ტიტანის დიოქსიდი არის წყალში უხსნადი თეთრი ფხვნილი, ძირითადად, თეთრი საღებავი. ეს არის ძალიან საინტერესო ნივთიერება, პირველ რიგში, მისი ფართო გამოყენების გამო. ამიტომ, ტიტანის დიოქსიდის წარმოება გლობალური ინდუსტრიის მნიშვნელოვანი კომპონენტია.

ტიტანის დიოქსიდის წარმოება მსოფლიოში

2000-იანი წლების შუა პერიოდში მთელ მსოფლიოში გამოიყენებოდა 4,2 მილიონი ტონა ტიტანის დიოქსიდი. ამ ქიმიური ნივთიერების უმსხვილესი მწარმოებლები არიან აშშ და ჩინეთი. გარდა ამისა, დიდი ბაზრის წილებს იკავებს დიდი ბრიტანეთი, იაპონია და გერმანია.

ტიტანის დიოქსიდის წარმოებაში გამოიყენება ტიტანის შემცველი მადნები:

• რუტილები (ტიტანის დიოქსიდის შემცველობა – 93-96%);
• გამოვლინებებში (44-70%);
• ლეიკოქსენი (90%-მდე).

ტიტანის საბადოების უდიდესი საბადოები მდებარეობს აშშ-ში, ინდოეთში, ავსტრალიაში, ბრაზილიაში, სამხრეთ აფრიკასა და კენიაში.

ტიტანის დიოქსიდის გამოყენების სფეროები

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ტიტანის დიოქსიდი ფართოდ გამოიყენება სამრეწველო სექტორში. მისი უმსხვილესი მომხმარებლები მოიცავს:

• საღებავებისა და ლაქების მრეწველობა (საერთო მოხმარების 59%). ტიტანის დიოქსიდის პიგმენტის საშუალო წილი საღებავებში არის 25%;
• პლასტმასის წარმოება (20%);
• ქაღალდის წარმოება (13%). ტიტანის დიოქსიდი გამოიყენება პიგმენტად და თანდათან ცვლის კაოლინს.

ბუნებრივი რეზინის, ხელოვნური ბოჭკოების, კოსმეტიკური საშუალებების, ლინოლეუმის, თაბაშირისა და ცემენტის ნაღმტყორცნების წარმოება ტიტანის დიოქსიდის საერთო მოხმარების შედარებით მცირე ნაწილს შეადგენს.

ტიტანის დიოქსიდის წარმოება ილმენიტის გამოყენებით

მოდით განვიხილოთ ტიტანის დიოქსიდის წარმოება ილმენიტის გამოყენებით. მოხერხებულად შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ეტაპად:

1. ილმენიტის დაშლა გოგირდმჟავას გამოყენებით;
2. გამოყოფა ტიტანის სულფატის ხსნარში და უხსნად ნალექში – რკინის სულფატი;
3. ტიტანის სულფატის ნალექის ფილტრაცია, აორთქლება, კალცინაცია;
4. შემცირება მზა პროდუქტის მისაღებად – ტიტანის დიოქსიდი.

პირველ რიგში, ილმენიტი უნდა მომზადდეს გოგირდის მჟავასთან რეაგირებისთვის. ამ მიზნით მას აშრობენ ნარჩენი ტენიანობით არაუმეტეს 1%-მდე; შემდეგი, ის დაფქვა ენერგო-არაეფექტური ბურთიანი წისქვილების საშუალებით, რომლებიც მოიხმარენ ათეულობით და ასეულობით კილოვატს ენერგიას. პულვერიზაციის შემდეგ, ტიტანის კონცენტრატის ნაწილაკების დისპერსიული უნარი არ უნდა იყოს 0,056 მმ-ზე მეტი. ნებადართულია უფრო დიდი ნაწილაკების მცირე ნაწილი: ის შეადგენს მხოლოდ 0.1%-ს უწყვეტი პროცესისთვის და 2-5%-ს სერიული პროცესისთვის.

შემდეგი ეტაპი მოიცავს თითქმის ფხვნილი კონცენტრატის და კონცენტრირებული გოგირდმჟავას სპეციალურ რეაქტორებში გადატანას. სწორედ აქ იშლება ილმენიტი 200 °C ტემპერატურაზე.

ილმენიტის ძირითადი კომპონენტები – TiO2, FeO და Fe2O3 – რეაგირებენ გოგირდმჟავასთან. შედეგად წარმოიქმნება TiOSO4, FeSO4, Fe2(SO4)3 და წყალი და გამოიყოფა სითბო. თუმცა, გამომუშავებული სითბო ჯერ კიდევ არ არის საკმარისი ტემპერატურის შესანარჩუნებლად 200 °C-ზე; ამრიგად, პროცესი მოითხოვს დამატებით ენერგიის მოხმარებას გათბობისთვის.

დაფქული ილმენიტის სრული დაშლა მოითხოვს გოგირდმჟავას მაღალ მოხმარებას. დაშლის შემდეგ მიიღება სულფატის შენადნობი და მომწიფებას ერთიდან სამ საათამდე სჭირდება. დამწიფების და 70 °C-მდე გაგრილების შემდეგ, სულფატის შენადნობი იმავე რეაქტორში ირეცხება ოდნავ მჟავე წყლით, რაც იწვევს ტიტანის სულფატის ხსნარად გარდაქმნას. გაჟონვას რამდენიმე საათი სჭირდება.

შემდეგ, რკინის რკინა დაყვანილია შავი რკინით თუჯის და რკინის ფილებით; ტიტანის სულფატის ხსნარიდან ამოღებულია მექანიკური მინარევები; ხსნარები კრისტალიზდება და ცენტრიფუგირდება რკინის ვიტრიოლის ნარჩენების მოსაშორებლად. ამის შემდეგ ტარდება ვაკუუმური აორთქლება და კალცინაცია. გაციების შემდეგ მიღებული პიგმენტი იფქვება, იფუთება ჩანთებში და იგზავნება საბოლოო მომხმარებლისთვის.

მოდით შევაჯამოთ გოგირდმჟავას გამოყენებით ტიტანის დიოქსიდის წარმოების ამ მიდგომის უარყოფითი მხარეები:

• პროცესების მრავალსაფეხურიანი ბუნება და სირთულე;
• ენერგიის მაღალი მოხმარება;
• გოგირდის მჟავას გადაჭარბებული მოხმარება;
• დიდი რაოდენობით წარმოქმნილი ნარჩენები, ზოგიერთი მათგანი საშიშროებას წარმოადგენს (განზავებული ჰიდროლიზური გოგირდის მჟავა და რკინის ვიტრიოლი);
• ტიტანის ნედლეულის ნაწილი დაუმუშავებელი რჩება.

მორევის ფენის მოწყობილობების პერსპექტივები ტიტანის დიოქსიდის წარმოებაში ილმენიტის გამოყენებით

ჩამოთვლილი უარყოფითი მხარეები აქტუალურს ხდის ტიტანის დიოქსიდის წარმოების ეფექტურობის გაზრდის გზების ძიებას. ამასთან დაკავშირებით, ჩვენ ვთავაზობთ განხილვას ამ ტიპის დანერგვის შესაძლებლობა მორევის ფენის მოწყობილობები (AVS) ტექნოლოგიურ ხაზებში.

მორევის ფენის მოწყობილობა არის მრავალმხრივი მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ერთდროულად დაფქვა, შეურიოს, გაააქტიუროს და დააჩქაროს ქიმიური რეაქციები. როგორ გახდა შესაძლებელი ეს მრავალფეროვნება? პასუხის ნახვა შეგიძლიათ მოწყობილობის დიზაინის ანალიზით. მორევის ფენის მოწყობილობა შედგება მბრუნავი ელექტრომაგნიტური ველის ინდუქტორისგან, ინდუქტორის შიგნით მოთავსებული არამაგნიტური მასალისგან დამზადებული ოპერაციული კამერისგან და ფერომაგნიტური ნაწილაკებისგან რამდენიმე ათეულიდან რამდენიმე ასეულ ცალამდე. ფერომაგნიტური ნაწილაკების რაოდენობა და გეომეტრიული ზომების თანაფარდობა დამოკიდებულია ტექნოლოგიური პროცესის ტიპზე და შეიძლება განსხვავებული იყოს თითოეული ტექნოლოგიური პროცესისთვის.

ინდუქტორის გრაგნილზე ძაბვის გამოყენების შემდეგ, საოპერაციო პალატაში წარმოიქმნება მბრუნავი ელექტრომაგნიტური ველი და ამ ველის გავლენის ქვეშ, ფერომაგნიტური ნაწილაკები იწყებენ მოძრაობას და ეჯახებიან ერთმანეთს და ოპერაციული კამერის კედლებს. შედეგად, თითოეული ნაწილაკების ტრაექტორია რთული ხდება და ამ ტრაექტორიათა ნაკრები ქმნის მორევის ფენას. ამ მორევის ფენაში წარმოიქმნება მთელი რიგი პროცესები და ფენომენები, რომლებიც ხელსაყრელ გავლენას ახდენენ დამუშავებულ ნივთიერებებზე. მათ მოიცავს:

• ელექტრომაგნიტური ველის ეფექტი;
• ფერომაგნიტური ნაწილაკების ზემოქმედების ეფექტი;
• მაღალი ადგილობრივი წნევა;
• ულტრაბგერითი ვიბრაციები;
• კავიტაცია (თხევად გარემოში) და ა.შ.

შედეგად, ნივთიერებები, რომლებიც შედის AVS საოპერაციო პალატაში, დაფქვა, შერეულია და იძენს ახალ თვისებებს. და ქიმიური რეაქციები აჩქარებულია ათჯერ და ასჯერ. AVS-ის გამოყენება გონივრულია ილმენიტის კონცენტრატის დაფქვის აუცილებლობის, მისი ქიმიური ურთიერთქმედების გოგირდის მჟავასთან და ტიტანის დიოქსიდის წარმოების ხანგრძლივი ხანგრძლივობიდან გამომდინარე.

ტიტანის დიოქსიდის წარმოება AVS-ის გამოყენებით – ექსპერიმენტის შედეგები

ექსპერიმენტისთვის აიღეს ილმენიტის კონცენტრატის ორი ნიმუში, რომელთა წონა 150 გრამი იყო. ეს ნიმუშები დაფქვა AVS-100 მორევის ფენის მოწყობილობის საოპერაციო პალატაში 40 და 60 წამის განმავლობაში შესაბამისად. დამუშავების შემდეგ, ორივე ნიმუში იძულებით გადაიტანეს საცერში. შედეგები ნაჩვენებია ცხრილში 1.

ცხრილი 1 – ილმენიტის კონცენტრატის დაფქვის შედეგები AVS-100 მორევის ფენის მოწყობილობაში

საწყისი ნიმუში, მმ	Sieve (უჯრედი), მმ	ნიმუში No1 (დამუშავება 40 წმ), % დარჩენილი საცერზე	ნიმუში No2 (60 წმ დამუშავება), % დარჩენილი საცერზე
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-ზე ნაკლები	97.6	99.5

როგორც მიღებული მონაცემებიდან ჩანს, ნიმუშის ეფექტური დაფქვისთვის საკმარისია მხოლოდ ორმოცი წამის დამუშავება.

დაფქვის შემდეგ ნიმუშები დაიშალა გოგირდმჟავაში. დაშლას დამუშავებას რამდენიმე წამი დასჭირდა. ამის შემდეგ, ისინი განზავდნენ წყლით საჭირო კონცენტრაციამდე, მოწყობილობის საოპერაციო კამერიდან ნიმუშების ამოღების გარეშე.

მორევის ფენის მოწყობილობების უპირატესობები ტიტანის დიოქსიდის წარმოებაში

ტიტანის დიოქსიდის წარმოების პროცესში AVS გამოყენებას შემდეგი უპირატესობები აქვს:

• რამდენიმე პროცესის ერთობლიობა, რომელიც შეიძლება განხორციელდეს AVS-ის საოპერაციო პალატაში: ილმენიტის კონცენტრატის დაფქვა, დაშლა გოგირდმჟავასთან, განზავება წყლით. ეს ნიშნავს, რომ AVS ცვლის ქარხნებსა და რეაქტორებს, რაც ხელს უწყობს ტექნოლოგიური ხაზის ზომის შემცირებას და მას იკავებს იატაკის სივრცის შემცირებას.
• ტიტანის დიოქსიდის მიღების პროცესის დაჩქარება მოწყობილობის საოპერაციო პალატაში გამაძლიერებელი ფაქტორების გამო. ილმენიტის დაშლის რეაქცია გოგირდის მჟავასთან მიმდინარეობს რამდენიმე წამში.
• გოგირდმჟავას დიდი დანაზოგი ხელსაწყოს საოპერაციო პალატაში ქიმიური რეაქციების უფრო სწრაფი და სრული კურსის გამო.
• ელექტროენერგიის დაზოგვა. ბურთის წისქვილებთან შედარებით, AVS არ მოიხმარს დიდ ენერგიას (4,5–9,5 კვტ, მოდელის მიხედვით).
• AVS არ საჭიროებს სპეციალურ კვარცხლბეკებს ინსტალაციისთვის და ადვილად ინტეგრირდება არსებულ ტექნოლოგიურ ხაზებში წისქვილის ან რეაქტორების ნაცვლად.

იმისათვის, რომ მიიღოთ რჩევა ჩვენი ტექნიკური პროფესიონალებისგან ტიტანის დიოქსიდის წარმოების ტექნოლოგიურ ხაზებში AVS-ის დანერგვასთან დაკავშირებით, გთხოვთ, გამოიყენოთ ვებსაიტის შესაბამის განყოფილებაში მოცემული ზოგიერთი საკონტაქტო ინფორმაცია.