CN104118905A

CN104118905A - 粗四氯化钛的精制工艺

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Publication number: CN104118905A
Application number: CN201410382872.9A
Authority: CN
Inventors: 苗庆东; 李开华; 程晓哲; 黄志鹏; 聂伟; 漆丽华; 李亮; 张瑶
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2034-08-06
Also published as: CN104118905B

Abstract

本发明涉及一种粗四氯化钛的精制工艺，属于钛化工领域。本发明提供一种粗四氯化钛的精制工艺，包括如下步骤：a.将粗四氯化钛进行离心分离，得到的液相粗四氯化钛在蒸馏设备中与除钒剂反应进行蒸馏除钒，蒸馏除钒的馏出液通过精馏设备进行精馏除硅；b.精馏设备底部馏出液即为精四氯化钛，顶部馏出液返回制备粗四氯化钛的氯化工序。本发明采用了离心操作代替了传统的水解、多次沉降、矿浆蒸发的操作，很大程度增大了矿浆的固相物含量，降低了矿浆蒸发的蒸发量，降低了电耗，同时得到了AlCl₃含量较低的四氯化钛。本发明提供了一种工业化粗四氯化钛精制工艺，其工艺流程短，除固、除杂效率高，所得精四氯化钛质量好。

Description

粗四氯化钛的精制工艺

技术领域

本发明涉及一种粗四氯化钛的精制工艺，属于钛化工领域。

背景技术

精四氯化钛是生产海绵钛和氯化法钛白的原材料，四氯化钛由粗四氯化钛精制得到；目前生产粗四氯化钛的方法有三种，分别为竖炉氯化、沸腾氯化和熔盐氯化，但无论采用哪种氯化方法，粗四氯化钛中均含有一定量的杂质，主要杂质为：FeCl₃、AlCl₃、VOCl₃、SiCl₄、TiOCl₂和固相物等，这些杂质对四氯化钛及其后续产品的危害极大，在进入下游生产过程前需除去。

目前采用的四氯化钛精制技术为经氯化工序和冷凝的四氯化钛经沉降后得到粗四氯化钛，粗四氯化钛再经除钒、除低沸点、除高沸点杂质等过程得到精四氯化钛。

上述氯化工序冷凝的四氯化钛经沉降得到粗四氯化钛中，含有数量不等的固相物，固相物组成主要为氯化系统来的细颗粒、FeCl₃和AlCl₃，尤其是FeCl₃和AlCl₃对后续精制工艺的选择、除钒试剂的消耗和精四氯化钛产品的质量造成重大影响。虽然目前普遍采用的沉降技术可以除去部分固相物，但除固效率低，造成粗四氯化钛中固相物尤其是FeCl₃和AlCl₃含量较高，影响后续精制工序及产品质量；且大量的沉降设备占地面积较大，车间设备布置困难，物料损失大，精制流程长。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种粗四氯化钛的精制工艺，工艺流程短、效率高，所得产品质量好。

本发明的技术方案：

本发明提供一种粗四氯化钛的精制工艺：包括如下步骤：

a、将粗四氯化钛进行离心分离，得到的液相粗四氯化钛在蒸馏设备中与除钒剂反应进行蒸馏除钒，蒸馏除钒的馏出液通过精馏设备进行精馏除硅，

b、精馏设备底部馏出液即为精四氯化钛，顶部馏出液返回制备粗四氯化钛的氯化工序。

进一步，本发明还包括c步骤：步骤a中离心分离后的固相残渣采用下述方式处理：使用熔盐氯化工艺制备粗四氯化钛时，固相物残渣返回氯化工序；使用沸腾氯化工艺制备粗四氯化钛时，固相物残渣返回水解工序。

优选的，步骤a中采用沉降类型的离心机进行离心分离，其转速为800r/min-1200r/min。

优选的，步骤a中进行蒸馏除钒时，蒸馏设备加热温度为136-145℃，压力控制为0-5kpa，蒸馏设备顶部回流液温度控制为60-90℃。

优选的，步骤a中进行精馏除硅时，温度控制为136-145℃，精馏设备顶部压力控制为-2～1kpa。

进一步的，步骤a中蒸馏设备底部的残液进行离心分离，液相部分返回蒸馏设备进行蒸馏除钒；固相泥浆通过水解、泥浆蒸发得到的液相粗四氯化钛返回精制工序初始，残渣经无害化处理后堆存。

进一步的，步骤a中，蒸馏设备顶部冷凝回流液一部分(占冷凝回流液体积比的40-50％)返回蒸馏设备与设备内上升的气相物质进行传质传热，另一部分作为蒸馏粗品进入精馏设备。

优选的，步骤a中蒸馏除钒的馏出液由精馏设备的中部加入。

本发明还提供一种精四氯化钛的生产工艺，包括粗四氯化钛生产工艺和粗四氯化钛的精制工艺，粗四氯化钛生产工艺包括氯化工序、淋洗工序、冷凝工序；精制工艺为：粗四氯化钛通过离心分离，分离后得到的液相四氯化钛进行蒸馏除钒和精馏除硅得到精四氯化钛。

本发明的有益效果：

本发明采用离心分离方法代替传统的沉降方法除去粗四氯化钛及蒸馏残渣中的固相物，除杂效果非常好；两种除杂方法除杂效果如表1所示。

表1两种除杂方法效果比较

杂质含量/％	固相物含量/g/l	FeCl₃/％	AlCl₃/％
				TiCl₄原样	12.1	0.07	0.05
沉降效果	5.2	0.04	0.03
				离心效果	0	0.0005	0.0005

由表1中可知，采用离心操作可以有效降低粗四氯化钛中固相物及FeCl₃、AlCl₃的含量。按照独联体国家标准，精四氯化钛中AlCl₃含量需小于0.01％，FeCl₃的含量需小于0.006％，沉降方法处理后FeCl₃、AlCl₃的含量均大于设计值，而离心处理后的粗四氯化钛中几乎不含有FeCl₃、AlCl₃和固相物。此外，使用离心处理后的粗四氯化钛具有以下优点：

1、固相物含量大幅度降低，蒸馏釜运行稳定性大幅度提高，残渣排放量大幅度降低，提高了精制系统产出率的同时，降低了残渣处理的成本；

2、AlCl₃含量已经满足标准要求，精制工艺中不需专门设置精馏设备除去AlCl₃杂质，缩短了工艺流程，降低了生产成本，同时AlCl₃与四氯化钛相对挥发度仅为26.8，实际生产过程中处理难度大，由于AlCl₃含量超标造成产品不合格的比例较大，采用离心方法处理粗四氯化钛后，提高了精制系统的设备运行作业率；

3、FeCl₃具有氧化性，除钒实际具有还原性，FeCl₃含量偏大会造成除钒试剂消耗量增大，增加生产成本。

蒸馏残渣采用离心方式处理后，除VOCl₃含量高于设计值之外，其余指杂质元素含量均较低，因此将离心后的液相物质返回蒸馏除钒系统，极大减少了残渣量，同时离心后的泥浆中四氯化钛量较少，泥浆蒸发量大幅度降低，同时处理难度较小。

本发明采用了离心操作代替了传统的水解、多次沉降、矿浆蒸发的操作，很大程度增大了矿浆的固相物含量，降低了矿浆蒸发的蒸发量，降低了电耗，同时得到了AlCl₃含量较低的四氯化钛。本发明提供了一种工业化粗四氯化钛精制工艺，其工艺流程短，除固、除杂效率高，所得精四氯化钛质量好。

具体实施方式

本发明提供一种粗四氯化钛的精制工艺：包括如下步骤：

进一步，本发明还包括c步骤：步骤a中离心分离后的固相残渣采用下述方式处理：使用熔盐氯化工艺制备粗四氯化钛时，固相物残渣通过泥浆泵返回氯化炉；使用沸腾氯化工艺制备粗四氯化钛时，固相物残渣返回水解工位水解处理。

优选的，步骤a中蒸馏除钒的馏出液由精馏设备的中部加入；馏出液需由中部加入，因为精馏设备的目的是除去其中的SiCl₄。

本发明提供了一种四氯化钛精制工艺，该精制工艺过程为：来自氯化工序冷凝系统的四氯化钛粗品(不进行沉降处理)进入离心设备，除去四氯化钛粗品中绝大多数的FeCl₃、AlCl₃和细小残渣等固相物，经除杂后的四氯化钛进入粗四氯化钛高位槽储存，来自高位槽的粗四氯化钛连续加入蒸馏釜中与除钒试剂反应除去其中的VOCl₃，蒸馏釜加热温度为136-145℃，蒸馏塔压力控制范围为0-5kpa，蒸馏塔塔顶回流液温度控制范围为：60-90℃，蒸馏塔塔顶回流液部分返回蒸馏塔与塔内上升的气相物质进行传质传热，另一部分作为蒸馏粗品采出进入精馏塔，由精馏塔中部加入，蒸馏粗品与来自底部蒸馏釜的蒸汽进行传质传热，精四氯化钛由蒸馏釜通过溢流的方式采出，精馏塔顶SiCl₄得到富集，采出后返回熔盐氯化炉系统或待处理(针对沸腾氯化工艺)，蒸馏釜温度控制范围136-145℃，精馏塔塔顶压力控制范围-2～1kpa。

现有精四氯化钛制备时，需经过氯化-淋洗-冷凝，然后再进行沉降处理得到粗四氯化钛，粗四氯化钛再经过蒸馏化学试剂法除钒、精馏方法进行精制得到精四氯化钛。本发明在制备粗四氯化钛工艺中，通过氯化-淋洗-冷凝后，不经过沉降，而通过离心分离处理，除去四氯化钛粗品中绝大多数的FeCl₃、AlCl₃和细小残渣等固相物。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

采用熔盐氯化工艺生产粗四氯化钛，粗四氯化钛指标为：固含量12.5g/l、AlCl₃：0.064％、FeCl₃：0.045％、VOCl₃：0.18％、SiCl₄：0.031％，该原料经离心机离心后粗四氯化钛指标为：固含量：0g/l、AlCl₃：0.0005％、FeCl₃：0.0003％、VOCl₃：0.20％、SiCl₄：0.034％，采用铝粉除钒技术，该原料加入蒸馏塔中，蒸馏釜温度为139.5℃、蒸馏塔压力为2.5kpa、塔顶回流液温度为63.2℃，除四氯化硅采用精馏工艺，精馏塔蒸馏釜温度为142℃，塔顶压力为-0.3kpa。

由此得到的精四氯化钛指标为AlCl₃：0.0025％、FeCl₃：0.0003％、VOCl₃：0.0003％、SiCl₄：0.004％。

实施例2

采用熔盐氯化工艺生产的四氯化钛，四氯化钛指标为：固含量16.2g/l、AlCl₃：0.058％、FeCl₃：0.062％、VOCl₃：0.2％、SiCl₄：0.041％，该原料经离心机离心后粗四氯化钛指标为：固含量：0g/l、AlCl₃：0.0005％、FeCl₃：0.0003％、VOCl₃：0.23％、SiCl₄：0.044％，采用铝粉除钒技术，该原料加入蒸馏塔中，蒸馏釜温度为141℃、蒸馏塔压力为1.2kpa、塔顶回流液温度为75℃，除四氯化硅采用精馏工艺，除四氯化硅精馏塔蒸馏釜温度为142℃，塔顶压力为0.1kpa。

由此得到的精四氯化钛指标为AlCl₃：0.0013％、FeCl₃：0.0003％、VOCl₃：0.0003％、SiCl₄：0.0035％。

以上两个实施例中，离心后固含量、FeCl₃、AlCl₃含量均能得到大幅度降低，精制除钒、除硅过程稳定性提高，精制产品均可达到国标1级标准。

尽管上面结合实施例示出并描述了本发明的四氯化钛精制工艺，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里做出形式和细节上的各种改变。

Claims

1.粗四氯化钛的精制工艺，其特征在于，包括如下步骤：

a、将粗四氯化钛进行离心分离，得到液相粗四氯化钛和固相残渣，液相粗四氯化钛在蒸馏设备中与除钒剂反应进行蒸馏除钒，蒸馏除钒的馏出液通过精馏设备进行精馏除硅；

2.根据权利要求1所述的粗四氯化钛的精制工艺，其特征在于，还包括c步骤：步骤a中离心分离后的固相残渣采用下述方式处理：使用熔盐氯化工艺制备粗四氯化钛时，固相物残渣返回氯化工序；使用沸腾氯化工艺制备粗四氯化钛时，固相物残渣返回水解工序。

3.根据权利要求1或2所述的粗四氯化钛的精制工艺，其特征在于，步骤a中采用沉降类型的离心机进行离心分离，其转速为800r/min-1200r/min。

4.根据权利要求1～3任一项所述的粗四氯化钛的精制工艺，其特征在于，步骤a中进行蒸馏除钒时，蒸馏设备加热温度为136-145℃，压力控制为0-5kpa，蒸馏设备顶部回流液温度控制为60-90℃。

5.根据权利要求1～4任一项所述的粗四氯化钛的精制工艺，其特征在于，步骤a中进行精馏除硅时，温度控制为136-145℃，精馏设备顶部压力控制为-2～1kpa。

6.根据权利要求1～5任一项所述的粗四氯化钛的精制工艺，其特征在于，步骤a中，蒸馏设备顶部的冷凝回流液中40～50vol％的回流液返回蒸馏设备与设备内上升的气相物质进行传质传热，其余冷凝回流液作为蒸馏粗品进入精馏设备。

7.根据权利要求1～6任一项所述的粗四氯化钛的精制工艺，其特征在于，步骤a中，蒸馏除钒后蒸馏设备底部余有残液，底部残液的处理方式为：残液进行离心分离，所得液相部分返回蒸馏设备进行蒸馏除钒；所得固相泥浆通过水解、泥浆蒸发得到的液相粗四氯化钛返回精制工序初始，残渣经无害化处理后堆存。

8.根据权利要求1～7任一项所述的粗四氯化钛的精制工艺，其特征在于，步骤a中蒸馏除钒的馏出液由精馏设备的中部加入。

9.精四氯化钛的生产工艺，包括粗四氯化钛生产工艺和权利要求1～8任一项所述的粗四氯化钛的精制工艺，粗四氯化钛生产工艺包括氯化工序、淋洗工序和冷凝工序。