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海绵钛生产技术

Apr 21, 2017


海绵钛生产技术

Na还原法

四氯化钛主要用于生产海绵钛,二氧化钛和三氯化钛。 有许多制备方法,如沸腾氯化,熔盐氯化和立式炉氯化三种方式。 沸腾氯化是生产四氯化钛(中国,日本,美国)的主要方法,其次是熔盐氯化(独联体国家),竖炉已被淘汰。 在沸腾氯化过程中,以钙和镁含量低的高品位富钛材料为原料。

1,沸腾氯化

沸腾氯化是通过使用细颗粒富钛材料和固体碳(石油焦炭)还原剂制备四种氯化钛的方法,其在高温和氯流的作用下进行氯化。 该方法可以加速气固相的传质和传热,加强生产特性。 目前采用高沸点氯化渣,天然金红石和金红石等原料。抚顺钛厂和遵义钛厂新开发的沸腾氯化炉的直径分别为1.4米,分别为没有筛板氯化的技术,其中遵义钛厂设计生产总共约四氯化钛(T),约为70毫克/天。

2,熔盐氯化

熔盐氯化是在熔盐(主要由KCl,NaCl,MgCl 2和CaCl 2组成)的介质中制备四氯化钛的方法,以及通过引入氯气。 废电解液通常可用于电解镁,在973K〜1073K填充氯气条件下,氯化反应速度由熔体性质,组成,还原剂,原料性能,氯化温度,氯浓度和入口速度,熔体高度,碳含量等因素。 顺式四氯化钛生产中最好的熔盐组成如表4所示。

熔盐氯化是前苏联1960年代的成功发展,四氯化钛生产方法,这种方法的原料特点不仅适用于前苏联(钛渣含CaO + MgO约6%), ,炉体产能为20t / m2〜25t / m2四氯化钛,熔盐面积为6m2。 大熔盐日产四氯化钛为120吨〜150吨,为圆形炉,采用圆形熔池直径为5米* 8.5米,内径为2.76米,矩形为4.5米×3.5米×8.5 M.圆形炉没有死角,炉体强度提高,3年检修1次以上,矩形炉的使用寿命延长近1倍。 熔盐氯化可以使用各种富含钛的材料,除了含有钙和钛矿渣外,目前被87%〜91%(Fe2O3 3TiO2)冶炼的钛渣(TiO2)广泛应用,也可以使用金红石。

乌克兰由熔盐氯化生产已有40多年的历史,不仅适用于具有高含量CaO的MgO,钛精矿的特点,而且具有以下优点:1)氯化物单元生产率高,最多可达20 t / m2-D〜25t / m2-D TiCl4; 2)低温氯化物为800℃,大量杂质不能进入氯化钛的TiCl4; 3)从充电到四氯化钛钛工业,回收率高,达95%以上; 熔盐净化本身具有TiCl4,TiCl4低杂质含量,钒,硅,碳,氯等杂质总含量小于2%的作用; TiCl4产物的制备超过98%,可使AlCl3,FeCl3,CaO,MgO和SiO2杂质保留在熔盐介质中,然后排出; 4)组成原料粒度要求较低,钛渣可以使用细粒度; 5)反应过程不产生废气COCl2,无爆炸危险。 废气中Cl2和HCl的含量非常小,污染不大。

3,竖炉氯化

轴将钛渣为氯化氯(或金红石)和石油焦精细研磨,加入粘结剂和混合组与焦煤块制成,堆放在立式氯化炉中,固相层和氯气生成四钛氯化物,也称为固定层或聚集体氯化物氯化物,目前的基本规律已经消除。

二,镁还原法

镁还原的精华在氩气氛下为880℃〜950℃,通过海绵钛和氯化镁的反应得到四氯化钛和镁,通过真空蒸馏除去钛海绵中的氯化镁和过量的镁,得到纯钛通过蒸馏冷凝液熔融金属回收镁,氯化镁通过熔盐电解回收镁和氯。 由精制四氯化钛制备钛分为还原和蒸馏两步。 在很长一段时间内,减排,蒸馏逐步进行,一直是大规模整合的趋势。

1,镁还原

镁还原的主要反应:

的TiCl 4 +的2Mg =钛+ 2MgCl2

在还原过程中,通过镁还原将TiCl4中的痕量杂质(如AlCl 3,FeCl 3,SiCl 4,VOCl 3等)还原成相应的金属。 杂质如钾,钙,钠等也是还原剂,其还原TiCl 4并产生相应的杂质氯化物。 镁还原工艺包括:TiCl4液体,TiCl4气体和液化气化TiCl4 Mg扩散和Mg分子吸附在活性中心,在活性中心的化学反应,成核,晶体生长,钛MgCl2解吸,扩散MgCl 2。 该过程的关键步骤是结晶成核,伴随着异质成核。


2,减压蒸馏

MgCl2还原后,使用55%〜60%,25%〜30%,MgCl 2,10%〜15%,TiCl 3和TiCl 2在钛海绵中还原镁和MgCl 2。

在真空蒸馏的过程中,将还原成产品的钛海绵进行长时间的高温烧结,产物致密化逐渐降低,毛细孔逐渐减少。

3,减镁,蒸馏工艺及设备

大型钛冶金企业是镁钛合资企业,大多数厂家采用还原蒸馏一体化工艺。 该方法被称为组合方法或半组合方法,其实现了原料Mg-Cl 2 -MgCl 2的闭环。

还原蒸馏一体化设备,分为倒U型和I型两种。 倒置“U”型设备是将罐体(蒸馏罐)和冷凝水箱与管道连接之间的阀门进行还原,设置专用加热装置,整个系统在还原装置之前组装。 “系统I”集成过程如减少一次性预组装,这称为设备的组合方法; 并首先组装还原设备,待热成型时减少,然后通过蒸馏操作组装的系统设备冷凝罐被称为设备,带有镁塞“过渡段连接。