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海綿鈦的生產(chǎn)工藝
來(lái)源:
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作者:xinpeng
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發(fā)布時(shí)間: 2016-06-15
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【Na還原法】
四氯化鈦主要用作生產(chǎn)海綿鈦、鈦白粉及三氯化鈦。其制取方法很多，主要有沸騰氯化、熔鹽氯化和豎爐氯化3 種方法。沸騰氯化是現(xiàn)行生產(chǎn)四氯化鈦的主要方法（中國(guó)、日本、美國(guó)采用），其次是熔鹽氯化（獨(dú)聯(lián)體國(guó)家采用），而豎爐氯化已被淘汰。沸騰氯化一般是以鈣鎂含量低的高品位富鈦料為原料，而熔鹽氯化則可使用含高鈣鎂的原料。
1、沸騰氯化
沸騰氯化是采用細(xì)顆粒富鈦料與固體碳質(zhì)（石油焦）還原劑，在高溫、氯氣流的作用下呈流態(tài)化狀態(tài)進(jìn)行氯化反應(yīng)，從而制取四氯化鈦的方法。該法具有加速氣-固相間傳質(zhì)及傳熱過(guò)程，強(qiáng)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外目前沸騰氯化使用的原料有高鈦渣、天然金紅石、人造金紅石等。我國(guó)撫順鈦廠和遵義鈦廠新建的沸騰氯化爐直徑分別為Φ1.4 m與Φ2.4 m，采用獨(dú)有的無(wú)篩板氯化技術(shù)，其中遵義鈦廠設(shè)計(jì)日產(chǎn)粗四氯化鈦70 t。
2、熔鹽氯化
熔鹽氯化是將磨細(xì)的鈦渣或金紅石和石油焦懸浮在熔鹽（主要由KCl、NaCl、MgCl2 和CaCl2 組成）介質(zhì)中，并通入氯氣，從而制取四氯化鈦的方法。一般也可使用電解鎂的廢電解質(zhì)，在973K~1073K 條件下充入氯氣，故氯化反應(yīng)的速度受到熔體的性質(zhì)、組成，還原劑的種類(lèi)，原料的性質(zhì)，氯化溫度，氯氣濃度及通入速度，熔體高度，配碳量等因素的影響。
方法
熔鹽氯化法是前蘇聯(lián)20 世紀(jì)60 年代研制成功，用以生產(chǎn)四氯化鈦的方法，該法不僅適用于前蘇聯(lián)的原料特點(diǎn)（鈦渣含CaO+MgO 約6%），其爐子產(chǎn)能達(dá)20 t/m2 ~25 t/m2 四氯化鈦，熔鹽段截面積為6m2。大型熔鹽氯化爐日產(chǎn)四氯化鈦為120 t~150 t，原為矩形爐，現(xiàn)改為圓形爐，圓形熔鹽氯化爐的尺寸為Φ 5.0 m×8.5 m，內(nèi)徑Φ 內(nèi)為2.76 m，長(zhǎng)方形為4.5 m×3.5 m×8.5 m。圓形爐內(nèi)無(wú)死角，爐體強(qiáng)度增大，3 年大修1 次，比矩形爐使用年限延長(zhǎng)近1 倍。熔鹽氯化可使用多種富鈦物料，除了含鈣鎂的鈦渣外，現(xiàn)廣泛使用由紅鈦鐵礦（Fe2O3 3TiO2）熔煉的鈦渣（TiO2 87%~91%），亦可使用金紅石。 烏克蘭采用熔鹽氯化生產(chǎn)已有40 多年的歷史，不僅適用于該國(guó)鈦精礦MgO、CaO 含量高的特點(diǎn)，還具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）氯化裝置單位生產(chǎn)率高，可達(dá)20 t/m2·d ~25t/m2·d TiCl4；2）氯化溫度低，為800℃，很多雜質(zhì)不會(huì)因氯化而進(jìn)入TiCl4；3）從爐料到工業(yè)四氯化鈦，鈦的回收率高，可達(dá)95%；熔鹽本身有凈化TiCl4 的作用，獲得TiCl4雜質(zhì)含量低，釩、氯、硅、碳等雜質(zhì)總含量≤2%；制得TiCl4 產(chǎn)物達(dá)98%以上，可使AlCl3、FeCl3、CaO、MgO 和SiO2 等雜質(zhì)留在熔鹽介質(zhì)中，然后排出；4）對(duì)原料粒度組成要求不高，可利用細(xì)小粒度的鈦渣；5）反應(yīng)過(guò)程不產(chǎn)生COCl2，廢氣無(wú)爆炸危險(xiǎn)。廢氣中Cl2 和HCl 含量非常小，對(duì)環(huán)境污染也不大。