Технические науки / 1. Металлургия

Асп. Гунько И.М., к.т.н. Егоров С.Г.

Запорожская государственная инженерная академия, Украина

Способы переработки отходов очистки технического тетрахлорида титана

В отечественной промышленности очистку технического тетрахлорида титана от примесей осуществляют с применением пульпы низших хлоридов (смесь TiCl₄, TiCl₃ и AlCl₃). Трихлорид титана взаимодействует с оксихлоридом ванадия с образованием нерастворимого оксидихлорида ванадия (VOCl₂). Все образовавшиеся нерастворимые соединения остаются в кубе колонн и выводятся из процесса с кубовыми остатками. Это обеспечивает высокую степень очистки от ванадия и не загрязняет тетрахлорид титана новыми вводимыми элементами.

На Запорожском титаномагниевом комбинате (ЗТМК) очистку технического тетрахлорида титана от примесей осуществляют химико-ректификационным методом с последующим выпариванием пульпы в печах выпарки пульп с доизвлечением тетрахлорида титана и выводом твёрдых составляющих в виде сыпучего алюмованадиевого кека. Данный отход содержит ванадий в виде V₂O₄ в количестве 15…20 % и характеризируется II-ым классом токсичности, который, согласно экологическому законодательству Украины, категорически запрещено складировать на промышленных полигонах, а также ограничено его количество, допускаемое к хранению на территории предприятия [1].

Во избежание образования данного трудноперерабатываемого отхода, а также перевод его в удобную для дальнейшей переработки форму, государственным предприятием «Государственный научно-исследовательский и проектный институт титана» были предложены следующие методы:

- очистка технического тетрахлорида титана углеводородным восстановителем, обеспечивающая заданную степень очистки от ванадия и при этом образуется углеродистый кек, который необходимо утилизировать [2]. Усреднённый химический состав углеродистого кека следующий, %: 13,7 V; 14,8 Ti; 3,6 Al; 0,3 Fe; 20,4 C.

- каскадно-ректификационная очистка заключается в отгонке ванадия в состав первичного дистиллята, из которого с помощью дополнительных колонн выделяют или смесь VOCl₃ и TiCl₄, или самостоятельное соединение VOCl₃ с дальнейшим извлечением пентоксида ванадия [3]. Полученный при каскадно-ректификационной очистке ванадиевый дистиллят представлял собой поликомпонентную смесь на основе TiCl₄ со средним содержанием VOCl₃ около 14 %;

- известкование алюмованадиевого кека с дальнейшей переработкой известкованного кека [4]. Известкование алюмованадиевого кека позволяет получать известкованный кек (отход менее опасного класса токсичности), который содержит 6…12 % ванадия и является очень гигроскопичным отходом. Усреднённый химический состав известкованного кека следующий, %: 13,4 V₂O₄; 35,4 Al₂O₃; 11,5 TiO₂; 0,5 Fe₂O₃; 18,2 CaO.

Предложенные методы очистки тетрахлорида титана приводят к образованию отходов (углеродистый кек, смесь VOCl₃ и TiCl₄, известкованный кек), которые могут эффективно перерабатываться с целью получения пентоксида ванадия. Лабораторные исследования показали, что степень извлечения пентоксида ванадия в конечный продукт составила: при переработке углеродистого кека – 92…96 %; при переработке смеси VOCl₃ и TiCl₄ – 92…94 %; при переработке известкованного кека – 93…95 %. Из проведённых экспериментов следует, что наиболее оптимальным является применение метода известкования алюмованадиевого кека с дальнейшей переработкой известкованного кека с целью извлечения пентоксида ванадия.

Литература:

1. Кузина Л.К. Обезвреживание отходов химико-ректификационной очистки тетрахлорида титана / Л.К. Кузина, И.Г. Семенова, С.А. Сидоренко и др. // Вісник Запорізького державного університету. Біологічні науки. - 2001. - № 1. - С.172-176.

2. Тэлин В.В. Альтернативная технология очистки технического тетрахлорида титана от оксотрихлорида ванадия углеводородными восстановителями / В. В. Тэлин, С. М. Матвеев, С. А. Сидоренко и др. // Международная конференция «Ti – 2007 в СНГ» : сб. трудов, 15-18 апреля 2007 г., Ялта. – Киев : РИО ИМФ 3. Гунько И.М. О возможности извлечения ванадия из продуктов каскадно-ректификационной технологии / И.М. Гунько, С.Г. Егоров, С.А. Сидоренко и др. // Металургія: сб. трудов. – Запоріжжя : РВВ ЗДІА, 2012. – Вип. 2 (27). – С.71-75.

4. Сидоренко С.А. Извлечение ванадия из хлоридных отходов титанового производства / С.А. Сидоренко, Т.Н. Нестеренко, Е.Н. Литвинова // Металургія: сб. трудов. – Запоріжжя : РВВ ЗДІА, 2009. – Вип. 19. – С.38-42.