CN103466673A - 一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤：先在含TiCl4物料中加入氯化钠和还原剂，在130-300℃的温度下隔绝空气蒸发其中的TiCl4；然后将TiCl4蒸发后得到的残渣经200-600℃的温度下真空蒸馏，以四氯铝酸钠的形式回收其中的铝。本发明具有工艺简单，生产成本低，得到的四氯铝酸钠纯度高，且回收得到的TiCl4杂质少，环境友好等优点。

Description

一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法
技术领域
本发明属于无机化学领域，具体涉及一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法。
背景技术
铝是钛精矿中的伴生元素，由钛精矿得到的富钛料在氯化过程，铝和钛一起被氯化，氯化炉气冷凝后，得到含AlCl3的粗TiCl4液体及含氯化铝固体的沉淀物，该沉淀物占TiCl4液体总量的3-5wt%，沉淀物在粗四氯化钛浓密机中会形成所谓的四氯化钛沉淀泥浆，四氯化钛沉淀泥浆主要由高沸点的氯化物及氯氧化物组成，其中含有10-30wt%的AlCl3，0.2-5wt%的FeCl3和55-65wt%的TiCl4，具有很高的回收价值。然而，由于四氯化钛沉淀泥浆性质特殊，目前还没有一种经济有效的方法能回收其中的AlCl3。粗TiCl4液体中的AlCl3在精制过程主要富集在粗四氯化钛蒸馏残渣中，并随着AlCl3富集程度的升高，TiCl4蒸发越来越困难，电耗越来越高。粗四氯化钛蒸馏残余物除高沸点的杂质外，还含有大量TiCl4，因此蒸馏残余物不得不返回系统，造成AlCl3在系统内的死循环。此外，粗四氯化钛铝粉除钒渣及矿物油除钒渣中也含有大量的氯化铝，除钒渣目前主要是返回氯化炉回收其中的TiCl4，同样也造成AlCl3在系统内死循环。当AlCl3在系统内积累到一定程度，只能采用增湿法使其转变成AlOCl沉淀析出。总之，含TiCl4物料中的AlCl3目前还无法有效分离回收利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法。该方法不仅可以有效回收含TiCl4物料中的TiCl4，而且通过加入氯化钠和还原剂后经真空蒸馏能够以四氯铝酸钠的形式回收其中的铝，从而降低回收成本，减少环境污染。
本发明的技术方案是：
一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，包括下述步骤：
第一步：蒸发含TiCl4物料中的TiCl4
在含TiCl4物料中加入氯化钠和还原剂，隔绝空气加热蒸发其中的TiCl4，得到TiCl4蒸气和残余物；
第二步：真空蒸馏生产四氯铝酸钠
将第一步得到的残余物真空蒸馏，生产四氯铝酸钠。
所述的含TiCl4物料包括：四氯化钛沉淀泥浆，粗四氯化钛精制过程产生的蒸馏残余物，及粗四氯化钛铝粉除钒渣及矿物油除钒渣。
所述的还原剂选自铝粉、铁粉、氯化亚锡中的一种或几种。
在第一步中，按含TiCl4物料中AlCl3形成NaAlCl4化学计量数的1-3倍加入NaCl，并按含TiCl4物料中FeCl3还原成FeCl2化学计量数的1-5倍加入还原剂。
在第一步中，所述的蒸发是在温度为130-300℃，常压或减压的条件下蒸发0.5-5小时。
将第一步所获得的TiCl4蒸气经0～-15℃的TiCl4液体喷淋捕集回收得液体TiCl4。
第二步所述的真空蒸馏的条件为：温度为200-600℃、真空度为1-1000Pa、时间为1-8小时。
第二步真空蒸馏产生的NaAlCl4蒸气经0-200℃冷凝得NaAlCl4的固体或液体。
本发明与已有的技术相比具有以下优点及效果：
含TiCl4物料中的AlCl3是TiCl4生产过程中的有害杂质。本发明的优势在于巧妙地将含TiCl4物料中的AlCl3作为NaAlCl4生产的原料，通过加入氯化钠和还原剂，隔绝空气先加热蒸发回收其中的TiCl4，因为NaAlCl4的沸点较AlCl3的沸点明显要高，从而使得钛和铝在蒸发过程能得到更有效的分离。此外，加入还原剂后，使含TiCl4物料中的FeCl3还原成FeCl2，而FeCl2的沸点较FeCl3的沸点高得多，铁与钛和铝的分离在蒸发过程及蒸馏过程也得到极大的改善。因此，将含TiCl4物料蒸发TiCl4后得到的残余物真空蒸馏，可实现铝和铁的有效分离，直接得到合格NaAlCl4产品，变废为宝，开创NaAlCl4生产新途径，显著降低NaAlCl4生产成本，节约资源，保护环境。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不能被看成是对本发明的限定。
实施例1
先将含TiCl457.1%、Al6.3%、Fe1.2%的四氯化钛沉淀泥浆500ml中加入到1000ml的三颈烧瓶中，然后按NaAlCl4形成化学计量数的1.5倍加入NaCl，并按FeCl3还原成FeCl2化学计量数的3倍加入铁粉，160℃搅拌蒸发4小时，得到TiCl4蒸气和残余物；将获得的TiCl4蒸气用-5℃液体TiCl4喷淋回收，回收得到的TiCl4液体含Al0.01%；并将蒸发残余物转入真空炉中，在温度为250℃、真空度为13Pa的条件下真空蒸馏3小时；蒸馏产生的NaAlCl4蒸气经室温冷却后得到纯度为99.7%NaAlCl4产品；工艺过程铝的回收率为88.6%。
实施例2
先将含TiCl461.6%、Al11.5%、Fe0.1%的粗四氯化钛铝粉除钒渣500ml加入到1000ml的三颈烧瓶中，然后按NaAlCl4形成化学计量数的2倍加入NaCl，200℃蒸发2.5小时，得到TiCl4蒸气和残余物；将获得的TiCl4蒸气用-10℃液体TiCl4喷淋回收，回收得到的TiCl4液体含Al0.05%；并将蒸发残余物转入真空炉中，在温度为300℃、真空度为130Pa的条件下真空蒸馏2.5小时；蒸馏产生的NaAlCl4蒸气经150℃冷却后得到纯度为99.9%NaAlCl4产品，蒸馏过程铝的蒸发率为78.7%。真空蒸馏得到的残渣中含有大量的未反应的铝粉，可返回铝粉除钒工序继续使用。
实施例3
先将含TiCl475.3%、Al8.7%、Fe0.5%的粗四氯化钛精制过程产生的蒸馏残渣500ml中加入到1000ml的三颈烧瓶中，然后按NaAlCl4形成化学计量数的2.5倍加入NaCl，并按FeCl3还原成FeCl2化学计量数的1.5倍加入氯化亚锡，250℃搅拌蒸发1小时，得到TiCl4蒸气和残余物；将获得的TiCl4蒸气用-13℃液体TiCl4喷淋回收，回收得到的TiCl4液体含Al0.1%；并将蒸发残余物转入真空炉中，在温度为400℃、真空度为600Pa的条件下真空蒸馏5小时；蒸馏产生的NaAlCl4蒸气经室温冷却后得到纯度为98.9%NaAlCl4产品，工艺过程铝的回收率为98.7%。

Claims (8)

1.一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于：
第一步：蒸发含TiCl4物料中的TiCl4
在含TiCl4物料中加入氯化钠和还原剂，隔绝空气加热蒸发其中的TiCl4，得到TiCl4蒸气和残余物；
第二步：真空蒸馏生产四氯铝酸钠
将第一步得到的残余物真空蒸馏，得到四氯铝酸钠蒸气。
2.根据权利要求1所述的一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于，所述的含TiCl4物料包括：四氯化钛沉淀泥浆，粗四氯化钛精制过程产生的蒸馏残余物，及粗四氯化钛铝粉除钒渣及矿物油除钒渣。
3.根据权利要求1所述的一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于：在第一步中，按含TiCl4物料中AlCl3形成NaAlCl4化学计量数的1-3倍加入NaCl，并按含TiCl4物料中FeCl3还原成FeCl2化学计量数的1-5倍加入还原剂。
4.根据权利要求1或3所述的一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于，所述的还原剂选自铝粉、铁粉、氯化亚锡中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于：在第一步中，蒸发是在温度为130-300℃，常压或减压的条件下蒸发0.5-5小时。
6.根据权利要求1所述的一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于：第一步所获得的TiCl4蒸气经0～-15℃的TiCl4液体喷淋捕集回收得液体TiCl4。
7.根据权利要求1所述的一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于：第二步中，真空蒸馏的条件为：温度为200-600℃、真空度为1-1000Pa、时间为1-8小时。
8.根据权利要求1所述的一种用含TiCl4物料生产四氯铝酸钠的方法，其特征在于：第二步中，真空蒸馏产生的NaAlCl4蒸气经0-200℃冷凝得NaAlCl4的液体或固体。
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