氯化法鈦白粉工藝

 氯化法工藝的鈦白粉對于硫酸法工藝的鈦白粉而言是一個(gè)技術(shù)進(jìn)步，它可以高 效率的連續(xù)化、自動(dòng)化操作，產(chǎn)品質(zhì)量好，直接排放的“三廢”比硫酸法少得多，這是它可以取而代之硫酸法的基本原因。但是氯化法“三廢”少主要取決于它的原料，大部分氯化法工廠使用的原料是TiO2含量95%以上的天然金紅石或TiO2含量90%左右的人造金紅石和鈦渣，只有美國杜邦公司的氯化法工藝使用TiO2含量60%~84%的混合礦，當(dāng)然這種工藝的“三廢”排放量要比使用天然金紅石和人造金紅石或鈦渣工藝的高，氯化法一般只能生產(chǎn)金紅石型。

 

 鈦白粉氯化法的工藝流程比硫酸法短得多，主要包括四氯化鈦制備、四氯化鈦的氧化和鈦白粉的表面處理三大部分。

一、四氯化鈦的制備與精制

氯化法對原料的要求比硫酸法苛刻得多，它要求使用TiO2含量在90%以上的鈦礦，目前常用的有天然金紅石礦、人造金紅石和高鈦渣。氯化法對礦粉的細(xì)度和濕度要求比硫酸法嚴(yán)，因?yàn)樵诜序v氯化時(shí)要使質(zhì)量較重的鈦礦和質(zhì)量較輕的石油焦或焦碳都能順利的流態(tài)化，礦粉細(xì)度的均勻是很重要的，此外濕度大水分含量高，在氯化過程中會(huì)產(chǎn)生氯化氫和氯化氧鈦，前者會(huì)腐蝕設(shè)備，后者會(huì)堵塞管道、閥門。

鈦白粉的氯化反應(yīng)是一個(gè)可逆的吸熱反應(yīng)，而且有還原劑的存在下才能進(jìn)行，否則溫度高達(dá)1800℃也無法氯化，反應(yīng)式如下：

TiO2+C+Cl2→TiCl4+CO(CO2)

從上式可以看出反應(yīng)的副產(chǎn)物不僅有CO，也可能有CO2，一般反應(yīng)溫度在700℃以上，以生成CO為主，反應(yīng)溫度在700℃以下，以生成CO2為主，因此測定爐氣中的CO/CO2比值，可以掌握爐內(nèi)的氯化狀況。

過去那種老式的固定床氯化法，現(xiàn)在已被沸騰化爐取代，固定床需要事先把金紅石礦與石油焦按一定比例(鈦渣：石油焦:瀝青=7:2:1)混捏制團(tuán)焦化，不利于連續(xù)化、自動(dòng)化操作。大型沸騰氯化爐直徑2~6m，內(nèi)襯耐火磚，干燥的金紅石礦(或鈦渣)在氯化爐內(nèi)先用空氣使其流態(tài)化，并加熱至650℃左右，然后加入干燥的焦碳或石油焦(金紅石:石油焦=78:22),待溫度升至900℃時(shí)用氣化氯代替空氣進(jìn)入沸騰爐內(nèi)，接著金紅石礦(或鈦渣)與焦碳(或石油焦)按一定的比例在保持沸騰床一定高度的情況下陸續(xù)加入，讓氯化反應(yīng)按一定的速率進(jìn)行(氯氣的氣速一般為0.1~0.15m/s)。氯化反應(yīng)一般維持在950~1000℃，正常生產(chǎn)時(shí)使用回收氯，不足部分用新鮮氯補(bǔ)充，如果反應(yīng)溫度超過1000℃，有可能使礦粉與反應(yīng)的雜質(zhì)氯化物燒結(jié)而造成死床，在這種情況下可以通入干燥的氮?dú)鈦斫禍亍?/span>

 

在鈦白粉氯化的同時(shí)，礦中的雜質(zhì)也參與氯化反應(yīng)生成FeCl3、SiCl4、AlCl3、VOCl3、MnCl2、NbCl5、SnCl2、MgCl2等，在反應(yīng)氣體出來冷卻到200℃左右后，大部他雜質(zhì)的氯化物冷凝在爐灰上而沉降下來，氣體經(jīng)過濾進(jìn)一步冷凝到-12℃左右以盡可能的回收四氯化鈦(通常用冷四氯化鈦噴淋)，不凝性氣體主要是CO、CO2、H2、余氯和微量的四氯化鈦，經(jīng)氣體處理裝置用堿液吸收后排放。這種粗四氯化鈦是一種紅棕色的渾濁液體，在氯化前要通過蒸餾來精制。

由于鹵化物比較容易分級提純，所以氯化法鈦白粉的純度比硫酸法高，這是它的主要優(yōu)點(diǎn)之一。TiCl4的沸點(diǎn)是136℃，多數(shù)氯化物的沸點(diǎn)都與它有一定的距離，高于此沸點(diǎn)的主要有FeCl3、AlCl3等，低于此沸點(diǎn)的有SiCl4等，唯有釩的氯化物的沸點(diǎn)與它相近，工業(yè)生產(chǎn)中可以用傳統(tǒng)的銅絲塔精餾除釩，或用不飽和礦物油處理成不揮發(fā)物后，再精餾后獲得釩含量(以V2O5計(jì))＜×10-6級高純四氯化鈦液體，該液體無色透明、沸點(diǎn)136℃、凝固點(diǎn)-24℃、相對密度(20℃)1.726.

 

四氯化鈦遇水會(huì)立即發(fā)生強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量的白色HCl煙霧而污染環(huán)境、灼傷皮膚、刺激粘膜、損傷呼吸道組織、腐蝕設(shè)備，因此所 有設(shè)備都要求嚴(yán)格密封、嚴(yán)禁泄漏。四氯化鈦遇水的反應(yīng)式如下： TiCl4+H2O→TiOCl2+2HCl+Cl