Северский технол. институт НИЯУ МИФИ

В. А. Карелин, профессор, e-mail: vladimir@seversk.tomsknet.ru;

Е. Н. Микуцкая, ст. преподаватель.

Проведен краткий обзор промышленных технологий переработки титансодержащих концентратов. Показаны недостатки существующих схем производства титана и обоснована необходимость разработки принципиально новой фторидной технологии. Описаны реакции, протекающие при фторировании рутилового концентрата элементным фтором, и выполнено термодинамическое исследование процесса с использованием компьютерной программы ASTRA. Показано, что с термодинамической точки зрения процесс фторирования не имеет ограничений. Исследована зависимость изменения массовой концентрации тетрафторида титана в продуктах реакции от температуры процесса и обоснован выбор оптимального избытка элементного фтора. Определен равновесный состав продуктов фторирования рутилового концентрата при выбранном избытке фтора. Описаны основные стадии процесса и изучены его кинетические особенности. Определены факторы, влияющие на скорость фторирования. Математическая обработка результатов исследований показала, что для описания кинетики фторирования необходимо использовать уравнение Яндера. Установлено, что процесс лимитируется диффузионными факторами — подводом фторирующего реагента к поверхности твердого материала. Определена энергия активации процесса фторирования. Обсуждены условия проведения процесса на промышленном оборудовании.

1. Коровин С. С., Зимина Г. В., Резник А. М. и др. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. В 3 кн. Кн. II / под ред. С. С. Коровина. — М. : МИСИС, 1997. — 376 с.
2. Summary of Emerging Low Cost Titanium Technologies. For US Dept. of Energy / Oak Ridge National laboratory. — EHK Technologies, January 2004. Available at : http://engine-materials.ornl.gov/Kraft-Titanium-2.pdf
3. Зеликман А. Н. Металлургия тугоплавких редких металлов. — М. : Металлургия, 1986. — 440 с.
4. Парфенов О. Г., Пашков Г. Л. Проблемы современной металлургии титана / под ред. А. Д. Михнева. — Новосибирск : СО РАН, 2008. — 279 с.
5. Карелин В. А., Карелин А. И. Фторидная технология переработки концентратов редких металлов. — Томск : НТЛ, 2004. — 184 с.
6. Пат. № 2298589 РФ. Способ получения вещества, выбранного из ряда: бор, фосфор, кремний и редкие тугоплавкие металлы / Карелин А. И., Карелин В. А., Казимиров В. А., приор. 25.04.2005. Государственный реестр изобретений РФ. 10.05.2007.
7. Синярев Г. Б., Ватолин Н. А., Трусов Б. Г., Моисеев Г. К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. — М. : Наука, 1986. — 261 с.
8. Щербаков В. И., Зуев В. А., Парфенов А. В. Кинетика и механизм фторирования соединений урана, плутония и нептуния фтором и галогенфторидами. — М. : Энергоатомиздат, 1985. — 127 с.
9. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. — М. : Химия, 1969. — 622 с.
10. Копырин А. А., Карелин А. И., Карелин В. А. Технология производства и радиохимической переработки ядерного топлива. — М. : ЗАО «Издательство Атомэнергоиздат», 2006. — 576 с.
11. Галкин Н. П., Судариков Б. Н., Верятин У. Д. и др. Технология урана. — М. : Атомиздат, 1964. — 398 с.