氯化法鈦白粉的生產(chǎn)工藝過程

氯化法對于硫酸法而言是一個技術(shù)進步，它可以高效率的連續(xù)化、自動化操作，三廢三廢原料是TiO含量以上的天然金紅石或TiO含量90%左右的人造金紅石和鈦22渣，只有美國杜邦公司的氯化法工藝使用TiO含量60%~84%的混合礦，當然這2種工藝的三廢法一般只能生產(chǎn)金紅石型。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、四氯化鈦的氧化和二氧化鈦的表面處理三大部分。氯化法對原料的要求比硫酸法苛刻得多，它要求使用TiO含量在90%以上的2道、閥門。二氧化鈦的氯化反應(yīng)是一個可逆的吸熱反應(yīng)，而且必須有還原劑的存在下才2242從上式可以看出反應(yīng)的副產(chǎn)物不僅有CO，也可能有CO，一般反應(yīng)溫度在2700℃以上，以生成CO為主，反應(yīng)溫度在700℃以下，以生成CO為主，因此2測定爐氣中的CO/CO比值，可以掌握爐內(nèi)的氯化狀況。2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)混捏制團焦化，不利于連續(xù)化、自動化操作。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℃時用氣化氯代替空氣進入沸騰爐內(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)按一定的速率進行(氯氣的氣速一般為0.1~0.15m/s)950~1000℃不足部分用新鮮氯補充，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氣來降溫。FeClSiClAlCl、343VOClMnClNbClSnClMgCl200℃左右后，32522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CO、COH、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22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)點之一。TiCl的沸點是136℃4、AlCl等，低于此沸點的有SiCl等，唯有釩的334礦物油處理成不揮發(fā)物后，再精餾后獲得釩含量以VO計＜×10-6級高純四氯25化鈦液體，該液體無色透明、沸點136℃、凝固點-24℃、相對密度(20℃)1.726.四氯化鈦遇水會立即發(fā)生強烈的放熱反應(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)備都要求嚴格密封、嚴禁泄漏。四氯化鈦遇水的反應(yīng)式如下：422氧化是氯化法工藝核心，四氯化鈦的氧化是氣相反應(yīng)，反應(yīng)溫度高達1400~1500℃左右，TiCl生成TiOHTiO4223那樣需要煅燒10余小時，其化學反應(yīng)式如下：22固)氧化前先將精TiCl液體在150~200℃下加熱氣化，分步或一步預(yù)熱到4900~1000℃，氧氣同樣也要預(yù)熱到此溫度，兩者按一定比例同時噴入氧化器內(nèi)。氧化時的另一個技術(shù)關(guān)鍵問題是如何添加AlCl,AlCl是金紅石型二氧化鈦的成33反應(yīng)生成TiO粒子較粗3232(0.15~0.35μm).加入的方法有:一種是事先把AlCl溶解在TiCl內(nèi)，隨TiCl一同344蒸氣與TiCl蒸氣一同混合進入氧化器內(nèi)。34由于反應(yīng)生成的TiO是在幾毫秒(0.05~0.1s)內(nèi)產(chǎn)生的，所以為了避免TiO晶22晶體必須爭劇降溫，以極2高的流速通過冷卻套管用低溫循環(huán)氯在數(shù)秒鐘內(nèi)從1400~1500℃冷卻至600℃左高溫袋濾器把二氧化鈦收集下來，含氯量在70%~80%左右，可返回氯化工序使用。為了防止二氧化鈦在冷卻套管中沉積附著于管壁而降低傳熱效果，可在管內(nèi)導入煅燒TiOTiO22美國專利USP5266108二氧化鈦顆粒，用這種二氧化鈦用量0.5%~15%)來清洗，很容易重新破碎成普通顏料級二氧化鈦的粒度，不影響后加工過程。由于四氯化鈦在氧氣中燃燒所放出的熱量不足以使爐內(nèi)的物料上升到氧化所需要的溫度，因此需要提供輔助熱源幫助升溫，燃燒的一氧化碳、甲苯或二甲苯及等離子火炬、激光都可以使用，但等離子法能耗太高，所以一般使用一氧TiO晶核，22加熱因為會造成爐壁過熱而結(jié)疤的疫病更趨嚴重，下表為氧化時的能量轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。溫度/℃82710271327-174.7-174.7-170.9-116.0-105.4-90.02p242氧化反應(yīng)器是氯化法的關(guān)鍵設(shè)備，有立式和臥式兩種，技術(shù)復(fù)雜難度高。首先在高溫下四氯化鈦腐蝕性很強，在1000℃以上的溫度下對所有材料的強度、耐溫、耐腐蝕性能要求很嚴格，國外通常用一種價格昂貴的Inconcl600型鎳基合金；其次TiCl、O、AlCl不僅混合要均勻，