси следили при помощи спектрального / "К / и хроматогра,г„іческого методов анализа. На установ-, ке Сила предусмотрена специальная линия для конденсации хлоридов, которые затек подвергались химическому енализу высоте с твердым остатком после хлорирования. В ряде случаев для анализа твердой *ази как до, так и после опита привлекался рентге-ноструктурни." вяализ.
Научная новизна. Впервые осуществлено высоко^^ективное хлорирование оксидсь металлов в условиях воздействия на них газовой смесью хлора с метаном без присутствия твердого вес-сталовителг". Установлен необычный вид зависимости интенскьпос-та превращения от рремєни контакта и местоположения оксида в реакторе, а" такхе неспособность процесса к возобновлении после временной его остановки на больших глубинах проБрода"!?:». Развиты теоретические представления для объяснения отих фактов. В них сделан вывод о решающей роли в совокупной гоцоген-» по - гетерогенном процессе хлорирования окслп.оп сі:єсі.ї) хлор -- метан активных центров - соединений со свебодним- валентностями, образующихся как в результате пеп;юГ; реакции в газм-оЯ і^азе, так и на поверхности твердофазного оксида. именно их участием в процессе и обусловлена его високая з.'Моктлппсть. Детально исследовано влияние различии^ параметров ни процесс и выявлены ex оптимальные значения для получения шксииалпшх выходов целевых иродуктов превращения. Усиновло.чо, что смесь Ajivijia с метьноы может бить применена кем «ля селеніиічс'Л о и:>-
влоченил метпллоо я з ствольних шлаков металлургических прой?~ г.одсти, чого не удавалось достичь при помоет традиционных s;e-тодоп их обработки, так и для полного удаления оксидов железа кл шнзкскачсстпенкого г.лчімсснліїкптного снрья.
Практическая ценность. Разработан оригинальна!1, и гг'соко-О'Ыоктигчн!'! метод іірсир'ііцояия оксидов металлов в хлорида. С его помощь»? можно получать четнреххлористи.Ч тптлн по упрсген-»юI*. технологически!! схемо при относительно невисоких температурах, что накраплено авторским свидетельство:.'.. Возуохно Токио организовать получение синтетического рутила из пль?;екито-
ЕОГО К01Р№НТриТП пуТСМ СЄЛЄКТИЯ110Г0 уДПЛСНКЯ ИЗ него С0ЄДННЄ-
ниМ хелеоа. Внедрение этого метода может бить осуществлено на предприятиях титлно-магниепоп подотрасли. Кроме того, он кокет бить применен дліі очистки различных сирьевкх материалов от і;с-яслательних примесей оксидов металлов, а такта для извлечения пенных компонентов пз различных отходов металлургических производств, которне ?. настоящее время рцерасквпчтея р отгал, что тач"г:е закреплено авторскими свидетельствами. Разработан элективный способ полного извлечения железа в гиде безводного три-хлорпда из отвальных кілакоз на примере отвальных илаков Ала-вердского горно - металлургического комбината.
Апрсбачпя работы. Основные результаты работы докладывались на ком.*среття:с пре-'ессорско - преподавательского состава ЕрПії с 19*34 - І-2&9 гг., на XI международном.симпозиуме по процесса;.: горения / !"ед"«згроя, Полыга, H'tfC /, на III республиканское семинаре - совегсшки "Потреби-, ли и производители органических реактивов. Ярмарка идей." / Ереван, 1990 /, а так:;:е на семинарах кафедри СЇІХ ЕрГИ, 11X5 АН Арм. ССР и ео Всесоюзном научно - исследовательском и проектном институте титана / г. Запорожье /.
Публикации. По материалам диссертации опубліковано 10 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка цитируемо;! литературы. Объем работа - 151 страница в том числе 39 рисунков к В таблиц, библиография включает IS3 наиуеио-ванпя на 12 страницах.