Установка гидрофторирования ильменита.

Введение 6
1 Литературно-аналитический раздел 7
1.1 Минералы титана 7
1.2 Обогащение титанового сырья 9
1.3 Получение искусственного рутила из ильменитовых концентратов 12
1.4 Промышленные способы переработки титансодержащего сырья 14
1.5 Фтороаммонийная технология производства диоксида титана 15
1.5.1 Физико – химические основы 15
1.5.2 Технологические аспекты 17
1.6 Получение анатазного и рутильного диоксида титана 22
1.7 Регенерация бифторида аммония 23
2 Физико-химические основы процесса 24
2.1 Термодинамика процесса 24
3 Расчетно-технологический раздел 27
3.1 Принципиальная схема процесса 27
3.2 Аппаратурно-технологическая схема процесса 28
4. Расчетный раздел 32
4.1 Материальный баланс 32
4.2 Тепловой баланс 39
4.3 Конструктивный расчет 42
4.3.1 Конструкция барабанной печи 42
4.3.2 Определение основных геометрических размеров 42
4.4 Прочностной расчет 44
4.4.1 Расчет барабана на прочность 44
4.4.2 Выбор конструкционного материала 46
4.4.3 Расчет допускаемых напряжений 47
4.4.4 Расчет барабана на жесткость 47
4.4.5 Расчет бандажа барабанной печи 48
4.4.6 Определение реакций, размеров опорных роликов и геометрических размеров бандажа из условия его работы на изгиб и контактную прочность 48
4.4.7 Определение диаметра упорного регулировочного винта 51
4.4.8 Вывод 51
5 Безопасность и экологичность проекта 53
5.1 Производственная безопасность 53
5.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 53
5.2 Мероприятия по защите от опасных и вредных факторов 55
5.2.1 Мероприятия по обеспечению химической безопасности 55
5.2.2 Меры по обеспечению электрической безопасности 57
5.2.3 Меры по обеспечению защиты от термических ожогов 58
5.2.4 Меры по обеспечению защиты от шума и вибрации 58
5.3 Организация рациональных условий жизнедеятельности 58
5.3.1 Микроклимат 58
5.3.2 Вентиляция 59
5.3.3 Освещение 59
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 60
5.5 Экологическая безопасность 61
Заключение 63
Литература 64

Весь текст будет доступен после покупки

Диоксид титана входит в двадцатку важнейших неорганических соединений, уникальные свойства которого определяют научно-технический прогресс во многих секторах экономики. Ежегодно около 90 % добываемых титановых минералов используется в производстве пигментного диоксида титана. По запасам титана первое место в мире занимают страны СНГ, большая часть (60 %) сосредоточена в России.
В настоящее время существуют сернокислотный и хлорный методы вскрытия титанового сырья, которые были внедрены в середине двадцатого столетия. Данные способы являются энергозатратными, многостадийными и не соответствуют современным требованиям экологии. По сернокислотной технологии при производстве 1 тонны диоксида титана образуется 10 тонн гидролизной кислоты и 60 тонн загрязненных сточных вод. По хлорной технологии необходимо использовать только рутил (природный или синтетический), запасы которого в России исчерпаны.
Фторидный способ переработки титановых руд, получение пигментного диоксида титана — актуальная и перспективная задача. Приоритетным направлением считается безводная, безотходная и экономичная технология переработки ильменита с помощью фторидов аммония.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературно-аналитический раздел
1.1 Минералы титана
Титанаты железа. Различные титанаты железо встречается в природе в виде многочисленных минералов, имеющих общее название ильменитов и титаномагнетитов. К ильменитам, называемым также титанистыми железняками, относятся собственное ильменит, кричтонит, аризонит, гейкелит и другие минералы. К титаномагнетитам относится обширная группа минералов, представляющих собой иногда твердые растворы, а чаще - механические смеси ильменита и магнетита. Титаномагнетит (точнее, ильменито-агнетиты), встречаются как в виде механической смеси довольно крупных зерен ильменита и магнетита, так и в виде тонких прорастаний магнетита пластинками и ильменита.
Ильменит – минерал тригональной сингонии. По химическому составу он представляет собой соединение метатитаната железа (II) с оксидом железа (III), или гематитом, бертоллидного типа, то есть твердый раствор. Состав ильменита может быть представлен формулой mFeTiO3•nFe2O3, где m и n – переменные величины. Содержание титана в ильмените может колебаться (в зависимости от происхождения) от 25 до 35 %.
Ильменит встречается в виде толстотаблетчатых кристаллов, острых ромбоэдров, тонких пластинок или листочков, а также в виде отдельных зерен и включений. Цвет ильменита меняется от бурого до железно-черного. Ильменит обладает слабым полуметаллическим блеском. Излом его раковистый. Плотность от 4,5 до 5,0 г/см3; твердость по шкале Мооса от 5 до 6.
Кричтонит - минерал тригональной сингонии, представляет собой метод титанов железа (II)- FeTiO3. Содержит 31 - 33,5 % титана. Цвет кричтонита в массе чёрный. Плотностью 4,7 г /см3; твёрдость по шкале Мооса от 5 до 6.
Аризонит- минерал моноклинной сингонии. По химическому составу представляет собой метатитанат железа (III) - Fe2(TiO3)3. Содержит 35-36 % титана. Цвет аризонита темно-серый. Плотность 4 25 г/см3; твердость 5,5. Излом раковистый.
Гуйкилит - минерал тригональной сингонии. Это метатитанат магния - железа (Mg,Fe)TiO3. Хлеб цвет багряно- и коричнево - черный. Плотность 4 г/см3; твердость 6.
Диоксид титана TiО2 полиморфен, кристаллизуется в двух сингониях:
Брукит – в ромбической, рутил и анатаз – в тетрагональной, но последние различаются строением кристаллической решетки.
Рутил превышает анатаз по стабильности, плотности, твердости, показателю преломления, диэлектрической постоянной и обладает пониженной фотохимической активностью благодаря более плотной упаковке ионов в кристаллах. Анатаз переходит в рутил при 915 – 950 ?, полученный данным технологическим приемом рутил отличается высокой абразивностью и низкой дисперсностью.
Для получения диоксида титана рутильной формы вводят рутилизирующие добавки и зародыши.
Зародыши изготавливают обработкой гидратированного TiO2 раствором гидроксида натрия, с получением Na2Ti4O3. Тетратитанат натрия обрабатывают соляной кислотой – пептизируют продукт.
Зародыши вводятся перед прокаливанием. Стабилизаторы рутильной формы – Zn2+, Mg2+, Al3+, Sn2+, ионы SO42-, PO43- - анатазной. Малые количества соединений фосфора делают переход анатаза в рутил невозможным.
Примеси Fe, Cr, Ni, Mn в прокаленном при 1000 ? диоксиде титана проявляют свойство фототропии (при освещении он становится коричневым, в темноте вновь светлеет). Данное явление объясняется окислением примесных металлов в высшие оксиды вследствие выделения кислорода при освещении TiO2 с деформированной решеткой.
Высокая фотохимическая активность (характерна для анатаза) приводит к разрушению лакокрасочной пленки («меление») и выцветанию органических пигментов. Для снижения фотохимической активности проводят модифицирование поверхности частиц TiO2 гидроксидами алюминия, кремния или цинка.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Резниченко В.А., Шабалин Л.И. Титаномагнетиты, месторождения, металлургия, химическая технология. – М.: Наука, 1986 г.
2 Пат. 2182886 Российская Федерация. Способ разделения титана и железа / Гордиенко П.С., Усольцева Т.И., Гончарук В.К. – опубл. 27.05.02, Бюл. №15, 2002.
3 Пат. 2142414 Российская Федерация. Способ получения диоксида титана (варианты) / Гордиенко П.С., Бакеева Н.Г., Диденко Н.А., Пашнина Е.В., Гончарук В.К. – опубл. 10.12.99, Бюл. №34, 1999.
4 Пат. 21349249 Российская Федерация. Способ переработки титансодержащего сырья / Гордиенко П.С., Масленникова И.Г, Лапташ Н.М. – опубл. 10.07.05, Бюл. №19.
5 N.G. Bakeeva, P.S. Gordienko, and E.V. Pashnina. Preparation of High-Purity Titanium Salts from the System (NH4)2TiF6 – (NH4)3FeF6 – NH4F – H2O. Russian Journal of General Chemistry. 2009. Vol. 79. No. 1. Pp. 1 – 6.
6 Пат. 2144504 Российская Федерация. Способ разделения железа и титана / Гордиенко П.С., Лапташ Н.М., Гончарук В.К. – опубл. 20.01.00, Бюл. №2, 2000.
7 Н.М. Лапташ, М.Ф. Федотов, И.Г. Масленникова. Гидролиз летучего оксофторотитаната аммония по данным ЯМР 19F, 17O, 49Ti. Журнал структурной химии. 2004. Том 45. №1. С. 77 – 85.
8 Масленникова И.Г. Фторидные соединения титана и железа в процессе получения их оксидов.: Дисс. …канд.хим.наук. – Владивосток. 2002. – 156 с.
9 Андреев А.А., Дьяченко А.Н. Способ переработки титансодержащего сырья. Патент РФ 2365647. Опубликовано: 27.08.2009.
10 Михайлов М.М., Гордиенко П.С., Сенько И.В., Пашнина Е.В., Бакеева Н.Г., Диденко Н.А., Усольцева Т.И. Влияние технологии получения на оптические свойства и радиационную стойкость пигментов TiO2 (анатаз) // Изв. вузов. Физика. – 2001. –Т. 44. – №11.

Весь текст будет доступен после покупки