Titaandioxyde uit ilmeniet (II)

r

~.

~ '1 1/, .'

I

d ' ,f t Januari 1954.

Titaandioxyde uit ilmeniet (II)

J. Schippers

(G. G. A. Punt ). -_./' ,<

Het eerste deel van dit schema levert ons een oplossing van Ti- en • Fe-sulfaat uit de indamping, foen voorzien van rutiel-kiemen. (zie algemene inleiding vandt.I p.4).

Overzicht (lit. 1, 2,

3,

4)

De genoemde oplossing komt via een voorwarmer in een hydrolysetank, r waar zij enige uren wordt gekookt .• Er slaat "metati taanzuur" (Ti02 .H₂0) . neer en er komt een equivalente hoeveelheid H₂S04 vrij. Uit de .hydroly-setank gaat de suspensie naar de filters. De filterkoek wordt weer

ge-~. &uspendeerd in water. Toevoeging van enig zink-stof geeft het

noodzake-..

lijke reducerende milieu, waardoor tijdens de verdere behandeling de laatste resten ijzer in ferro-vorm blijven en beter uitgewassen kunnen worden.

Na nog twee keer opnieuw suspenderen en filtreren gaat de 'filterkoek

_.

"

van rutielhydraat tenslotte naa± een roterende calcineeroven voor ,ont-watering en een gloeiproces,

Daar het rutiel samensintert, hangt af van het uiteindelijk mengsels worden bepaald.

om rutiel moet het gebruik,

te verkrijgen.

nabewerkt wo~den. De nabewerking waardoor deeltjesgrootte en bij-Wij kozen voor ons schema als voorbeéld een proces dat een rutielpig-ment geeft met korrelgrootte binnen nauwe grenzen en goed te suspenderen is in olie. Daartoe wordt het gecalcineerde product aan een nat

maal-'~>., en sorteerproces onderworpen. Na droging en fijnmalen is het product gereed. ~.

"

... Devèrschillende processen. '''':: A~,'De hydrolyse.

De oplossing uit deel I bevat Ti(S04)2, Tfs0 4, FeS04 en een lichte suspensie van rutiel-hydraat. Door de gedeeltelijke hydrolyse van het

~i-sulfaat is er ook enig vrij H2S040

Bij langdurig verwarmen op 10000 of koken gaat de hydrolyse geleidelijk verder, en ontstaat er een neerslag van een Ti02-hydraat met variabel watergehalte. Bij de goede zuurgraad blijft het ijzer in oplossing, hoewel het neerslag veel Fe adsorbeert.

Barksdale (2. p. 150) stelt een reactiemechanisme voor, waarbij gehy-drateerde Ti-IV-ionen geleidelijk door H' en H20 afsplitsing tot grotere conglomeraten groeien, die tenslotte ,neerslaan:

Ti(H 20)6IV _ (Ti(H20)50H)III+ H'

"'12(Ti(H20)50H)IIl «H2 0 )4

Ti,~>Ti(H20)4)I~

2H'+ 2H20

-,-'1"'

De reactieomstandigheden bepalen

a) de grootte der neergeslagen deeltjes (kooktijd) b) de hoeveelheid der geadsorbeerde verontreinigingen

(F .• e en e F· • • ,ur ~ •• • SO 1.1) , 4

c) de structuur der deeltjes en van het hieruit gemaakte Ti02. Om het door ons beoogde rutiel te krijgen zijn er twee methoden:

2.

la anataas-hydraat precipiteren en dit zo calcineren, dat het in het meer stabiele rutiel overgaat, bij 950-10000C en met versnellers als sporen ZnO.

2: hydro~seren met reeds aanwezige kernen met rutielstructuur, of uit zoutoplossingen zonder vertragende anionen (8°4", P04"', stabiliseren

~e anataasstructuur (5, p. 229; 8)

Wij kozen de tweede methode, het gebruik van kmemen, en pasten ook de reiniging van het neerslag hierbij aan'om S04J~ zover mogelijk te

ver-!,,,

wijderen~ zodat de calcineertijd verkort kan worden •

.

Het koken van de oplossing geschiedt onder atmosferische druk (kan ook onder hogere druk) volgens Barton (7).

B. Filtratie en wassen.

Ook voor dit deel bestaan verschillende methodes. De hydrolyse-vloeistof is sterk zuur aan H2S04, bevat naast FeS04 sporen van Cr en V-zouten (zie samenstelling van ilmeniet) en gesuspendeerd rutielhydraat Dit kunnen wij afscheiden door te laten bezinken en' de vloeistof te

decGntereÁ46f te filteren.

Filtratie, liefst continu, wordt het meest toegepast, vooral sinds het invoèren van zuurbestendig filterdoek.

Hét neerslag bevat gea~sorbeerd _{FeS04, H2S0 4, sporen Cr en V, die de} tint van het eindproduct sterk kunnen beïnvloeden, maar niet uit te wassen zijn zonder meer.

H2S04 verdwijnt wel bij het calcineren, maar vooral FeS04' dat aan de lucht basisch ferrisulfaat wordt, is hardnekkig en komt niet onder

0,1%.

Men kan ijzer verwijderen door bij 500_{C te wassen met 5% -ig H2S04 of} HCl (L.E. Barton, 7$) of door het in de Fe··-vorm te houden met reduc-tiemiddelen als S02 en Zn, die zorgen voor enig Ti··· (Paravane,9). Wij kozen de laatste me~hode; het Zn vindt nog voldoende zuur na de

eer-ste filtratie om Ti·'· te vormen, terwijl zo voorts Cr en V bleken'te verdwijnen. Door de brei met een driewaardig ion (Al·'·) te behandelen bleken de tweewaardige geabsorbeerde ionen te zijn verdxe~en.

Ooi,

Al··· étoort niet, daar zijn oxyde wit is.

Wij wilden tenslotte voorkomen, dat in de calcineerovennde zeer agres-sieve S03 vrij zou komen. Daarom neutraliseren wij het gea~sorbeerde

zuur met een niet storende base, als Al(OH)3, Zn(OH)2, Na2Zn02, alkali-hydroxyden. De oplosbare sulfaten verdwijnen grotendeels bij het uit-wassen en de onoplosbare geven een wit eindproduct (10). Met gebruik

,

van Al(OH)3 bereiken wij dus zowel verdringing van Fe·· als neutralisa-tie van vrij zuur.

Met deze beschouwing komen wij tot het gevolgde wasprocédé, dat verder~

op beschreven wordt. O. Het calcineren.

Met dit proces wordt alle· water uit het hydraat verdreven en ver-krijgt het Ti02 de meest gewenste eigenschappen door de rutielstructuur. De algemene methode (1, 2, 3) is om de natte filterkoek in de roterende oven te brengen waar de stof ongeveer 24 uur in blijft, terwijl het eindproduct met een temperatuur van 92500 de oven verlaat. Deze voor-schriften gelden echter voor anataas-hydraat, dat inderdaad lang ge~

gloeid moet worden eer het de gewenste witheid heeft (het i~ vaak ge-stabiliseerd door P04/1,). In laborator.iumproeven blijkt rutielhydraat na 1 uur gloeien reeds "goed" te zijn, mits boven 85000 (Barksda1e, 2, pag. 250). Er waren voor rutiel geen productievoorschriften te vinden. D. Malen, classificeren (Barksdale, 2, pag. 260).

Het gesinterde gloeiproduct moet nog gemalen en op regelmatige kor-relgrootte gesorteerd worden.

Het malen kan droog of nat gebeuren. Met nat malen ontstaat een geschikt olie!ligment. De deel tj es van gewenste grootte vTOrden gew·onnen door

een slibproces, waarbij de te grote weer teruggaan. naar de molen. M.L. Hanahan geeft hiervoor een voorbeeld (11), .dat wij in ons schema

zullen nawerken. Het scheiden berust op de vorming van een stabiele al-kalische sol door de kleinste Ti0 2-deeltjes

terwijl de grotere nog bezinken.

~

Empirisch is de bezinksnelheid voor

verschillende deeltjesgrootten

be-pa~ld in een suspensie met PH +0. Voor het gebruik van een

slibappa-raat verkreeg men bij 15-2500

neven-~

/0

1.. " ,.. S' ,

staand verband tussen de opwaartse snelheid van de suspensie in een tank en de maximale diameter der deeltjes in de overloop. De te grote deeltjes bij een ingestelde snelheid bezinken dus, en gaan terug naar

0;.

4.

de molen; de sol wordt gemakkelijk uitgewlokt met A1 2$04)3 of

Mg80 4• Deze suspensie wordt weer geslibd, zo dat de te kleine deeltjes meegaan en.de gewenste grootte bezinkt.

Als dispersiemiddel kiezen wij NaOH, als coagulator A1 2(S04)3, dat tege-lijk de PH verlaagt, zodat we een neutraal pigment verkrijgen.

Materiaalbalans en apparatuur. (lit.: 1, 3 en 4).

, Uit deel I komt in de voorwarmer per dag (24 u~r) 110 m3 oplossing met s~enstelling: Ti02 225 gil Fe·· 90 gil 804" 530 gil Ti· •• 1 gil temp. 50°C. (= 24.8 ton/dag)

(zo is ong. 28% van het Ti als Tie··) (berekend als Ti02) :

De oplossing wordt voorgewarmd tot 109

à

110°C en als de hydrolysetank vol is gedurende 3 uur gekookt. Als de precipitatie klaar is wordt in 6 uur gekoeld tot 20°C.

Berekening voorwarmer.

1re verwarmen 110m 3 opl. per dag = 4,58 m3/h.

Stel s.g. = 1500 kg/m 3; s.w~ ~ 0,84 cal/gOC = 3,53 kJ/kgOC (Perry, 234) Temp. verhoging is van 50 tot 110°C = 60°C.

Dus benodigd 4,58 x 1500 x 60 x 3,53 = 1.456.000 kJ/ho

We gebruiken verzadigde stoom van 130°C , die condenseert tot water van 130°C.

Dan is 6tbegin

=

l30 - 50

=

80°C)

@

= 80 _ 20

=

430C.

° )

~ t . d = 130 - 110 _eln = 20 C , 2 3 1 80 _,

o~

De totale warmteoverdrachtscoëfficiënt

W

stellen wij op

350 B.t.U/s$.ft .• oF.h. = 2,00 kJ/m 2

sec~c'

(Perry 481). Uit substitutie in de formule Q = U x 0 x ~t volgt nu voor het ver\'mrmend opp.

gem.

o

= 1.456.000

=

4,70 m2 3600 x 2,00 x 43

Wanneer wij koperen pijpen gebruiken met afmeting 1/2"/5/8" is de opper-vlakte 0,050 m2/m. Dus nodig 41 70 =·94 m, dit is bij lengte van 2.5 m

per pijp 38 pijpen. 0,050 Hydrolyseketels.

Voor de continu aangevoerde.110 m3 vloeistof gebruiken wij drie hydrolyse-tanks van ongeveer 42 m3 (hoogte 4,1

m

en ~ 3.6 m). Deze

3

5.

oplossing. Als er é6n gevuld is wordt door een verlood koperen ver-warmingselement met gedwongen circulatie zoveel warmte toegevoerd, dat de vloeistof kookt. Om te veel indampen te voorkomen wordt de tank ge-sloten uitgevoerd met alleen een open condensor op het deksel.

Duur van het koken: 3 uur. Stel wij koken zo, dat er per sec. 50 1. stoom van lat. ontstaat, afkoelt tot 2000.en weer terugstroomt. Dit is per uur 50 x 3600 kg stoom = 107,5 kg/ho

"1'

Hiervoor is nodig: Q20-110 en Qverd.

=

2267 kJ/kg. Samen: 90 x 107,5 x 4,19 + 107,5 x 2267 = 40.600 +

De vloeistof wordt in 6 uur gekoeld tot

35°0.

Er ~ordt dan per uur afgevoerd

l'x 36,7 x 1500 x (110-35) x 3,53 ~ 2.430.000 kJ/ho

~s.w.

en s.g. weer als bij voorwarmer).

244.000 = 284.600 [kJ/ho ~

Deze hoeveelheid bepaalt dus de grootte van het verwarmingslichaam, die wij vinden uit de algemen'e warmteoverdrachtsformule.We gebruiken als totale w. doorgangscoëfficiënt U

=

1500 J/m 2 sec.oO (geschat; het is ge-dwongen convectie). Het koel~ater is 10°0; wij schatten dan 6t _m

=

40°0.

'Dan wordt

8=

Q = 2.430.000 = 11 m2 U x ~tm 1,5 x 3600x40

Wij gebruiken verlodé koperen buis met oppervlak van 0,060 m2/m, zodat we nodig hebben

11--

=

184 m.

0,,060

Wij veronderstellen, dat het Ti0 2 voor 95% is neergeslagen (indus-triecijfer) als hydraat. Dit wordt naar een filterbatterij gepompt, zo snel, dat een hydrolysetank in 5 u geledigd is, waarna er nogtijd over is deze te reinigen (een cyclus duurt dus 6 + 3 + 6 + 5 = 22 uur): Filtratie.

Het meest geschikt zijn continu vacuum trommelfilters, zoals heschn ven 'in Perry (12, pag. 78).

De slurry' wordt in een bak met agitator en overloop gepompt, zo dat het neerslag niet bezink~ en de koek homogeen wordt. De koek wordt met water gewassen.

Te filtreren per 5 uur 36,7 m3 slurry met

'0,95 x 1 x 24.800

=

_{7850 kg Ti0 2(-hydraat), d.i. 1570 kg/ho Voor de}

3

filterkoek geeft het Fiat-raapport (3): 42% Ti02' 58% H20. S.g. van rutiel is 4,2 dus het koekvolume is ongeveer:

volume H₂₀ + volume Ti02

=

3

58 x 1570 + 1570 dm3= 2541 dmlh.

42

2541 i\"o 510 m2/h. 0,05

Wij gebruiken hiervoor een batterij van 3 filters met afmetingen:

~ 1,75 m, breedte 2,30 m zodat zij moeten roteren met snelheid van

i

x 510 = 13,5 omw./h. 03 'Irxl, 75x2, 30

Tvioederloog en waswater gao:~n naar een bezinktank voor nawinning van doorgelopen Ti02'

De koek wordt door een transporteur (b.v. goot met schroef) naar de wastanks vervoerd.

Het uitwassen.

6.

Bij het uitwassen wordt telkens één van twee wastanks om de beurJ met een hydrolyse-batch gevuld. Dit is dus in 5 uur een filterkoek met volume 5 x 2,5 = 13 ma. (,,~.J. T..:,01-)

r~1et een s. g. = 1,3 is de slurry goed te roeren (3), dus W1JO berekenen

de nodige verdunning uit het koekgewicht (100 x 1570 = 3740 kg/h): stel nodig x m3 water per uur; eindvolume

~~r

uur (2,5 + x)lOOO dm 3 eindgewicht per uur 1000 x + 3740 kg

dus s.g.

=

1,3

=

1000 x + 3740 en x

=

1_J5 m3/h (2,5 + x)lOOO

Dus volume van één vulling 13 + 5 x 1, 5 ~ 20,5 m3 •

Hierbij voegen wij 30 kg zink-poeder voor reductie, per batch. Dit geeft theoretisch per kg Ti0 2 ong. 5 g Ti:'· Eventueel gevormde H2 wordt afgezogen. Tijdens en °na het vullen wordt geroerd.

Duur van vullen, roeren, ledigen: 5 + 1 + 5 = 11 uur, dus met twee tanks kunnen 3 batches per 24 uur behandeld worden.

Inhoud van beide tanks ong. 29 m3 (~ 3 m, h = 4,2 m).

Deze opstelling van 3 filters en 2 wastanks wordt nog 2 maal her-haald, in dezelfde afmetingen.

\

In 5 uur wordt een tankinhoud via een filterbatterij naar de volgende tank gebracht. De koek wardt weer gesuspendeerd, nu in schoon water. Duur van vullen, roeren, ledigen weer 11 uur. De koek wordt nu voor de derde keer gesuspendeert met water tin de 3e wastank en hierbij wordt een Al(OH)3-suspensie gedaan voor verdringing van de ongewenste geabsor-beerde ionen en neutralisatie van het resterende zuur.

Het rutielhydraat kan 5-10% geabsorbeerd H_{2S0 4 bevatten. Wij nemen aan} . 5% (bere~kend op Ti02) = 0.05 x 7850 = 393 kg. H2S004 per batch;

hier-voor nodig aan Al(OH)'3:

2 x 222-x 78

=

208 0kg per batch of 624 kg per dag.

Overigens dient de dosering gecontroleerd te worden met indicator, hoewel onder- of overmaat niet veel schaadt. Er wordt wel gewerkt op

een gehalte van 0,5% A1 2(S04)3 in het gegloeide Ti02 (Barksdale, 10). Het Al(OH)3 wordt met water als suspensie toegevoerd. Soms komt hier nog een spoor Na2W04 bij als ~int-verbeteraar.

De lediging van deze laatste tanks laten wij gesch&eden in 8 uur, waardoor de filterkoek continu aan de calcineeroven kan worden geleverd.

I

De filtercapaciteit mag daarom

2

zijn van de vorige batterijen, zodat wij bij overigens gelijke

afmet~ngen

en

~nelheid,

met twee filters kun-nen volstaan.

Wij veronderstellen de filtratie zonder verlies, wat zij in de praktijk .waarschijnlijk niet is. Ivloederl.oog en waswater van alle fil tra-ties kunnen daarom naar een centrale bezinktank gevoerd worden om nog resten Ti02 te winnen. Ook wordt b.v. het filtraat van de derde batterij gebruikt voor waswater op de eerste. De laatste filters leveren dus theo-retisch: 1 x 7850 = 981 kg/h Ti02 (als hydraat)

en

~

x 10.867=1360 kg/h H20 (vrij + "gebonden")

8

Calcineren.

Hierover zijn slechts zeer weinig gegevens •. Slechts het Bios-rappor; (4) vermeldt, dat in de aldaar beschreven fabriek een maximum productie van 50 ion Ti02 per dag bereikt werd met twee ovens van bepaalde

afme-.

tingen. Waar onze dagproductie ongeveer 1 ton/h is, wordt aangenomen, dat wij kunnen volstaan met één dergelijké oven met afmetingen: lengte 45 m, ~ (uitwendig) 2)50 m, helling 30 , ~ Q~r./min. De oven wordt met

~

gas gestookt. Het type is van het fabrikaat M.I.A.~.-Braunschweich, een cementoven. Aan de lage kant is om de oven heen een koeltrommel gebouwd waarin het gebrande product door sec. verbrandingslucht gekoeld wordt. , Verdere gegevens in de apart behandelde berekeningen.

Hoewel niet getekend, is het raadzaam, in het rookkkanaal nog een aparte stofvanger aan te brengen om het meegevoerde Ti0 2-stof te winnen. Dit wordt soms gedaan door. water te sproeien. Door de toegepaste was-methode verwachten wij niet veel SO~H2S04) meer in het rookgas.

Dagproductie: 23,6 ton Ti02 , min. geschat schoorsteenverlies 2400 kgf dag; dus direct beschikbaar 21,2 ton Ti02/dag.

Malen en classificeren. (B~rksdale, ·2, p. 263-265).

Van de verschillende procédé's kiezen wij een voorbeeld,gegeven door Hanahan, dat een gelijkmatig olie-pi@nent geeft met korrelgrootte 6-10)' •

korrel van 0,6-1 ~ hebben zodat ons voorbeeld alleen kwalitatieve waarde heeft.

-8.

Uit de oven komt het afgekoelde pigment in een mengtrog, waar er een gelijke hoeveelheid wàter en enige'loog bij komt, alsmede het slib uit de eerste bezinktank. D~ trog laat de slurry in de kogelmolen, vanwaar de massa in een turbinemenger komt om sterk met water te worden verdund en de gewenste alkaliteit te krijgen. De suspensie wordt continu afge-pompt naar een bezinktank. De te grove deeltjes bezinken en gaan via een slibpompj e (membraamp'omp) terug naar de molen. De overloop gaat naar een turbinemenger waar een oplossing van A1 2(SOq)3 toegevoegd wordt om de suspensie neer te slaan. In de hierna volgende slibtank worden de deel-tjes tussen 6 en 10 jU verzameld: de kleinere gaan met de overloop mee, eventueel naar een grote rest-slibtank. Het slib wordt gefiltreerd en gedroogd.

Per uur komt 'in de mgngtrog 884 kg Ti02 uit de oven (s.g. 4~2 dus volume 210 dm 3 )

Hierbij komt: water

lN NaOH

860 dm 3

25, _.... dm3

Uit de eerste slibt~~k, slurry 50% Ti02' 274 dm3 _{(= 221 kg Ti0 2)} Totaal de kogelmolen in 1369 dm 3/h met ong. 800 g/dm3 Ti02' . Over de maaltijd enz. is niets bekend.

Wij ki~zen een "Hardinge" konische kogelmolen (Perry, p. 1134) met cap. 7 t/h; bij invoer van 1 t/h is maaltijd ong. 7 uur. Hoofdafmetingen: lang 5,16 m, max. ~ 1,20 m ; 30 omw./h.

Inwendig gevoerd met porcelein, gevuld met 3400 kg perc. ballen. Wij ne-men aan, dat gemalen wordt op ong. 6-8jU.

De molen lost continu in een kleine tank met dubbele turbineroerder, waarin verdund wordt tot ongeveer 210 g Ti0 2/l met 3800 l/h water en

(naar behoefte)

±

25 l/h NaOH (lN). De pH is dan ongeveer 12, in een eindvolume van 5194 1.

Inhoud mengtank 1,5 m3 (~ lm, h = 2m).

De zo bereide suspensie ~aat naar een Dorr-hydrosepara~or met continue

slibverwijderin~.

Wij. willen alle deel tj es

>

10

IA'

laten bezinken, waartoe volgens de gra-fiek op pag.

J

de opwaartse stroo@snelheid ong. lcm/min. moet zijn

(klopt ook met wet van Stokes). Bij een doorstroomsnelheid ;an

5000d~3/h

moet de tankoppervlakte 5,0= 8,3 m2 zijn, dus ~ 3,30 m en wij kiezen hoogte 1,50 m. 0,6

-0

slurry, dus met 221 1 water, totaal 274 l/h. De overloop is 5194-274

=

4920 l/h à 180 gil Ti02' dus nog steeds 884 kg/ho

,"

9.

De oVérlopende suspensie wordt gecoaguleerd door in een tweede Durbo-menger een oplossing bij te mengen van A12(S04)3 en wel 0,36 g Ah03/1 volgens Hanahan, dus per uur nodig 5000 x ~ x 666

=

11,75 kg

102'

A12(S04)3.18 H20. In een tweede Dorr-tank moeten nu de gewenste deeltjes bezinken. Bij een opwaartse snelheid van 20 cm/h bezinken alle deeltjes

') 6 )A, • Voor de d00rsnee-oppervlakte van de tank vinden wij, bij een overloopsnelheid van ong. 3500 l/h:

2L2

= 17,5 m2, dus ~ 4,8 m, terwijl wij voor de hoogte 1,5 m kiezen. 0,2

De overloopsnelheid vonden wij door en als 30ro-ige slib 'wordt afgepompt

aan te nemen dat 60% Ti02 bezinkt d.i. 530 kg/h Ti02 en 1240 l/h wa-ter.

Filtratie.

Wij gebruiken weer vacuumtrommelfilters. Stel de filterkoek bevat 70% Ti0 2 en 30% H20 en is 0,3 cm'dik. Dan is het koekvolume:,

530 +. 3 x 530 = ,353 dm 3/h, zodat wij nodig hebben 118 m2/h filteropper-4,2 7

vlak. Hiertoe gebruiken wij 2 filters met ~ 1,20 m, breed 1,50 m en 10 omw./h.

Via een transportgoot moet de filterkoek nu naar de droger (530 kg/h Ti02 en 227 l/h water).

Drogen en nabewerking.

~ Voor het drogen van de filterkoek gebruiken wij een roterende stoomdroger: "Louisville steamtube rotary dryer", waarvan een nuttig effect ad 80% wordt vermeld. Gekozen hoofdafmetingen 11,3 m lang en

~ 1,50 m.

Benodigde droogwarmte ongeveer:

voor 227 l/h water: 227 (85 + 540)

.

=

142.000 kcal/h 530 kg/h Ti02: 530 x 85 x 0,17

=

7.800 kcal/h

tezamen 150'.000 kcal/h

De droge Ti02 moet weer ~ijngemaakt worden in een kolloidmolen, waarvan de capac. in volume-eenheden maalgoed wordt opgegeven. Wij schatten het poedervolumevan Ti02 op 1,2 dm 3/kg (analoog aan andere pigmenten) zo-dat de benodigde capaciteit 530 x 1.2 = 630 l/h is. Afmetingen van de

(met water gekoelde) molen zijn: hoog 0)6 m, breed 0,45 m. Hier is het product gereed voor verzending (of gebruik).

Opmerkingen.

A. Behalve bij de verwarmingslichamen is nog niet over het materiaal van de apparatuur gesproken. We kunnen de apparaten in

3

groepen verdelen:

1) sterk zuurbestendig: hydrolysetanks, eerste. wastanks, filters en bijbehorende transporteurs, leidingen, pompen etc.

''9'

2) zwak zuur bestendig tot neutraal: 3'~ wastanks

3) alkalibestendig: molen, scheidingsapparatuur en bijbehorende filters en pompen.

In de oudere Ti02 fabrieken werd voor 1) en 2) loodbekleding gebruikt in tanks en filters; de hydrolysetanks w'aren nog extra bekleed met zuurbe-stendige steen. Als moderne bekleding van de tank;s en fi1ters zouden

V

we rubber kunnen voorstellenV' Het filterdoek kan van P. V.C.· (saran) zijn.

Pompen, etc. kunnen van ijzer-Cr.Ni alliage ~ij.n, leidingen van

ferro-silicium

Bij 3):Bekleding kan van rubber zijn, filterdoek van P.V.C.

Voor de apparaten en pijpen zijn ook roestvrije staalsoorten ter be-schikking.

B • Verblijf tijd van de stof in.de calcineeroven wordt bepaald door de warm-teQverdracht gas-materiaal en wand-materiaal. Hierover is weinig bekend, zodat 'hierdoor zowelovenafmetingen als warmtebalans alleen empirisch zijn te bepalen.

C. De 1<larmtebalans is krap berekend. In de praktijk zal meer gas verbruikt worden, afhankelijk van de werkelijke verhouding-prim./sec. 111cht en leklucht.

".

10.

Berekeningen aan.de roterende calcineeroven. I. Overzicht.

Alle literatuur betreffende de afmetingen van een roterende oven, gebruikt voor een bepaald product en met een vooraf vastgestelde capa-citeit, gaat vrijwel uitsluitend over cement- en kalkovens. Met de vele empirische gegevens kan men wel een oven op bepaalde schaal nabouwen t.o.v. een bestaand exemplaar van dat typè maar de physische gegevens van een willekeurige stof zijn meestal te schaars om hierop bebaseerd de dimensies voor een oven vast te stellen.

De verschillende grootheden aan een roterende oven zijn:

lengte (L), inwendige diameter (D.), helling

(<<),

verblijf tijd van de 1

stof in de oven (t), omwentelingen per minuut (N), hoek,waarover het materiaal wordt meegenomen, voor het terugvalt (9) - dit laatste is eigenlijk een materiaalconstante.

Sullivan, Maier en Ralsto~

(14)

vonden empirisch:

t

=

1,77

x

L

x

yg

o(xNxD

Deze formul'e geldt voor een buis met een ruw (zandig) oppervlak inwen-dig, zonder randen, met droge of vochtige materie. (Perry, p.

1508,

ver-meldt formule onjuist).

Door Pickering

(15)

'en Heiligenstaedt (16) worden theoretisch formules afgeleid, die vrijwel analoog zijn, maar waarin voor

1.77

x~ stofcon--stantes ges~t~tueerd moeten worden, die niet bekend zijn (statische of-glijdende wrijvingscoëfficiënten voor stof-ovenwand).

Wij namen daarom als meest bruikbare formule; die van Sullivan en passen de oven hierbij aan.

Voor 9 substitueren we

35

0, wat Sullivan vermeldt als constante voor

fijn materiaal (grof materiaal

40

0 ).

~ De calcineertijd t wordt voorgesclireven door de voorwaarde voor het gloeiproces. Dit kunnen we verdelen in:

A _ droogtijd, B - opwarmtijd van gedroogd Ti0

_z,

C-gloeitijd tot gew~ns­ te witheid.

Van de periodes A en B is niets bekend en van het gloeien weten we allèen uit laboratoriumproeven, dat in

1/2-2

uur gloeien, rutielhydraat een

goed pigment geeft. De gloeitemperatuur is lager dan van anataas:

950-1000

0

C(1,2,17).

Voor anataas wordt een verblijfstijd van

24

uur vermeld door O'Brien (1), wat wel te verklaren is uit de soms zeer

lang-zame omzetting anataas - rutiel, die W1J echter juist omzeild hebben met de keuze van het hydrolyseproces.

11.

Met het voorbeeld van een cementoven met natte voeding (Perry, p.1609) en de brochure van Allis C~almers (20) willen wij schatten, dat + 40% van de ovenlengte gloeizone,is,-±- 50% droogzone en

±

10$ opwarmzone. We zullen v66ronderstellen? dat de lengte van de gloeizone vastgesteld

kan worden door de keuze van gasbrander en manier van stoken (prim./sec. lucht) •

Berekeningen.

, We berekenen een eenvoudige buisoven zonder randen of andere obsta-kels en namen aan., dat de formule van SUJ..livan zowel voor vochtige koek als droge Ti02 geldt.

Voor de capaciteit van de oven geldt:

( m

)

---C = /ti X 1 D

?

x L m 3 / min.

T - 1

-. 4 11· t d

waarln:

'I

= vu lngsgraad van e oven . D.

=

inwendige diameter (m)

J.

L = lengte van de oven (m) .

t = verblijf tijd ~n de oven (min.) Hieruit volgt de stbfsnelheid L m/min. en dit

(II)---geeft met formule van

Sulli~an:

N

=

L

x 1.77VG omw./min.

t fIC x Di

In (I) substitueren we:

C = 1.6 m3/h = 0.267 m3/min (d.i. toegevoerde filterkoek)

, = 14% (gebruikelijk in cementovens) D

i= 1)80 m

Zo vinden we:

L

=

0,075·m/min. Dit substitueren in

(11),

alsmede: o o Ij)

t( = 3 ; 9 = 35 ; D. = 1. 80 m.

1

Waaruit volgt: N

=

0,15 omw./min.

Verder nemen we als totale verblijf tijd aan 10 uur = 600 min., gebaseerd op: 4 uur calcineertijd (het ovendeel ~et stof temp. boven 850°C); 6 uur droog- en opwarmtijd. Tijd- en zonelen.gten zijn uiteraard evenredig. De totale ovenlengte is dus 0,075 x 600

=

45 m.

De zonelengten: A - calcineerzone 0,40 x 45

=

18 m

B - opwarmzone 6 m

C - droogdone 21 m

Opm.:

f=

14% is beginwaarde. Het droge Ti02 heeft een 9schudvolumell _van ongeveer 1,2 dm 3/kg. Bij geschat vliegstofverlies van 100 kg/hr is de uurproductie 884 kg Ti02' d.i. 884 x 1,2 = 1060 dm 3, of 2 van het

la-J

dingsvolume Dus (]) . d

=

~ x 14

=

9,

3

%.

12.

vi e veronderstellen de oven nu a. v. gebouwd:

fS--Schoorsteen, afsluiting aan de uiteinden en koeler later we bij de be-rekeningen buiten beschouwing. Stalen buitenmantel, dikte d .. = 10/16u=

lJ 1,59 cm.

Bekleding vuurvaste steen ds =

35

cm. • 11. Warmteuitwisseling met de omgeving.

"-Gesteld, dat de oven vrijwel horizontaal ligt ~en zeer langzaam ro-teert in een gesloten fabriekshal, kunnen wij hieraan het warmteverlies berekenen als aan een horizontale buis met vrije convectie van de lucht, eromheen.

Formules. (Nc Adams (21), 240)

De te gebruiken formuleS betrekken we op een cylinder van 1 m lang en bestaande uit 2 lagen met afmetingen volgens schets.

De temp. is in axiale richting constant en neemt af van binnen (Ti=binnenwandtemp.) via Tt(temp van

schei-ding steen-ijzer) naar T (buitehwandtemp.). De gemid- r ~~ ~ 11

U 'ltr~r~

delde luchttemperatuur is Tl'

De warmtestroom door de' wand,qw J/sec, moet gelijk zijn aan de afgestane stralings- en convectiewarmte,~s+c, in stationnaire toestand.

(l)---Voor de wand geldt: ~w=Ü X ~T J/sec.

Hierin is ÀT = Ti - Tu en uit de grondvergelijking voor de warmtegelei-_-.. ding kan worden afgeleid voor

(la)---U1 = dS + dij

1 m buis: ' (per m buis)

~ 3 ...-.>.l-'-'· Ji<-•• -O-ij

ds en dij zijn dikte van stenen, resp. ijzeren wand (m)

À.s

en

À

_{ij zijn de warmtegeleidingscoëfficiënten (J/m.sec.oC)}

-

Os

is het gemiddelde oppervlak van de steenwand, (lb)---iper m = Dt- Di ~,~ m2

s

2,3

lOgE~

0ij'

'i"k

hétzelfde voor

d~

_{mantel = 1 (Dt + Du)} Voor de straLing + convectie geldt2per meter: (2) _---- Q _{s c} +

=

(<< _s

+« )

_c 0 (T -Tl) J/sec. _{u u}

2'

m •

Ols en ~ zijn resp. de warmteoverdrachtscoëfficiënten voor straling en convectie.

'I

Ou = uitwendig wandoppervlak per m =~Du m~

( )

~4 _ T4

2a ---Nu is tiS = Ex 6"x u 1

Tu Tl waarin cr= cOl1st. van Bol tzrnann

l=

oppervlak emissiecoëfficiënt T = temp. (oK)

o

K sec,

Voorts geldt voor vrije convectie langs een~orizontale cylinder: Nu = 0 x (Gr x pr)n of: /

(2b

)---"'c

= 0,52 x

À

x

~~

x

Ih

1IT\ 4

x a x .,\.

, u ~

13.

waarin). = w. gel. vermogen v. lucht

g = versn. zw. kro

IJ=

a =

uitz. coëff. lucht temp. vereff. coëff. l\T = T '- T

u 1

Alles bij de gemiddelde temp 1 (Tu

+

Tl)

2

v

= kinem.' viscositeit. Uit de twee vergelijkingen (1) en (2), kunnen opgelost worden:

( ) _{3a enb ----Q =.Q = l} T. - T ₁ w S+c 1

- - - -

+~ (0(5+ c)O U u en T _U = T. -_{l _} Qw U

Aangezien in feite nu nog T impliciet (in de «'s) aanwezig is, moeten _u we door proberen de

T

benaderen.

u

Dit gaat vrij gemakkelijk door een benaderingsformu~e voor'~~e gebEUi-ken:

«0

=

l.3

~ l~:)l/4

en ook «5 met de gekozen Tu te berekenen.

Ü

is als constant te beschouwen per zone. We moeten verder T.

l

de literatuur (3,4)

t emp. voe lng d · 2000

" eindproduct' 900°0

en Tl als bekenden aannemen. Deze zijn ontleend aan ofgeschat:

" TiOz, zone A 850-1000°0 " Ti0_{2 ,} zone 0 ong. 100°0 " rookgas uit buis 35000

Op deze gegevens is bij gaande grafiek geschetst, 'waarbij uitgegaan 'werd van de mat,eriaal temp. De wandtemperaturen zijn te beschouwen als ge-middeld over een doorsnede

..L

de as" Verder worden uit de grafiek per

zone de gemiddelde temperatunenTi berekend (grafisch) en zo vinden we dan ook per zone een T , waarmee wij weer een T -lijn konden schètsen.

...

...

..

Berekeningen.

Zone A (gloeizone) In deze zone is volgens

en wij schatten

-

°

de grafiek T. = 1000 C J. T .... 170°C u

-

°

Verder nemen we voor de omgeving aan T

l= 30 C

14.

Uit de schéts van pag.

/2

gebruiken wij de waarden van de

D's

en. d's in form. (lb). Os = ~x 2,50-1,80 .2,3 log 2,50 1,80 0 .. = tx 1(2,53 + 2,50) J.J -= 6,70

m

2

_/m.

_d s = 0,35 m . ; d .. = 0,016m J.J 2 À = 0,61 x 1,73 = 1,05 s . J/m2 oe sec; ). .. = 25,6 J.J x 1,73 = 44;3 J/m2 °c sec. Deze beide waarden uit Perry (p. 456) voor de resp. gemiddelde

wandtempe-raturen.

Zo vinden we uit (la): U-1 = ..;:;.0 ... ,~35=----..,:---:-

+

0,016

1,05 x 6,70 44,3 x 7,90

= 0,0497

+

0,00004E en dus is U = 1 = 20,~3 J/secoC

0,Olt97

De ijz~rmantel speelt hier vrijwel geen rol in de warmteweerstand.

De stra1ingscoëfficiënt (forml 2a) berekenen ~e met de volgende gegevens:

i=

0,95 voor geox. staalplaat (Perry p. 485)

cr=

5,7á x 10-8 0J/m 2 _{s,eQ (oK)4} 0 T _u = 170 C = 443 K . en Tl = 30 C _. = 3030K ~s= 9,95 x 5,75 (4,434 - 3,034 ) = 11.82 J/m2 sec.oC • 140

Voor de convectiecoëff. zijn de volg~nde gegevens. nodig.

.

°

Gemi~de1de luchttemp. = 1(170 + 30) = 100 C

Hierbij zijn.(Perry 461)f X(lucht) = 0.0183 E.t.u./h. ft OF =

0.03~7

J/m sec C g

=

9,81 m/@ec2

fA

= 0,00367 C-1 ilT= T - Tl

=

1400e u

°

(Perry, 176)f l= 1.2928 kg/m 3_{(0 C, lat) = 0,947 kg/m}3 (" .229)c,,= 0,251 x 4,19 = 1051 iJ/kgOC (" '371), = 0,021~ cPoise = 2,11 x 10-5_{kg/m sec.} Nu ~m a = ~= 3,18 x 10-5 m2/SEC en ~= 2,23 x 10-5 ~.cp zodat (form. 2b) «c= 0,52 x 0,6317 x(3,81 x 0,00367 x 140

#lt/

4 .

~,53

x 3,18 x 2,23 x

10-4~

...

,

0

0

= 0,01646 x (2,30 x 10 2) = 3,79 J/m 2 secoe

IIT (3a) kunnen we subsi~tueren:q +

«

= 11,82 + 3,79 = 15,61

s c en 0 = ~ x 2,53 = 7,94 m2 zodat u Qw = 970

=

970

=

èg~~~~=~~~~~=~~~=m~

1 + 0,0497 O,OOSO + 0,0497

15,6x7

_J

94

~u = 1000 ~ 16.8~0 = 1000 - 836 ? 1640e 20,13

De be~gkende Tu ~temt' bevredigend overeen met de geschatte waarde. Zone B (verhi.ttingszone)

In dit gebied gebruiken we:

-

T. = 660 e

°

-

T rv 140 e geschat

°

~

°

u

°

Tl = 30 e dus .T₁ gemiddeld = 1 (140 + 30) = S5 e De overige voor A uitvoerig

ver~elde

grootheden· We beh.oudep. hier de vorige gelèidingscoëfficiënt.

U = 20,13 J/~ecoe en U-1

=

0,0497 De stralingscoëfficiënt wordt nu« =

s en de convectiecoëffo ~ = 3~57 J/~2 c

°

zodat 0(

+

oe

= 13,S2 J/m 2sec e.

:s

c 10,25 J/m 2 sec oe

°

sec e We vinden zo Q = ' 630 = 10.6S0 J/sec. w 1 + 0,0497

=============

1},82 l&: 7,94 terwijl T = 660 - 10.6S0 = 1300e u 20,13

======

Zone C (droogzone) 15.

Voor de droogzone wordt meestal een goedkopere vuurvaste steensoort ge-bruikt. '!tIe kiezen hiervoor _{. s} À = 1,003 J/m sec. oe (Perry 456). Bij de hier gebruikte T ",sooe is

A

..

= 44,8 J/m secoe.

- u .

°

lJ - 1

Nu wordt U = 19,21 J/sec e en U- = 0,0521

. A . oooe

In deze zone lS verder T. = 3

1

°

T IV 80 C = 3530K

u

Tl = 300e = 3g30K We vinden hiermee ~& = 7,75 J/m 2 sec e Voor c( gebruiken we T

1(gemiddeld)

=

1 (SO + 30)= 55°0

c

-waarbij weer de factoren voor farm.

2~

gezocht worden en waaruit volgt:

Nu is Qw

=

270 = 4220 J/ sec 1 . + 0, 0521 ============ 10,69x7,94 en T u = 300 - 4220 = 80°0 19,21 ===== 16.

~ Voor de gehele ovenbuis vinden we nu per uur aan warmteverlies door

...

°0 straling en convectie: = 1.092.000 kJ/ho A: 3600 x 16.820 x 18 B: 3600 x 10.680 x 6 = 230.700

_"

C: 3600 x 4.220 x 21 =-=3=1~9~.0~0~0~ ____ " __ _ Totaal 1.641.700 kJ/ho Afgerond 1.650.000 kJ/h ==============

We hebben hier niet in rekening gebracht de warmteverliezen door straling aan de uiteinden van de buis. Deze zullen gering zijn wegens het relatief kleine oppervlak.

111. Totale warmtebalans van de roterende oven.

Om de voo~ de balans benodigde gegevens te kunnen schatten werden de over-eenkOmstige grootheden aan de cementoven als leiddraad genomen. Hiervoor gebruikten we de ovenberekeningen van GrisvlOld (22, p. 430 e.f/..)

Alle hoeveelheden st~omende materie of warmte zijn berekend per uur; normaaltemperatuur is 15°0 (wegens de vele Engelse gegevens bij 60°F); normaaldruk is 1 at.

1. Het proces.

De oven is het reeds beschreven type, met aangebouwde product-koeler en-luchtvoorwarmer.

Brandstof is ~ cokesgas uit een gasfabriek.

De voeding is een natte koek van Ti02~hydraat en water.

In de oven droogt de massa, komt op cálcineertemperatuur, waa:op het Ti02 enige tijd blijft •. Het dehydrateren van het "meta-ti taanzuur" Ti02.H20 kan volgens Glemser (18), e.a., niet als dissociatie beschouwd worden. Het water is slechts "capillair" gebonden en wordt geleidelijk afgestaan. Volgens de Boer (19, p.52) is de physische adsorbtiewarmte in het algemeen ongeveer gelijk aan de condensatiewarmte van water,meest iets groter.

Daarom zullen we in de balans al h~t water als vrij aannemen en voor 1 mol "gebonden" water een geschatte kleine toeslag bij de

verdampings-17.

Warmte doen (10%).

2. Gegevens voor de berekeningen.

a) Er komt de oven in 2345 kg/h filterkoek, 42% Ti0 2 en 58% H20.

Er gaat uit 885 kg/h rutiel via de koel~r en 100 kg/h als vliegstof met de rookgassen (geschat).

b) Brandstof: cokesgas (of stadsgas), verbruik 410 m3/h'(geschat) Samenstelling'v.h. gas (23; p. 1592): H2 57,4% _{N2 4,2%} CH₄ 28,5% _{CO 2 1,4 %} ~ _C2H4 2,9% 02 0,5% •

..

, 3 CO 5,1% dichtheid d = 0,5149 kg/m • '3

°

Onderste verbrandingswarmte 17.810 kJ/m (15 C, lat)

°

Theor. vlamtemperatuur 1900 C.

c) Lucht: aangemomen 30% van de theor. benodigde hoeveelheid primair, de rest + 25% overmaat secundair via de voorwarmér.

d) Tempera~uren: primo lucht 20°C.

sec. lucht 30°C (voofwarmer in)

.

°

rookgas 350 C (gegeven) (4) stookgas 20°C

filterkoek 15°C

. Ti02 uit oven 9000C'(gegeven) (4) Ti02 uit koeler 50°C

Alle temperaturen behalve rookgas en TiO

_z

~ijn aangenomen. ~erder nemen we voor de gasdruk in de gehele oven 1 atmosfeer aan •

3. Materiaalbalans (g~ssen bij 15°C en 1 at berekend). a) Voeding: 2345 kg/h koek met 42% Ti02

=

985 kg

totaal H20 = 1360 kg waarvan in het "metatitaanzuur" 222 kg

Product: 885 kg/h Ti02 via de koeler en 100 kg/h in het rookgas. b) Gas en lucht.

Uit de samenstelling van het gas berekenen wij, dat theoretisch voor '1 m3 gas nodig is 4,83 m3 lucht (zelfde p en t).

Dus theoretisch nodig per uur 410 x 4,83 = 1980 m3 lucht. Overmaat 25% = 495 m3

Totaal 2475 m3

Primaire lucht 30% van 1980 = 591 m3

..

..

",

18.

C) Rookgas. "

Uit de filterkoek komt per uur 1360 kg H20. Dit is 1360 x 23,6 = 1783 m3 damp (150C 1 at) of 4,35 m3/m3 gas. 18

Theoretisch geeft 1 "m3 gas: 0,41 m3 002; 1,20 m3 H20; 3;90 m3 N_2•

Overmaat l~cht is 495 ~3 of 1,21 m3 per m3 gas; dit bevat 0,25 m3 02 " en 0, 95 m 3 N 2 •

Tezame~ geven deze gassen een rookgas per m3 stookgas met: 5,55 m3_H20, 0,41 m3 002' 4,85 m3_{N2, 0,25 m302.}

Totaal dus 11,06 m3 rookgas (nat) per m3 stookgas; de waterdampspanning hierin is 5,55 = 0,50 at •

(aannemen~~'~Rt

rookgasdruk 1 at is).

Opm.: van het totale watergehalte wordt door het stookgas geleverd per

uur 410 x 1,20 x . 18 "= 378 kg.

ol,.."!

H~o ~ ': '1. 3, f:, """,j ~'IS "~.IJ).

23,6

4. Voorwarmen van de sec. lucht.

Er gaat" door de koeler 885 kg rutiel, die afkoelt van 9000C tot 500C.

. . . 0

Voor rutiel geld.t (24): C = 17,14 + 0,00098 T - 350.000/T2 cal/mol. C.

p

Nu vinden WIe de gemiddelde soort warmte tussen de temperaturen T1 en T2 _{_ 2}

uit: C = ( C . dT) x l '

P T1 P _T2-T1

In ons geval wordt tussen b"egin en eindtemperat.uur

- 0 0

C = 16",95 cal/mOl C = 0,888 kJ/kg C.

P "

De rutiel staat door afkoelen af: 885 x 0,888 x 850 = 668.000 kJ. Na

aft~ek van 25% verlies door de koelerwand resteert 0,75 x 668.000 =

501.000 kJ voor de sec. lucht.

Nu is tussen

°

en 200 0 voor lucht Cp 0

•

zodat de sec. lucht een temperatuur krijgt van 30

+

501.000 " = 2400C (C

P

1884 x 1,256 .

°

5. "\Varmtebalans (alles t. 0. v. 15 0)

a} Warmte de oven in:

ui t 16, p. 32)

1) filterkoek, temp. is 150C, dus geen warmte. 2) stookgas, 20°C. Samenstelling: zie 2b.

r'1et de .0 's der componenten berekenen we

-_{C = ~(Cp}

~

p _{x M x %)= 0,747 cal/g C (M = mol. gew.)}

°

p (M x

%)

"

(23.p 1895)

Met de gegeven dichtheid vinden we Cp = 0,747 x 0,5149 x 4,19 = 1,61 kJ/m 300. Bij 20°c is de warmte inhoud 410 x 5 x 1,61 = 3300 kJ/h

3) lucht C = 0.297 kcal/m 3= 1,215 kJ/m 3dus

bij 20°C is Wp r.l.= 5 x 591 x 1,215 = 3540 kJ. Voor sec. lucht is bij 30°C

W 1 = 1884 x 15 x 1.215 = 34~400 kJth sec. •

Opgenomen in voorwarmer = 501.000 kJ/h warmteinhoud aan oveningang 535"400~ kJ/h

Ce 's uit 16. p. 31)

p . /

4) Verbranding: 410 x 17.810 = 7.310.000 kJ h. b) Warmte de oven uit:

1) rookgas

Volgens de materiaalbalans geeft 1 m3 gas 1,20 m3 waterdamp, waarbij komt 4,35 m3 H20 uit de slurry. De druk is ong. 0,5 at. C= 7,4 p.s.i.) en de temp. 350°C (662°F) zodat

w~

uit de enthalpietabel in Perry (277/9)

.

.

.

°

berekenen voor W t.o.v. water van 15 C: 3110 kJ/kg.

Dus per uur in de waterdamp (1360 + 378) x 3110 = 5.400.000 kJ/ho Hieraf condensatiewarmte van verbrandingswater:

(wegens gebruik van onderste verbrandingswarmte van stoo~gas)

378 x 2465 = 932.000 kJ/ho

dus resteert ·aan warmte in de waterdamp ~.468.000 kJ/he

Voor CO 2' N 2 en O2 moet weer de vlarmteinhoud berekend worden uit de ge-middelde C 's tussen 15 en 350°C en de s~enstel1ing v.h. rookgas.

p 3 ' ~- 3 .

WCO TI 0 = m gas x 6~ x~ (C x m CO_{2 .} etc)

2 ,J.V 2' 2 P

= 410 x 335 x(0,41 x 0,430

+

4,85 x 0,300

+

0,25 x 0,312) kcalj

h

= 410 x 335 x 1.710 x 4,19 = 985.000 kJ/ho

als voor CO 2, N_{2 en 02 resp. C = 0,430; 0,300; 0,312 kcal/mp} 30C.

C ui t 15, p. :3 2 ) •

. T~nslotte 100 kg rutiel in het rookgas.

Voor rutie]. is tussen 15 en 350°C: C = 0,788 kJ/kgOC

P zodat W Ti02= 100 x 335 x 0,78$

=

26.400 kJ. 2) Product: 885 kg, 900°C, ót = 885°C.

°

-

/ °

Tussen 15 en 900 C is C = 0,816 kJ kg C. P

dus W _{pro •} d

=

885 x 885 x 0,816

=

639.100 kJ/ho 3) extra benodigde vlarmte voor geadsorbeerd vlater

aan het Ti02: 222 kg HzO/h. Volgens inleiding (pag.

,6 )

zouden' we hiervoor een kleine verhoging op de condensatie- (of verdam-pingswarmte berekenen.

We nemen aan 10%, is 0,1 x 222 x 2260 = 50.000 kJ/he 4) warmteverli.es door ovemland 1.650.000 kJ/ho

,'0

6. Samenvatting. De oven in per uur

filterkoek stookgas lucht (prim.) 11 (sec. ) verbranding totaal Literatuur. RJ 3.300 3.540 535.400 7.310.000 7.852.240 20.

De oven uit per uur

rookgas (H20) (N 2, CO 2,02 ) (Ti0 2) product/ kJ 4.468.000 985.000 26.400 639.100 extra warmte voor ads.50.000

verltes ovenwand 1'.659.000

sluitpost 33.740

7.85~.240

1) W.J. O'Brien, Chem. Eng. Progr., 44, 809-814(1948)

2)

J.

Barksda1e, Titanium. (1949) New York.

3) F.H. I,rac Berthy, Titaniumproducts in Germany, F.I.A.T. Fina1 Report nr. 773 (1946)

4) W.Woodhal1 and W.A. C~sh, Titaniumpigments, B.I.O.S. nr. 451

(Titan-,

gesellschaft Leverkus~n).

5) Gmelin- lit. tot 1950.

6) Chem. Abstracts- lit. na 1950.

, 7) L.E. Barton a) U.S.P. 1.223.358 (Chem.Abstr. 11, 1912 (1917)

b) U.S.P. 2.105.144 (Chèm. Abstr. 11, 216 (1917) 8) Weiser; c.a.- J. Phys. Chem. 45, 1227 (1941)

9) Paragano, Chem. Abstr. 12, 2697 (1918)

10) Chem. Abstr. 26, 2332 (1932) en 29, 6445 (1935) 11) M.L. Hanahan, U.S.P. 1.937.037 (1933)

12) Perry, Chem. Engineers Handbook, (1950)

• 2

13) Br. P. 525.472 (1940), Chem. Abstr. 28, 1206

14) SU11ivan, c.s., U.S. Bureau of r'1ines Technical Paper 384 (1927)

15) R.itl. Pickering, c'.s., J. Appl. Chem. 1, 13 (1951)

16) W. Heiligenstaedt- Wärmetechnische Rechnungen (1951) 17) L.F.' Work, c.s. - Ind. Eng. Chem. 26, 1266 (1934) 18) O. Glemser - Z.f. Elektrochemie 45, 820 (1939)

19) J.H. de Boer - The dynamical character of Adsors:tian (1953) 20) Brochure rot. ovens, Allis Chalmers.

, ' I, I

I

I' , I

,-t , I ! i! , I j: i

·

·

·

r' .

'.

, . . i':;··;'~: . :: . , •• Ol· • ,I' . ,,'. ~ .

o

.~. '-;r-. . .

.-'

(

) ( I ~ , I

1

~

_.

21)

,22 ) 23)

24)

,:

Mc Adams- Heat transmission _{! '}

(1942) ,

Gri'svlOld - Fue'l'Si,., C0mbustion and. Furnaces _{"". ' r}

(1950,)

Ch~

D'.

Hod~an":

Handbook of Chemistry and Physicst. B.F. Naylor, J.

Am.

Chem. Soc.

68, 1077 (1946)

•. -~---' .

.

.. ~-,

-'

.

-21.

rd 33 !ld. " • . . ,. t