PDF《“一步法” 铝粉除钒精制四氯化钛工艺》

4 ( V O C l 3含量为

0 .

2 1 %) 和除钒剂

1 # ( 或除钒剂

2 # ) , 在电炉上加热烧瓶使其中反应 物混合物沸腾(

1 3

6 ) , 挥发物在冷凝器中冷凝并回流到 烧瓶中, 保持沸腾状态一定时间完成除钒反应. 除钒反应 完成后, 蒸出四氯化钛获得产品, 分析其中钒含量.除钒 试验结果如表

2 和表

3 所示. 虽然试验数据不是很系统完整,但从试验结果可以 看出, 粒度细的

2 # 除钒剂的除钒效果更好. 除钒是在除钒 剂(

3 T i C l

3 A l C l

3 ) 表面进行, 除钒时 A l C l 3被释放出来, 釜 中游离的 A l C l 3浓度增加.在除 钒反 应时,VOCl3被

3 T i C l

3 A l C l 3化合物中的 T i C l 3还原为 V O C l 2并沉积在

3 T i C l

3 A l C l 3化合物表面,而其内部的 T i C l 3因被反应产 物包裹而不能被利用.因此, 比表面积越大, 除钒效果越 好. 同时, 除钒反应 T i C l 3必须大量过剩. 经过活化处理的 除钒剂, 不但除钒速度快, 而且能大幅度减少铝粉耗量和 除钒残渣量, 提高生产效率和经济效益. ,

21 # -./-.0123 ,

32 # 4./-.0123

2 使用 两步法 铝粉除钒工艺的典型代表是乌克兰国 家海绵钛厂, 工艺流程如图

1 所示, 除钒过程分三氯化钛 浆液制备和浆液除钒两步骤完成, 因而被称为 两步法 . 制造三氯化钛浆液, 将铝粉加入精四氯化钛中, 在氮 气保护下加热至一定温度,通入氯气使部分铝粉氯化生 成三氯化铝溶解在四氯化钛中.在游离的三氯化铝的催 化作用下,铝粉与四氯化钛反应生成三氯化钛与三氯化 铝的化合物沉淀, 与剩余的四氯化钛形成浆液. 化学反应 为:

2 A l ( s ) +

3 C l

2 ( g ) =2 A l C l

3 ( l ) ;

3 T i C l

4 ( l ) + A l ( s ) =

3 T i C l

3 A l C l

3 ( s ) . 三氯化钛浆液除钒, 将三氯化钛浆液加入粗四氯化钛中, 发生反应

3 V O C l

3 ( l ) +

3 T i C l

3 A l C l

3 ( s ) =

3 V O C l

2 ( s ) +

3 T i C l

4 ( l ) + A l C l

3 ( l ) , 将钒从粗四氯化钛中去除. 粗T i C l

4 除钒铝及高沸点杂质 除低沸点杂质 馏出液( 去氯化炉) 深度除铝及高沸点杂质 精T i C l

4 T i C l

4 去还原工序 粗TiCl4水解/ 沉降/ 蒸发 冷凝液 残渣( 提钒) 残渣液 粗TiCl4三氯化钛浆液制备 铝粉、 氮气、 氯气

5 1 6789:-.;

<

T i C l 4=&

试验 粗TiCl4量/ g

1 # 除钒剂用量/ g 除钒时间/ m i n 除钒温度/ ℃ 釜中游离的 A l C l

3 量/ % 蒸馏物 T i C l

4 中VOCl3含量/ %

1 5

0 0

5 1 .

2 2

4 0

1 3

6 0 .

0 8

0 .

1 4

2 5

0 0

1 0

9 .

7 2

4 0

1 3

6 0 .

1 5

0 .

1 0 两步法 铝粉除钒工艺用精四氯化钛制造浆液的优 点是可以避免杂质对相应化学反应的干扰,但浆液除钒 反应释放出来的 A l C l 3不能直接作为浆液制造的催化剂. 3! 一步法 铝粉除钒精制四氯化钛的工艺流程如图

2 所示, 是将铝粉除钒的两个步骤在一个反应器中完成. 四 氯化钛与铝粉反应生成满足四个方面的条件:

1 )四氯化 钛中不存在干扰反应的杂质;

2 ) 温度1

3 0 ;

3 ) 四氯化 钛中游离的 A l C l 3达到一定浓度作为反应的催化剂;

4 ) 四 氯化钛中的铝粉达到一定含量.

3 T i C l

3 A l C l 3除钒要满足 三个条件:

1 )温度1

3 0 ;

2 )四氯化钛中存在游离的 A l C l 3作为反应的催化剂;