В хлораторе типа шахтной печи (ШП) процесс хлорирования осуществляется непрерывно и без расхода электроэнергии. Хлоратор состоит из стального корпуса, обклеенного изнутри диабазовой плиткой. В верхней части корпус футерован шамотным кирпичом, а в зоне более высокой температуры, в нижней и конусной части — графитовыми плитками. Верхняя часть перекрыта сводом, на котором смонтированы автоматическое загрузочное устройство (золотниковый питатель) для подачи брикетов и люк взрывного клапана. Парогазовая смесь из хлоратора через патрубок поступает в конденсационную систему. В нижней части хлоратора расположены фурмы, подающие газообразный хлор. Кессоны предназначены для водяного охлаждения конусной части хлоратора. Непрерывная автоматизированная выгрузка непрохлорированного остатка (огарка) ведётся разгрузочным шнеком в герметично прикрепленный кюбель, который заменяют по мере его заполнения.

Рисунок 2 - Схема шахтного хлоратора 1-водоохлаждаемый конус;  2-фурма;  3-хлорный коллектор;  4-корпус хлоратора;  5-водоохлаждаемый свод;  6-загрузочный бункер;  7-питатель;  8-редуктор;  9-электродвигатель;  10-кюбель для огарка;  11-разгрузочный шнек

Уровень шихты в хлораторе поддерживают 1,5–3,5 м. При высокой скорости потока хлора происходит расслаивание шихты две зоны: мелкие частицы брикетов и частицы непрохлорированного остатка образуют в верхней зоне псевдосжижженный слой. Загружаемые брикеты попадают в него и нагреваются горячими газами из нижней зоны до 500–700 °С. Пылевидные частицы из кипящего слоя с парогазовой смесью поступают в систему конденсации.

Подогретые брикеты опускаются в нижнюю зону активного хлорирования по мере выгрузки огарка. Здесь связывается основное количество хлора и выделяется тепло вследствие реакций хлорирования и горения углерода. Брикеты сгорают, разваливаются, и мелкие частицы выносятся в верхний кипящий слой. Крупные части брикетов опускаются на дно реактора, в фурменной зоне теряют часть тепла на нагрев хлора, и непрерывно выгружаются. Температура процесса 900–1000 °С, а на выходе из хлоратора 600— 900°С, поэтому основная часть хлоридов находится в газообразном и парообразном виде.

Благодаря непрерывной выгрузке огарка брикетированная шихта непрерывно движется вниз с большой скоростью. Подвижностью шихты обеспечивается:

- высокая удельная производительность хлоратора 20-25 т/(м³*сутки);

- регулирование температурного режима, изменяя количество подаваемого хлора, загружаемых брикетов и выгружаемого непрохлорированного остатка;

- упрощается процесс хлорирования и облегчается его автоматизация.

Извлечение титана в тетрахлорид примерно 93%. Основные потери титана связаны с выносом шихты с парогазовой смесью и вторичным окислением TiCI₄, и составляют 6—7 %. С огарком выводится около 1 % титана.

Хлорирование в кипящем слое

Хлораторы кипящего слоя представляют собой два вида:

- шахтную печь круглого или овального сечения с керамическими газораспределительными решетками;

- конусные реакторы с фурменным газораспределением.

Выгрузка огарка в них ведется непрерывно в боковой части на уровне верхнего слоя шихты. При работе с кипящим слоем очень важна его гомогенность (однородность), когда в каждой точке объема слоя сохраняется постоянная концентрация двуокиси титана и углерода. В реакторе кипящего слоя можно перерабатывать сырье с высоким содержанием кремния, которое нельзя хлорировать в расплавном хлораторе, т.к. SiO₂ увеличивает вязкость расплава.

Печи КС используют за рубежом для хлорирования рутила, содержащего более 96% TiO₂. При этом шихта, унесенная из реактора, улавливается в циклонах и возвращается в слой, что дает возможность регулировать тепловую работу реактора.

К недостаткам реактора кипящего слоя можно отнести необходимость переделов окатывания или гранулирования, что повышает капитальные вложения.

Контрольные вопросы

1 Зачем диоксид титана переводят в хлорид?

2 Преимущества хлорной металлургии.

3 Зачем нужен углерод при хлорировании титановых шлаков?

4 В чём принципиальная разница видов хлораторов?

5 Что способствует дополнительному хлорированию шлаков в расплаве?

6 Зачем нужна дозировка порошковой шихты?

7 Зачем коксовать брикеты?

8 Есть ли дозировка перед загрузкой в ШП?

9 Объяснить понятие кипящего или псевдосжижженного слоя.

10 Что такое: фурма, лётка, кессон, кюбель, шнек, термопара, ШП, ПГС, КС, ?