Titan dioksidi suvda erimaydigan oq kukun, asosan oq bo’yoqdir. Bu, birinchi navbatda, keng qo’llanilishi tufayli juda qiziqarli moddadir. Shuning uchun titan dioksidi ishlab chiqarish global sanoatning muhim tarkibiy qismidir.

Dunyoda titan dioksidi ishlab chiqarish

2000-yillarning o’rtalarida butun dunyo bo’ylab 4,2 million tonna titan dioksidi ishlatilgan. Ushbu kimyoviy moddalarning eng yirik ishlab chiqaruvchilari AQSh va Xitoydir. Bundan tashqari, katta bozor ulushlarini Buyuk Britaniya, Yaponiya va Germaniya egallaydi.

Titan dioksidi ishlab chiqarishda titan o’z ichiga olgan rudalardan foydalaniladi:

• rutillar (titan dioksidi miqdori – 93-96%);
• ko’rinishlarda (44-70%);
• leykoksinlar (90% gacha).

Titan rudalarining eng yirik konlari AQSh, Hindiston, Avstraliya, Braziliya, Janubiy Afrika va Keniyada joylashgan.

Titan dioksidini qo’llash sohalari

Yuqorida aytib o’tganimizdek, titanium dioksidi sanoat sohasida keng qo’llaniladi. Uning eng katta foydalanuvchilari orasida:

• bo’yoq va lak sanoati (umumiy foydalanishning 59%). Bo’yoqlarda titanium dioksid pigmentining o’rtacha ulushi 25% ni tashkil qiladi;
• plastmassa ishlab chiqarish (20%);
• qog’oz ishlab chiqarish (13%). Titan dioksidi pigment sifatida ishlatiladi va asta-sekin kaolin o’rnini bosadi.

Tabiiy kauchuk, sun’iy tolalar, kosmetika, linoleum, plasterlar va tsement ohaklarini ishlab chiqarish titanium dioksidning umumiy foydalanishning nisbatan kichik qismini tashkil qiladi.

Ilmenit yordamida titan dioksidi ishlab chiqarish

Keling, ilmenit yordamida titan dioksidi ishlab chiqarishni muhokama qilaylik. Uni qulay tarzda bir necha bosqichlarga bo’lish mumkin:

1. sulfat kislota yordamida ilmenitning parchalanishi;
2. titan sulfat eritmasi va erimaydigan cho’kma – temir sulfatga ajratish;
3. titan sulfat cho’kmasini filtrlash, bug’lash, kalsinlash;
4. tayyor mahsulotni olish uchun kamaytirish – titan dioksidi.

Birinchidan, ilmenitni sulfat kislota bilan reaksiyaga kirishga tayyorlash kerak. Buning uchun u 1% dan ko’p bo’lmagan qoldiq namlikgacha quritiladi; keyin u o’nlab va yuzlab kilovatt quvvat sarflaydigan energiya tejamkor sharli tegirmonlar yordamida maydalanadi. Pulverizatsiyadan keyin titan kontsentrati zarralarining tarqalish qobiliyati 0,056 mm dan oshmasligi kerak. Kattaroq zarrachalarning kichik ulushiga ruxsat beriladi: u uzluksiz jarayon uchun atigi 0,1% va partiyaviy jarayon uchun 2-5% ni tashkil qiladi.

Keyingi bosqich deyarli kukunli konsentrat va konsentrlangan sulfat kislotani maxsus reaktorlarga berishni o’z ichiga oladi. Bu erda ilmenit 200 ° C haroratda parchalanadi.

Ilmenitning asosiy komponentlari – TiO2, FeO va Fe2O3 – sulfat kislota bilan reaksiyaga kirishadi. Natijada TiOSO4, FeSO4, Fe2(SO4)3 va suv hosil bo’lib, issiqlik ajralib chiqadi. Biroq, hosil bo’lgan issiqlik hali ham haroratni 200 ° C darajasida ushlab turish uchun etarli emas; shunday qilib, jarayon isitish uchun qo’shimcha energiya sarfini talab qiladi.

Tuproqli ilmenitning to’liq parchalanishi sulfat kislotaning yuqori iste’molini talab qiladi. Parchalanishdan so’ng sulfat qotishmasi olinadi va pishishi uchun bir soatdan uch soatgacha davom etadi. Pishganidan va 70 ° C ga qadar sovutilgandan so’ng, xuddi shu reaktordagi sulfat qotishmasi ozgina kislotali suv bilan yuviladi, bu titanium sulfatning eritmaga aylanishiga olib keladi. Yuvish bir necha soat davom etadi.

Keyinchalik, temir temir quyma temir va temir qo’shimchalari yordamida temir temirga qaytariladi; titanium sulfat eritmasidan mexanik aralashmalar chiqariladi; Temir vitriol qoldiqlarini olib tashlash uchun eritmalar kristallanadi va santrifüj qilinadi. Shundan so’ng vakuumli bug’lanish va kalsinatsiya amalga oshiriladi. Sovutgandan so’ng, olingan pigment maydalanadi, qoplarga o’raladi va oxirgi foydalanuvchiga yuboriladi.

Keling, sulfat kislota yordamida titan dioksidi ishlab chiqarishga ushbu yondashuvning kamchiliklarini umumlashtiramiz:

• jarayonlarning ko’p bosqichli tabiati va murakkabligi;
• yuqori energiya iste’moli;
• haddan tashqari sulfat kislota iste’moli;
• ko’p miqdorda hosil bo’lgan chiqindilar, ularning ba’zilari xavf tug’diradi (suyultirilgan gidrolitik sulfat kislota va temir vitriol);
• titan xom ashyosining bir qismi qayta ishlanmagan holda qoladi.

Ilmenit yordamida titan dioksidi ishlab chiqarishda vorteks qatlami qurilmalarining istiqbollari

Sanab o’tilgan kamchiliklar titanium dioksidi ishlab chiqarish samaradorligini oshirish yo’llarini izlashga majbur qiladi. Shu munosabat bilan biz ushbu turdagi joriy etish imkoniyatini muhokama qilishni taklif qilamiz vorteks qatlami qurilmalari (AVS) texnologik liniyalarda.

Vorteks qatlami qurilmasi bir vaqtning o’zida maydalash, aralashtirish, faollashtirish va kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtirishi mumkin bo’lgan ko’p qirrali uskunadir. Bu ko’p qirralilik qanday mumkin bo’ldi? Javobni qurilma dizaynini tahlil qilish orqali topish mumkin. Vorteks qatlami qurilmasi aylanadigan elektromagnit maydon induktoridan, induktor ichiga joylashtirilgan magnit bo’lmagan materialdan tayyorlangan ish kamerasidan va bir necha o’ndan bir necha yuz donagacha bo’lgan miqdorda ferromagnit zarralardan iborat. Ferromagnit zarrachalarning miqdori va geometrik o’lchamlari nisbati texnologik jarayonning turiga bog’liq va har bir texnologik jarayon uchun har xil bo’lishi mumkin.

Induktor o’rashiga kuchlanish kiritilgandan so’ng, ishlaydigan kamerada aylanadigan elektromagnit maydon paydo bo’ladi va bu maydon ta’sirida ferromagnit zarralar harakatlana boshlaydi va bir-biri bilan va ish kamerasi devorlari bilan to’qnashadi. Natijada, har bir zarrachaning traektoriyasi murakkablashadi va bu traektoriyalar to’plami girdob qatlamini hosil qiladi. Bu girdob qatlamida qayta ishlangan moddalarga ijobiy ta’sir ko’rsatadigan bir qator jarayonlar va hodisalar yuzaga keladi. Bularga quyidagilar kiradi:

• elektromagnit maydon ta’siri;
• ferromagnit zarralarning zarba ta’siri;
• yuqori mahalliy bosim;
• ultratovush tebranishlari;
• kavitatsiya (suyuq muhitda) va boshqalar.

Natijada, AVS ish kamerasiga kiradigan moddalar maydalanadi, aralashtiriladi va yangi xususiyatlarni oladi. Va kimyoviy reaktsiyalar o’n va yuz barobar tezlashadi. AVS dan foydalanish ilmenit konsentratini maydalash zarurati, uning sulfat kislota bilan kimyoviy o’zaro ta’siri va titanium dioksid ishlab chiqarishning uzoq davom etishi asosida oqilona ko’rinadi.

AVS yordamida titan dioksidi ishlab chiqarish – Tajriba natijalari

Tajriba uchun har biri 150 gramm og’irlikdagi ilmenit konsentratidan ikkita namuna olindi. Ushbu namunalar mos ravishda 40 va 60 soniya davomida AVS-100 vorteks qatlami qurilmasining ish kamerasida maydalangan. Qayta ishlashdan keyin ikkala namuna ham elakdan o’tkazildi. Natijalar 1-jadvalda keltirilgan.

1-jadval – AVS-100 vorteks qatlami qurilmasida ilmenit konsentratini maydalash natijalari

Dastlabki namuna, mm	Elak (hujayra), mm	Namuna No1 (40 s ishlov berish), elakda % qolgan	Namuna No2 (60 s ishlov berish), elakda % qolgan
4.4	0.2	0.1	0.0
30.5	0.1	0.4	0.1
63.6	0.05	1.9	0.4
1.5	0.05 dan kam	97.6	99.5

Olingan ma’lumotlardan ko’rinib turibdiki, namunani samarali silliqlash uchun atigi qirq soniya ishlov berish kifoya qiladi.

Silliqlashdan keyin namunalar sulfat kislotada parchalanadi. Parchalanish jarayoni bir necha soniya davom etdi. Shundan so’ng, ular qurilmaning ish kamerasidan namunalarni olib tashlamasdan, kerakli konsentratsiyaga suv bilan suyultirildi.

Titan dioksidi ishlab chiqarishda vorteks qatlami qurilmalarining afzalliklari

Titan dioksidini ishlab chiqarish jarayonida AVSni qo’llash quyidagi afzalliklarga ega:

• AVS ning ish kamerasida amalga oshirilishi mumkin bo’lgan bir nechta jarayonlarning kombinatsiyasi: ilmenit konsentratini maydalash, sulfat kislota bilan parchalash, suv bilan suyultirish. Bu shuni anglatadiki, AVS tegirmonlar va reaktorlar o’rnini bosadi, bu texnologik liniya hajmini va u egallagan maydonni kamaytirishga yordam beradi.
• Qurilmaning ish kamerasida kuchayuvchi omillar tufayli titan dioksidini olish jarayonining tezlashishi. Ilmenitning sulfat kislota bilan parchalanishi reaktsiyasi bir necha soniya ichida davom etadi.
• Qurilmaning ish kamerasida kimyoviy reaktsiyalarning tezroq va to’liq borishi tufayli sulfat kislotaning katta tejalishi.
• Elektr energiyasini tejash. Bilyali tegirmonlar bilan solishtirganda, AVS ko’p quvvat iste’mol qilmaydi (modelga qarab 4,5-9,5 kVt).
• AVS o’rnatish uchun maxsus tayanchlarni talab qilmaydi va tegirmon yoki reaktorlar o’rniga mavjud texnologik liniyalarga osongina birlashtiriladi.

Titan dioksidi ishlab chiqarish uchun texnologik liniyalarda AVSni joriy qilish bo’yicha texnik mutaxassislarimizdan maslahat olish uchun veb-saytning tegishli bo’limida joylashgan ba’zi aloqa ma’lumotlaridan foydalaning.