强制循环法粗四氯化钛有机物除钒工艺研究
我国先进的四氯化钛铝粉除钒工艺配置

2 0 1 3年 l 2月
云南冶金
YUNNAN MET ALL URGY
De c .2 0 1 3
第4 2卷第 6期 ( 总第 2 4 3期 )
V o 1 . 4 2 .N o . 6( S u m 2 4 3 )
我 国先 进 的 四氯 化 钛 铝 粉 除钒 工 艺 配 置
杨 易邦 ,王 富 文 ,马 昕
s l u r r y,i n o r d e r t o s o l v e t hi s p ob r l e m ,i t i s p r o p o s e d t h a t t h e p r o d u c t i v i t y o f r e a c t o r ma y b e r e d u c e d,a n d t h i s t e c h n o l o g y i s p r o s p e c t e d t o o .
KEY W ORDS: t i t a n i u m t e t r a e h l o r i d e ;a l u mi n u m p o w d e r ;v a n a d i u m r e m o v l a
引 言
四氯化钛生产工艺研究_常跃仁

文章编号:1007-967X(2009)04-0037-03四氯化钛生产工艺研究*常跃仁(抚顺钛业有限公司,辽宁抚顺113001)摘 要:首先综述了近年来四氯化钛的生产工艺,并围绕氯化的准备阶段-配料部分进行了详细汇总。
对氯化部分,原料高钛渣品位和杂质元素含量高低,决定了国内外不同生产厂家使用不同的氯化工艺:熔盐氯化和沸腾氯化。
对这两种氯化的特点进行了总结。
在精制部分,通过四种不同除钒方式的对比,阐述了每种方法的优缺点,指出今后精制除钒向矿物油和铝粉除钒的方向发展。
关键词:四氯化钛,沸腾氯化,熔盐氯化,精制,铜丝除钒,硫化氢除钒,有机物除钒,铝粉除钒中图分类号:T Q124 文献标识码:A1 前 言四氯化钛(T i C l4)是生产海绵钛的最重要的中间产品。
金属钛性能优异,广泛应用于航空航天、国防工业、石油化工、航海设备、电子材料、发电设备、体育器材和医疗器械制造等。
随着我国经济不断增长,综合国力不断增强,钛的消费量增长速度很快,我国海绵钛工业生产已取得了很大的进步,现已成为世界上少数几个掌握全套工艺技术的国家之一。
据最乐观的预测(日本先进材料公司资料),到2010年世界钛材市场将扩大到12万t,对海绵钛的需求量将达15~16万t[1]。
根据我国钛工业发展规划,在“十一五”期间,国内海绵钛需求量将按照平均25%的速率增长,到2010年,国内海绵钛市场需求量将达到3.5万t。
据上述统计保守估算,到2010年全世界用于海绵钛生产所需四氯化钛约为62~66万t。
同时考虑到钛白行业的生产所需四氯化钛量,四氯化钛供应市场潜力巨大。
因此,在提高四氯化钛产量的同时,通过改善工艺流程,尽可能地提高四氯化钛产品质量具有十分重要的意义。
2 四氯化钛生产工艺对于四氯化钛的生产过程,虽然各个国家工艺流程上稍有差异,但主要是由配料、氯化和精制三部分组成。
下面就四氯化钛生产情况进行简要探讨。
2.1 配 料配料工段来自高位料仓合格粒度的富钛料与破碎、干燥后的石油焦按一定配料比加入到螺旋输送机,经初混后送入流化器,风送至氯化工段,经旋风和布袋收尘卸入混合料仓,供氯化炉使用[2]。
四氯化钛生产技术进展---乘钒钛文化之风 创钒钛经济之业

四氯化钛生产技术进展---乘钒钛文化之风创钒钛经济之业原创邹建新彭富昌教授等四氯化钛生产技术进展1.沸腾氯化炉的大型化技术研究四氯化钛的制造技术是钛产业链中的关键技术,所以,今后应把氯化炉的大型化、氯化技术水平的提高(包括提高钛的氯化率、氯的利用率、氯化炉产能、降低尾气氯含量、提高四氯化钛回收率等)作为今后研究工作的重点之一。
2.四氯化钛除钒新工艺目前工业生产中,有用铜丝、矿物油和铝粉三种除钒的方法。
其中,铜丝除钒效果好,可获得高质量的四氯化钛,但是间歇操作,铜丝失效后的洗涤再生操作劳动强度大、操作环境差、铜耗高,除钒的成本高,仅适合小规模生产中应用;矿物除钒成本低,但需要采用特殊的加热方法,产生体积庞大的残渣液,残渣易在加热壁上结疤,除钒后的四氯化钛中含有少量有机物不易分离除去,较适用于氯化法生产钛白;铝粉除钒的残渣量少,不易结疤,容易从残渣回收钒,除钒成本低,是一种适合用于海绵钛生产的除钒方法。
铝粉除钒已在独联体国家海绵钛生产中成功使用多年,北京有研院等单位早已完成了小型试验研究,说明铝粉除钒是可行的工艺技术。
但独联体国家使用的这种超细活性铝粉价格昂贵,并具有可爆性,需要研究改进。
2012年,攀枝花运达钛业公司在国内首次攻克了铝粉除钒产业化技术,通过外加AlCl3作催化剂制备TiCl3浆料,改善了低价钛浆液的除钒性能。
在TiCl4、铝粉的混合物中直接外加AlCl3,加热至136℃以上,保温3-5h,铝粉利用率为50%-75%。
能满足规模化连续除AlCl3与控制产品中AlCl3杂质含量的要求,已在年产10000t TiCl4生产线上成功应用。
每生产1t精TiCl4,铝粉消耗不大于1.0kg,低于独联体技术的1.2 kg单耗。
3.杜邦公司的新工艺杜邦的新工艺使用低品位钛铁矿、焦炭和氯气生产四氯化钛,再用纯氧置换氯。
该工艺仅为传统工艺成本的1/3,对于利用低品位矿和降低成本,给予我们很大的启示。
4.以金红石为原料生产TiCl4贵阳铝镁设计研究院发明了一种粗四氯化钛制取方法,它是用天然金红石为原料,冶金焦碳为还原剂,经加氯气沸腾氯化、旋风抽风机、冷却、喷雾、布袋过滤器过滤、填料吸收塔吸收而得粗四氯化钛。
粗四氯化钛铝粉除钒和有机物除钒工艺比较

粗四氯化钛铝粉除钒和有机物除钒工艺比较胡元金【摘要】近十年来海绵钛和钛白粉工业发展迅速,除钒工艺也取得了长足发展.各种除钒工艺中进步最大的为铝粉除钒和有机物除钒.基于此,分析两种除钒工艺的热力学机理,提出有机物的除钒产物主要为VCl3的新观点.就原料的适应性和单位成本对两种工艺进行比较,铝粉除钒更易产出高质量的精TiCl4,而有机物除钒成本较低并可适应高钒的粗TiCl4.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2016(000)015【总页数】3页(P126-128)【关键词】除钒;四氯化钛;海绵钛;钛白粉【作者】胡元金【作者单位】四川大学化学工程学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TQ134.11粗四氯化钛通常采用沸腾氯化或熔盐氯化工艺制取,其中往往含有复杂的杂质成分。
按相态和在TiCl4中的溶解性,杂质可分为高沸点杂质如FeCl3、FeCl2、AlCl3、MnCl2和MgCl2等,低沸点杂质如Cl2、HCl、O2、N2、COCl2和CO2等,沸点相近杂质如SiCl4、CCl4、VOCl3、VCl4等[1]。
高沸点杂质和低沸点杂质易于去除。
精制过程主要任务在于除去VOCl3。
用于海绵钛生产的四氯化钛还需一个除硅的过程。
除钒是精制四氯化钛的一个重要工艺过程,VOCl3是一种与TiCl4无限互溶的淡黄色液体,其存在会导致海绵钛的硬度上升或钛白粉的白度降低。
VOCl3的沸点127.2℃,与TiCl4的沸点136.4℃非常接近,相对挥发度仅1.22,采用传统的精馏工艺非常不经济。
因此,国内外均采用化学法除钒,主要有铜丝除钒法、铝粉除钒法、有机物除钒法和硫化氢除钒法[2]。
目前国内应用较广且形成趋势的主要有2种,铝粉除钒法和有机物除钒法。
铝粉除钒法来源于前苏联体系,目前还有俄罗斯、哈萨克斯坦和乌克兰的海绵钛厂采用铝粉除钒工艺。
近年国内从乌克兰引进了该技术,建立了多条镁钛联合法生产海绵钛的生产线。
石墨炉原子吸收光谱法测定粗四氯化钛中的钒

石墨炉原子吸收光谱法测定粗四氯化钛中的钒1 前言四氯化钛(TiCl4)是镁还原真空蒸馏法生产海绵钛的原料之一,并且由镁还原TiCl4的总反应式TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2可知,生产1吨海绵钛约消耗4吨TiCl4,那么TiCl4中的杂质将按四倍的量转移到海绵钛当中去,严重影响海绵钛的质量。
例如,TiCl4中含VOCl3的含量达到0.2%时,就会使海锦钛含氧量增加0.0052%,布氏硬度增加4,不但会降低海绵钛的等级,还会使海绵钛的机械性能变差,不利于铸造和加工[1-3]。
因此,必须对TiCl4中的钒含量进行有效的控制和严格的检测,使其达到相应的质量标准,才能投入使用。
目前,TiCl4中钒含量的测定方法主要有目视比色法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry,ICP-AES)、石墨炉原子吸收光谱法[4]和钽试剂-三氯甲烷萃取光度法[5]。
我们现在采用的是ICP-AES法。
但在使用该方法检测时,需要全程通氩气保护,如果连续开机运行的话,每四个小时左右就要消耗一瓶高纯氩气,运行费用比较高,而且原生镁锭和产品海绵钛以及一些过程样(如电解质中的铁、循环冷却水中的钙、镁)也要用该法进行检测,该设备的检测负担过大。
由于石墨炉原子吸收光谱法与目视比色法和钽试剂-三氯甲烷萃取光度法相比具有灵敏度高、精密度好、检出限低、应用范围广、仪器简单、操作方便、价格较低廉等优点[6-13],因此,本文选择石墨炉原子吸收光谱法来测定粗TiCl4中的钒,以期降低分析成本,减小ICP设备的检测负担。
2 原子吸收光谱法简介2.1 发展历史原子吸收光谱法(atomic absorption spectrometry,AAS)又称原子吸收分光光度法,是基于光源所激发出的某种原子的特征光谱辐射,在通过待测元素原子区域时,被处于气态基态的同种原子所吸收的现象来测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。
四氯化钛除钒泥浆提钒试验研究

四氯化钛矿物油除钒泥浆提钒试验研究王向阳锦州钒业有限责任公司摘要采用20%P204+5%仲辛醇+75%磺化煤油为萃取体系,对TiCl4矿物油除钒泥浆水浸液中的钒与杂质分离,研究萃取剂的皂化、萃取平衡PH值、杂质对萃取的影响、沉钒和煅烧等。
结果表明,萃取剂经3%NaOH皂化,TiCl4除钒泥浆水浸液经硫酸铵除铝和焦亚硫酸钠还原,PH在2.0~2.5五级错流萃取,钒的萃取率大于98%;Fe2+、Mg2+、Ca2+等杂质几乎不被萃取;负钒有机相采用1mol/L H2SO4反萃,反萃钒后的有机相经5%碳酸氢铵处理可循环使用。
反萃液氧化后加入碳酸氢铵可沉淀合格多钒酸铵;多钒酸铵煅烧制备的粉状V2O5质量达到国标(GB3283-87)冶金99级要求。
关键词钒铁分离;皂化;萃取;乳化Abstract Using extraction agent containing 20% P204, 5% sec-Caprylic alcohol and 75% sulfonated kerosene, vanadium and impurities of slurry solution resulted from TiCl4removed vanadium with mineral oil were separated. The influence of extraction agent saponification, extraction equilibrium pH and impurity on the extraction process, deposition and calcination were discussed. The results showed that the slurry solution of TiCl4 removed vanadium, extraction rate of vanadium was greater than 98% with PH in 2.0~2.5 using extraction agent which was treated with 3% NaOH. The impurities of Fe2+、Mg2+、Ca2+ were almost not extracted. The organic phase containing vanadium was stripped with 1mol/L H2SO4, and this organic phase was treated with 5% ammonium bicarbonate. The stripped solution was mixed with ammonium bicarbonate to form ammonium ployvanadate. The ammonium ployvanadate was calcinated to obtain V2O5, and the quality of V2O5 meets GB3283-87 metallurgical Grade 99.Keywords vanadium iron separation; saponification; extraction; emulsification1.前言氯化法生产钛白粉使用高钛渣含钒0.12~0.13%,高钛渣经氯化后钒以VOCl3和VOCl2的形态(主要以VOCl3)存在粗TiCl4中,钒的存在使TiO2着色,影响产品质量,生产中有铜丝除钒、铝粉除钒、硫化氢除钒和矿物油除钒[1]。
粗TiCl4有机物除钒的研究

Ⅱ
国内 堡
目前 , 有 四氯化 钛 的 除钒 方法 , 可分 为 物 理 所 都
要理论塔板数很多, 消耗能量大 , 在工业生产 中既困
难 , 又 不 经 济 。 而 化 学 除 钒 法 , 用 还 原 剂 把 而 是 V C 转变成 不溶 于 TC 的低 价钒 化 物 。现有 大量 OI iI
( o eeo hm s yE g er gG i o nvr t,G i o uyn 5 0 ; C l g fC e i r ni e n u h u U iesy uz uG iag5 0 3 l t n i z i h
强制循环法粗四氯化钛有机物除钒工艺研究

- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2000:lO—15.
[2]王军,杨鸿,田华.粗TiCl4除钒工艺探讨[J].中国氯碱,2005,12:
23—25.
[3]莫畏,邓国珠,罗方承.钛冶金.2版[M].北京:冶金工业出版社,
1998:256—265.
[4]
于静,陈天祥,章平.粗四氯化钛除钒工艺现状及进展[J].贵州化 工,2007,32(3):22—24.
as
and
the
organic reagent
to
remove vanadium from crude titanium tetrachloride
can
meet the industrial requirements of
continuous production and
can
be completely in line with the
4强制循环法工艺过程
4.1
在闪蒸罐中进行的是闪蒸作业。控制闪蒸釜进料温度约 150℃(略高于四氯化钛的沸点),料液进入闪蒸釜中后,部分 液体急速汽化,液体温度降低,气液两相的温度和组成趋于平 衡。平衡的气液两相再在分离器中分离,使易挥发组分TiCl。 部分汽化,难挥发组分FeCl,等因挥发性小而残留于塔底,即 使有少量挥发,也能被下落的冷凝液滴冷凝而重新返落于底 部,分别从闪蒸罐的顶部和底部排出。
图1
Fig.1
强制循环法工艺流程图
Flow chart of forced circulation method
万方数据
第42卷第2期
表4
Table 4
王亚锋,等:强制循环法粗四氯化钛有机物除钒工艺研究 提纯塔除钒及精馏过程的试验结果
The陀suhs of pure titanium tetrachloride in the Purification tower
粗四氯化钛的化学法除钒主要有铜丝除钒法、铝粉除钒 法、硫化氢除钒法和有机物除钒法¨J。由于有机物在使用过程 中添加量较少、成本较低、安全性较高,在除钒的同时能够除 去铁、铝、铬等金属杂质,且能够连续生产,所以有机物除钒 是目前比较先进的粗四氯化钛除钒方法。采用强制循环工艺能 够实现粗四氯化钛的有机物除钒,可生产出满足标准要求的精 四氯化钛。
requirements
of the production of qualified products.
Key words:forced circulation;titanium tetrachloride;organics;vanadium removal
1
除钒的目的和方法
四氯化钛是氯化法生产钛白粉的一种重要பைடு நூலகம்间产品。钛白
摘 要:以有机脂肪酸作为粗四氯化钛除钒试剂,采用强制循环法工艺,通过提高四氯化钛过热器管程内四氯化钛的流速,
实现四氯化钛液体对换热器内部的自清洁。结果表明:强制循环法粗四氯化钛有机物除钒工艺能够满足工业化连续生产的要求, 可以得到完全满足标准要求的产品。
关键词:强制循环;四氯化钛;有机物;除钒
中图分类号:TQll0.7
circulation process,by improving the velocity of titanium tetrachloride flow in the tube of
heat—exchanger,the
titanium
tetrachloride could clean the tube of heat——exchanger.The results showed that using the forced circulation method fatty acid
Table 2
较小,在前段工序中已经使用机械过滤法除去了大部分悬浮 物,但还存在部分极细的固体杂质颗粒,以悬浮物状态分散在 粗四氯化钛液体中形成胶溶液,同时还少量地溶解于四氯化钛 液体中,单靠机械过滤难以完全除去,需采用蒸馏方法精制。 闪蒸又称为平衡蒸馏,可以进行连续生产。料液连续进入 加热器中,加热至一定温度经节流阀骤然减压,使液体成为过 热状态,其高于沸点的显热随即变为潜热,使部分液体急速汽 化,得到易挥发组分浓度较高的顶部产品和易挥发组分浓度较 低的底部产品。 将粗四氯化钛由粗四氯化钛贮槽送入循环泵槽内,通过供 料泵将粗四氯化钛强制大流量送至四氯化钛过热器的管程,提 高四氯化钛在过热器管程内的流速,使四氯化钛液体对过热器 内部形成自清洁,有效防止结疤,在四氯化钛过热器的壳程通 入蒸汽将粗四氯化钛物料加热到150 oC,加热后的四氯化钛由 过热器的出口进入闪蒸罐,闪蒸罐内液位控制在600~800
+基金项目:2013年河南省重大科技专项支持课题(编号:131100210400);2013年度漯河市科技专项支持项目。 作者简介:王亚锋(1986一),男,助理工程师,主要从事钛自粉生产T艺及研究。
万方数据
138
广州化工 漯河兴茂钛业股份有限公司采用国际先进的沸腾氯化工
4.2
2014年1月
闪蒸除高沸点杂质过程
VOCl3+C=VCl3 2VOCl3+C=2VCl3 2VOCl3+C=VOCl2
之间,过量的四氯化钛液体回到循环泵槽。四氯化钛在闪蒸罐 内得到闪蒸汽化,高沸点杂质得到初步分离。试验结果见表3。 表3
Table 3
闪蒸除高沸点杂质过程的试验结果
The results of high boiling impurities removal in the flash process
FeCl,等高沸点固体杂质在四氯化钛液体中的溶解度都比
艺,沸腾氯化生产出来的粗四氯化钛的主要成分见表l。
2.2有机物的选择
在选择有机物作为四氯化钛的除钒试剂时,首先应考虑有 机物的闪点和凝固点。闪点不应低于180℃,凝固点的选择应 根据使用地冬季最低气温综合考虑,对漯河兴茂钛业所处的地 理位置来说,凝固点应不低于一5℃。除考虑有机物的物理性 质外,还要求有机物在受热时生成的残渣颗粒细而分散,这样 才能不容易在器壁上结疤。根据试验结果我们选择3#脂肪酸作 为有机物除钒试剂。其理化参数见表2。 表2
2 Luohe Environmental Monitoring Center Station,Henan Luohe
462000,China)
Abstract:Using fatty acid
as
the organic reagent
to
remove vanadium from crude titanium tetrachloride,through forced
9
2主要原料
2.1粗四氯化钛
表l
Table l
粗四氯化钛的主要成分
The main components of crude titanium tetrachloride
cc,两种物质分离系数相差较小,采用蒸馏或精馏方法很难将
VOCl,从TiCl。中分离除去。因此,工业上四氯化钛除杂一般在 采用精馏方法除掉大部分杂质后,采用化学法除钒‘2 J。
mm
3#J旨肪酸的理化参数
Physicochemieal parameters of 3#fatty acid
3有机物除钒原理
将一定量的3#脂肪酸加入粗TiCl。中混合均匀,将混合物 加热至脂肪酸碳化温度(一般为130—145℃)使其碳化,逐渐 裂解为高度分散、高活性的新生态微细碳粒,新生的活性炭将 VOCl,还原为VOCl:沉淀和VCl,沉淀,或认为活性炭吸附钒杂 质而达到除钒目的H。J。
[5]邓国珠.去除TiCI。中钒杂质各种方法的比较评价[J].稀有金属, 1993,17(3):218—223.
(上接第127页)
5.5水的综合利用
由于尾气水环真空泵必须要使用水进行液封,每台泵每个 小时的使用量为10 in3/h左右,此前的水都是直排,造成水资 源的浪费同时对环保也带来一定的影响,后经过分析将水环真 空泵出来的水回收到缓冲罐,后将缓冲罐内的水用泵输送至高 位槽缓冲罐,高位槽缓冲罐的水再进入水环真空泵,形成一个 大循环,为了保证水循环系统中水的品质,通过玻璃管流量计 每小时向缓冲罐内补充1 m3的新鲜工艺水,通过这项改造,每 条线节约用水9 n13/h,收到了较好的经济效益H J。 6
f+CO f l+C02 f l+CCl。
(1) (2) (3)
在系统中,循环泵使液体进行强制循环。粗TiCl。与适量 有机物的混合物连续加入提纯塔进行除钒反应,钒以固体形态 存在于四氯化钛中,通过连续强制循环、精馏分离使其与四氯 化钛分离,由塔顶馏出精四氯化钛,从而达到除钒目的,TiCl。 的精制过程可连续进行。
强制循环法工艺流程
强制循环法工艺流程图见图1。
4.3提纯塔除钒及精馏过程
将闪蒸后的粗四氯化钛与脂肪酸按一定比例加入提纯塔 内,汽化的粗四氯化钛与脂肪酸接触、换热,控制塔底部反应 温度在135~142 oC,塔内液位在800—1
000
mm,粗四氯化钛
中的可溶性钒杂质和脂肪酸进行还原反应,塔底生成不溶于四 氯化钛的固体形态钒杂质。在提纯塔内经过精馏后,固体不溶 性杂质与四氯化钛得到分离,固体不溶性杂质留在塔底,四氯 化钛气体由塔顶逸出,经四氯化钛冷凝器冷却后进人精四氯化 钛贮槽,得到四氯化钛。试验结果见表4。
得到提高,烧碱及工艺水的用量减小,生产成本下降,收到了 较好的经济效益。 参考文献
[1]王明聪,尹轶飞,安杉,等.超微细二氧化硅的生产及应用[J].有机 硅材料,1997(5):11—12. [2]龙成坤,刘莉,桑国仁.气相法白炭黑合成工艺的研究[J].有机硅 材料,2003(5):12一14. [3] 陈敏恒,丛德滋,方图南,等.化工原理.3版[M].北京:化学工业出 版社,2006(5):1—43. [4]薛卫东,并金旺.氯碱化工废水综合利用[J].中国氯碱,2010