Titan dioksid suda həll olunmayan ağ tozdur, əsasən ağ boyadır. Bu, ilk növbədə, geniş tətbiqinə görə çox maraqlı bir maddədir. Buna görə titan dioksid istehsalı qlobal sənayenin mühüm tərkib hissəsidir.

Dünyada titan dioksid istehsalı

2000-ci illərin ortalarında dünyada 4,2 milyon ton titan dioksid istifadə edilmişdir. Bu kimyəvi maddənin ən böyük istehsalçıları ABŞ və Çindir. Bundan əlavə, böyük bazar payları Böyük Britaniya, Yaponiya və Almaniya tərəfindən tutulur.

Titan dioksid istehsalı titan tərkibli filizlərdən istifadə edir:

• rutillər (titan dioksid tərkibi – 93-96%);
• təzahürlərdə (44-70%);
• leykoksinlər (90%-ə qədər).

Titan filizlərinin ən böyük yataqları ABŞ, Hindistan, Avstraliya, Braziliya, Cənubi Afrika və Keniyada yerləşir.

Titan dioksidin tətbiqi sahələri

Daha əvvəl qeyd etdiyimiz kimi, titan dioksid sənaye sektorunda geniş istifadə olunur. Onun ən böyük istifadəçilərinə aşağıdakılar daxildir:

• boya və lak sənayesi (ümumi istifadənin 59%-i). Boyalarda titan dioksid piqmentinin orta nisbəti 25% -dir;
• plastik istehsalı (20%);
• kağız istehsalı (13%). Titan dioksid piqment kimi istifadə olunur və tədricən kaolini əvəz edir.

Təbii rezin, süni liflər, kosmetika, linoleum, plasterlər və sement məhlullarının istehsalı titan dioksidin ümumi istifadəsinin nisbətən kiçik bir hissəsini təşkil edir.

İlmenitdən istifadə edərək titan dioksid istehsalı

İlmenitdən istifadə edərək titan dioksid istehsalını müzakirə edək. Rahatlıqla bir neçə mərhələyə bölmək olar:

1. sulfat turşusu istifadə edərək ilmenitin parçalanması;
2. titan sulfat məhluluna və həll olunmayan çöküntüyə ayrılması – dəmir sulfat;
3. titan sulfat çöküntüsünün filtrasiyası, buxarlanması, kalsinasiyası;
4. hazır məhsul əldə etmək üçün azaldılması – titan dioksid.

Birincisi, ilmenit sulfat turşusu ilə reaksiya vermək üçün hazırlanmalıdır. Bu məqsədlə, 1% -dən çox olmayan qalıq rütubətə qədər qurudulur; daha sonra onlarla və yüzlərlə kilovat enerji sərf edən enerjiyə qənaətcil olmayan bilyalı dəyirmanlar vasitəsilə üyüdülür. Toz halına salındıqdan sonra titan konsentrat hissəciklərinin dispersiya qabiliyyəti 0,056 mm-dən çox olmamalıdır. Daha böyük hissəciklərin kiçik bir hissəsinə icazə verilir: davamlı proses üçün yalnız 0,1% və toplu proses üçün 2-5% təşkil edir.

Növbəti mərhələ demək olar ki, toz halında olan konsentratın və konsentratlaşdırılmış sulfat turşusunun xüsusi reaktorlara verilməsini nəzərdə tutur. Burada ilmenit 200 °C temperaturda parçalanır.

İlmenitin əsas komponentləri – TiO2, FeO və Fe2O3 – sulfat turşusu ilə reaksiya verir. Nəticədə TiOSO4, FeSO4, Fe2(SO4)3 və su əmələ gəlir və istilik ayrılır. Bununla belə, yaranan istilik hələ də temperaturu 200 ° C-də saxlamaq üçün kifayət deyil; beləliklə, proses istilik üçün əlavə enerji sərfiyyatı tələb edir.

Torpaq ilmenitinin tam parçalanması sulfat turşusunun yüksək istehlakını tələb edir. Parçalandıqdan sonra bir sulfat ərintisi əldə edilir və yetişməsi bir saatdan üç saata qədər davam edir. Yetişmə və 70 °C-ə qədər soyuduqdan sonra, eyni reaktordakı sulfat ərintisi bir qədər turşulaşdırılmış su ilə yuyulur, bu da titan sulfatın məhlula çevrilməsinə səbəb olur. Yuyulması bir neçə saat çəkir.

Daha sonra, dəmir dəmir çuqun və dəmir qırıntıları vasitəsilə qara dəmirə çevrilir; mexaniki çirklər titan sulfat məhlulundan çıxarılır; dəmir vitriol qalıqlarını çıxarmaq üçün məhlullar kristallaşdırılır və sentrifuqa edilir. Bundan sonra vakuum buxarlanma və kalsinasiya aparılır. Alınan piqment soyuduqdan sonra üyüdülür, torbalara yığılır və son istifadəçiyə göndərilir.

Kükürd turşusundan istifadə edərək titan dioksid istehsalına bu yanaşmanın çatışmazlıqlarını ümumiləşdirək:

• proseslərin çoxmərhələli xarakteri və mürəkkəbliyi;
• yüksək enerji istehlakı;
• həddindən artıq sulfat turşusu istehlakı;
• böyük miqdarda əmələ gələn tullantılar, bəziləri təhlükə yarada bilər (seyreltilmiş hidrolitik sulfat turşusu və dəmir vitriol);
• titan xammalının bir hissəsi işlənməmiş qalır.

İlmenitdən istifadə edərək titan dioksid istehsalında burulğan təbəqəsi cihazlarının perspektivləri

Sadalanan çatışmazlıqlar titan dioksid istehsalının səmərəliliyini artırmaq yollarını axtarmağı aktual edir. Bununla əlaqədar olaraq, biz bu cür tətbiqin mümkünlüyünü müzakirə etməyi təklif edirik vorteks qat cihazları (AVS) texnoloji xətlərdə.

Burulğan təbəqəsi cihazı eyni vaxtda üyüdə, qarışdıra, aktivləşdirə və kimyəvi reaksiyaları sürətləndirə bilən çox yönlü avadanlıqdır. Bu çox yönlülük necə mümkün oldu? Cavab cihazın dizaynını təhlil etməklə tapıla bilər. Burulğan təbəqəsi qurğusu fırlanan elektromaqnit sahəsinin indüktöründən, induktorun içərisinə yerləşdirilmiş qeyri-maqnit materialdan hazırlanmış əməliyyat kamerasından və bir neçə onlarla bir neçə yüz ədədə qədər miqdarda olan ferromaqnit hissəciklərindən ibarətdir. Ferromaqnit hissəciklərinin miqdarı və həndəsi ölçü nisbəti texnoloji prosesin növündən asılıdır və hər bir texnoloji proses üçün fərqli ola bilər.

İndüktör sarımına gərginlik tətbiq edildikdən sonra əməliyyat kamerasında fırlanan elektromaqnit sahəsi yaranır və bu sahənin təsirindən ferromaqnit hissəciklər bir-biri ilə və əməliyyat kamerasının divarları ilə hərəkət etməyə və toqquşmağa başlayır. Nəticədə hər bir hissəciyin trayektoriyası mürəkkəbləşir və bu trayektoriyaların toplusu burulğan təbəqəsini əmələ gətirir. Bu burulğan qatında emal olunmuş maddələrə əlverişli təsir göstərən bir sıra proseslər və hadisələr yaranır. Bunlara daxildir:

• elektromaqnit sahəsinin təsiri;
• ferromaqnit hissəciklərinin təsir effektləri;
• yüksək yerli təzyiq;
• ultrasəs vibrasiyası;
• kavitasiya (maye mühitdə) və s.

Nəticədə, AVS əməliyyat kamerasına daxil olan maddələr üyüdülür, qarışdırılır və yeni xüsusiyyətlər alır. Kimyəvi reaksiyalar isə on və yüz dəfə sürətlənir. AVS-nin istifadəsi ilmenit konsentratını üyütmək ehtiyacına, onun sulfat turşusu ilə kimyəvi qarşılıqlı əlaqəsinə və titan dioksid istehsalının uzun müddətinə əsaslanaraq ağlabatan görünür.

AVS istifadə edərək titan dioksidin istehsalı — Təcrübə nəticələri

Təcrübə üçün hər birinin çəkisi 150 qram olan iki ilmenit konsentrat nümunəsi götürülüb. Bu nümunələr müvafiq olaraq 40 və 60 saniyə ərzində AVS-100 burulğan lay qurğusunun iş kamerasında torpaqlanmışdır. Emaldan sonra hər iki nümunə ələkdən keçirildi. Nəticələr Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

Cədvəl 1 – AVS-100 burulğan qatı cihazında ilmenit konsentratının üyüdülməsinin nəticələri

Əldə edilmiş məlumatlardan göründüyü kimi, nümunənin səmərəli üyüdülməsi üçün yalnız qırx saniyəlik emal kifayətdir.

Taşlamadan sonra nümunələr sulfat turşusunda parçalandı. Parçalanma prosesi bir neçə saniyə çəkdi. Bundan sonra, nümunələri cihazın əməliyyat kamerasından çıxarmadan, lazımi konsentrasiyaya qədər su ilə seyreltdilər.

Titan dioksid istehsalında burulğan təbəqəsi cihazlarının üstünlükləri

Titan dioksid istehsalı prosesində AVS-nin tətbiqi aşağıdakı üstünlüklərə malikdir:

• AVS-nin əməliyyat kamerasında həyata keçirilə bilən bir neçə prosesin birləşməsi: ilmenit konsentratının üyüdülməsi, sulfat turşusu ilə parçalanması, su ilə seyreltilməsi. Bu o deməkdir ki, AVS dəyirmanları və reaktorları əvəz edir, bu da texnoloji xəttin ölçüsünü və onun tutduğu yer sahəsini azaltmağa kömək edir.
• Cihazın iş kamerasında gücləndirici amillər hesabına titan dioksidin alınması prosesinin sürətləndirilməsi. İlmenitin parçalanmasının sulfat turşusu ilə reaksiyası bir neçə saniyə ərzində davam edir.
• Cihazın əməliyyat kamerasında kimyəvi reaksiyaların daha sürətli və tam gedişi sayəsində böyük sulfat turşusuna qənaət.
• Elektrik enerjisinə qənaət. Bilyalı dəyirmanlarla müqayisədə AVS çox güc sərf etmir (modeldən asılı olaraq 4,5–9,5 kVt).
• AVS quraşdırma üçün heç bir xüsusi postament tələb etmir və dəyirman və ya reaktor əvəzinə mövcud texnoloji xətlərə asanlıqla inteqrasiya olunur.

Titan dioksid istehsalı üçün texnoloji xətlərdə AVS-nin tətbiqi ilə bağlı texniki mütəxəssislərimizdən məsləhət almaq üçün, lütfən, müvafiq veb-sayt bölməsində olan bəzi əlaqə məlumatlarından istifadə edin.