В этом варианте брикеты шихты хлорируют в шахтном хлораторе непрерывного действия. Для приготовления брикетов компоненты шихты (измельченные титановый шлак и нефтяной кокс) смешивают, к смеси добавляют связку (сульфитно-целлюлозный щелок, каменноугольный или нефтяной пек). Смесь прессуют на вальцевых прессах в подушкообразные брикеты размером 50×40х35 мм. С целью повышения прочности и удаления летучих составляющих брикеты прокаливают без доступа воздуха при 850-950 °С в прокалочных печах периодического или непрерывного действия. В шихту вводят примерно 20-25 % кокса.
Шахта хлоратора (внутренний диаметр 1,8, высота 10 м) футерована динасовым и плотным шамотным кирпичом. Брикеты подаются из бункера через золотниковый питатель, остаток выгружается шнеком или золотниковым устройством. Фурмы подачи хлора расположены на высоте ~2 м от выгрузки. Хлорирование проводят при 950-1000 °С.
В печах подобного типа можно хлорировать шлаки с низким суммарным содержанием СаО и MgO (не выше 4-5 %). При более высоком содержании образующиеся жидкие хлориды CaCL2 и MgCl2 приводят к слипанию брикетов и нарушению схода шихты вдоль шахты печи.
Расход хлора составляет 0,85-0,9 т на 1т тетрахлорида титана, что выше теоретического расхода (~0,75 т хлора) вследствие затрат хлора на хлорирование соединений примесей. В хлоратор подается анодный газ магниевых электролизеров, содержащий ~85-90% хлора или испаренный хлор из цистерн с жидким хлором.
При температурах 900-1000 °С хлорирование брикетов протекает во внешнедиффузионной области, т.е. скорость процесса определяется скоростью подачи хлора. Энергия активации процесса хлорирования ~12-16 кДж/моль TiO2. Брикет приведенного выше размера полно хлорируется за 3-3,5 ч.
При принятых режимах хлорирования процесс протекает за счет теплоты реакций. При расходе хлора ~400 кг/(м2 • ч) высота реакционной зоны, в пределах которой концентрация хлора изменяется примерно от начальной вблизи фурм практически до нуля (у верхней границы зоны), равна 0,8-1,0 м.
Удельная производительность шахтных хлораторов непрерывного действия при температурах хлорирования 900-1000 °С равна 1,8-2 т TiCl„ на 1 м3 объема хлоратора.
Повышение единичной мощности шахтного хлоратора путем увеличения его диаметра нецелесообразно, так как возрастает неравномерность схода шихты (центральная часть брикета перемещается быстрей периферийной) и неоднородность температурного поля по его сечению (у стен температура выше вследствие неравномерности распределения хлора).
Отношение по массе СО:С02 в парогазовой смеси, выходящей из хлоратора, колеблется (в зависимости от режима) от 5:1 до 2:1.
Парогазовая смесь
Недостаток хлорирования брикетированной шихты - высокие затраты на приготовление брикетов, что повышает на 10-15% себестоимость хлорида; взрывоопасность отходящих газов, в которых преобладает СО.
