陈爱祥,朱福兴,李 亮,姜宝伟

(1.攀钢集团有限公司 海绵钛分公司,四川 攀枝花 617063;2.攀钢集团研究院有限公司 钒钛资源综合利用国家重点实验室,四川 攀枝花 617000)

四氯化钛(TiCl4)是生产海绵钛和氯化法钛白粉最重要的中间原料,近年来随着钛产业的高速发展,其需求量也在逐年增加。使用人造金红石或高钛渣加碳氯化所得的未经提纯的粗四氯化钛(以下简称“CTT”)是一种红棕色或橙黄色浑浊液[1-2],其中含有钒、硅、铝、铁等无机物和有机物杂质,需先对其进行精制除杂处理,得到TiCl4纯度达到99.98%的精四氯化钛(以下简称“PTT”),然后用作海绵钛和氯化法钛白粉生产的原料[3-4]。CTT中的硅、铁杂质与TiCl4的分离系数较大,容易通过蒸馏精馏的方式去除,但像VOCl3这类与TiCl4沸点相近的杂质,需采用化学方法去除[5]。采用铝粉除钒法时,CTT中的固相物杂质和溶解氯会对除钒效率有较大的影响[6]。

国内某工厂采用熔盐氯化和铝粉除钒精制工艺生产四氯化钛时,经过精制后的四氯化钛中钒、铝含量经常出现超标。本文将结合生产情况和理论分析,寻找影响四氯化钛精制除钒、除铝的关键因素,并通过试验摸索出有效的控制方法,提高四氯化钛的质量,旨为生产现场的过程控制提供技术支撑与参考。

1 实验原理

熔盐氯化是将富钛料和石油焦悬浮在熔盐(主要由NaCl、MgCl2、CaCl2、FeCl2和MnCl2组成)介质中与氯气反应制取TiCl4的方法[7],其主要反应参见式(1):

TiO2+2Cl2(g)+C=TiCl4(g)+CO2(g)

ΔGθ=-275.475 kJ/mol

T=750 ℃

(1)

关于CTT的精制除钒原理,Gerhard[8]认为参与除钒反应的主要是络合物3TiCl3·AlCl3中的TiCl3,在有AlCl3作为催化剂存在的条件下,TiCl3与CTT中的VOCl3反应生成不溶于TiCl4的VOCl2沉淀,而后采用蒸馏的方法可将其分离去除。……