钢企海绵钛生产工艺

一、攀枝花钢企欣宇化工有限公司5000 吨/年海绵钛建设项目（一）海绵钛生产工艺原理

海绵钛生产是将TiO2 氯化-还原成金属钛的过程，其生产过程是先将固态TiO2氯化成气态TiCl4，再经反复气化-液化除去杂质，最后以金属镁还原TiCl4 得到金属钛。另外将反应生成的电解成金属镁和氯气循环使用。下面分别叙述各工段的原理。

①氯化工艺原理

高钛渣在连续沸腾炉内在还原气氛下加氯气氯化，并在800～1000℃条件下生成四氯化钛气体。其反应方式如下：

2 2 4 2 TiO + C + 2Cl ⎯⎯→TiCl + CO

TiO 2C 2Cl TiCl 2CO 2 2 4 + + ⎯⎯→ +

高钛渣中的杂质在上述条件下同时被氯化生成杂质氯化物。

V O 3C 3Cl 2VOCl 3CO 2 5 2 3 + + ⎯⎯→ +

气态四氯化钛及杂质氯化物在收尘器冷却至180℃，大部分杂质氯化物由气体

变为固体，经旋风收尘除去大部分杂质和粉尘，余下的四氯化钛气体经四氯化钛

液体（由冷冻盐水对其间接冷却）冷凝喷淋后，得到四氯化钛液体，经沉降分离

后上清液为中间产品粗四氯化钛。

②精制工艺原理

粗四氯化钛需加入铝粉除去沸点相近钒的氯化物，再利用TiCl4

与杂质氯化物

的沸点不同，经反复气化和液化，除去杂质得到精TiCl4，主要的反应原理如下：

(1) 除钒和高沸点物

在反应罐中加入铝粉、精TiCl4 并通入氯气反应，生产AlCl3 作为催化。在有

AlCl3 作为催化的条件下，在TiCl4 钛沸点（136oC）或沸点以上的温度下反应生

成三氯化钛，即制造三氯化钛浆液（含固体TiCl3 和AlCl3 的四氯化钛浆液）：

2Al＋3Cl2 2AlCl3

3TiCl4＋Al 3 TiCl3＋AlCl3

在蒸馏釜中加入粗TiCl4、三氯化钛浆液，在釜中进行除钒。VOCl3 ＋TiCl3 VOCl2↓＋TiCl4

800～1000℃

136℃

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(2) 除低沸点物

TiCl4 + SiCl4 TiCl4↓（液态）+ SiCl4↑（气态）

(3)除碳

TiCl4 + C TiCl4↑（气态）+ C↓（固态）

③还原蒸馏生产工艺原理

精四氯化钛与熔融金属镁在800～1000℃条件下发生还原反应：4 2 TiCl + 2Mg ⎯⎯→Ti + 2MgCl

反应结束后，经真空蒸馏作业将残留的氯化镁和过量的金属镁与海绵钛分离

净化，得到成品海绵钛。

④电解镁生产工艺原理

镁生产系统，是将来自钛还原蒸馏工段的氯化镁（MgCl2）在密闭式无隔板镁

电解槽电解成金属镁和氯气，电解出的液体镁经过连续精炼成质量符合要求的精

镁（液体镁），精镁送钛还原蒸馏工段还原四氯化钛生产海绵钛，氯气返回氯化工

段循环使用。

⎯⎯→ + ↑2 2 MgCl Mg Cl

2.8.2、工艺流程简述

海绵钛生产按工艺分为四个步骤：即氯化→精制→还原→破碎。另外将还原

反应生成的MgCl2 电解生成金属镁和氯气循环使用，下面分别叙述各生产工艺流

程。