粗四氯化鈦生產(chǎn)工藝及其設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鈦冶金領(lǐng)域，具體涉及一種粗四氯化鈦的生產(chǎn)工藝及其設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬鈦性能優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于航空航天、國防工業(yè)、石油化工、醫(yī)療器械和體育器 材等領(lǐng)域，我國鈦資源擁有量占全球已探明儲量的30%，在我國發(fā)展鈦資源加工利用產(chǎn)業(yè) 具有得天獨厚的條件，隨著我國的經(jīng)濟不斷增長，鈦的消費量也在快速增長。四氯化鈦作為 海綿鈦和鈦白粉的主要生產(chǎn)原料，其需求量也隨之增加。傳統(tǒng)的四氯化鈦生產(chǎn)流程如下：以 富鈦物料（"富鈦物料"主要包括天然金紅石、高鈦渣、人造金紅石以及鈦鐵礦）作為生產(chǎn) 原料放入氯化爐，經(jīng)過氯化操作后得到含有四氯化鈦的混合氯化煙氣，所述混合氯化煙氣 經(jīng)過收塵、淋洗、沉降、過濾一系列冷凝分離操作得到粗四氯化鈦，最后將所得的粗四氯化 鈦經(jīng)過精制操作最終得到精制四氯化鈦，其中粗四氯化鈦中的雜質(zhì)含量直接影響到最終制 得精四氯化鈦的純凈度，最終影響生產(chǎn)出的海綿鈦和鈦白粉的質(zhì)量。在實際生產(chǎn)中，淋洗過 后所得的四氯化鈦料液中固體雜質(zhì)含量很高，致使料液呈泥漿狀，因此在進(jìn)行過濾操作之 前需要通過濃密機對料液中的泥砂進(jìn)行沉降處理，在處理過程中濃密機內(nèi)部的泥漿提升裝 置極易發(fā)生故障，發(fā)生故障之后停車檢修困難，需要花費較長時間才能使?jié)饷軝C重新正常 工作，而且檢修過程中四氯化鈦極易泄漏，造成環(huán)境污染，為了避免停車造成的四氯化鈦損 失，工廠往往備用多個濃密機，但是此種方法大大增加了生產(chǎn)成本；經(jīng)過沉降操作后，泥漿 與四氯化鈦氯化煙氣在一定程度上分離，一部分工廠直接將泥漿排出裝置，此種方式并不 可取，泥漿會造成環(huán)境污染，還有一部分工廠將泥漿返回至氯化爐或一級重力收塵器，利用 高溫將泥漿氣化，最后經(jīng)過收塵器冷卻后收集生渣，此種方式是目前主要的四氯化鈦過程 中泥漿處理方法，但泥漿對于氯化爐以及后續(xù)的收塵設(shè)備影響極大，容易造成上述設(shè)備的 損壞，最終得到的粗四氯化鈦中雜質(zhì)顆粒含量較高，不利于后續(xù)精四氯化鈦制取。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種生產(chǎn)雜質(zhì)較少的粗四氯化鈦生產(chǎn)工藝， 本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述生產(chǎn)工藝的粗四氯化鈦生產(chǎn)設(shè)備。
[0004] 為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0005] 本發(fā)明提供了一種粗四氯化鈦生產(chǎn)工藝，其步驟包括：
[0006] a、向高溫氯化爐中加入富鈦物料進(jìn)行氯化操作；
[0007] b、將氯化操作之后所得的氯化煙氣通入第一煙氣凈化系統(tǒng)中，從第一煙氣凈化系 統(tǒng)中出來的氯化煙氣溫度為150~180°C ;
[0008] c、將第一煙氣凈化系統(tǒng)中出來的氯化煙氣通入至第二煙氣凈化系統(tǒng)，從第二煙氣 凈化系統(tǒng)中出來的氯化煙氣的固含量為< I〇mg/Nm3;
[0009] d、從第二煙氣凈化系統(tǒng)中輸出的氯化煙氣進(jìn)入到淋洗塔冷卻分離最終得到粗四 氯化鈦。
[0010] 富鈦物料、氯氣以及焦炭在氯化爐中反應(yīng)并從氯化爐頂排出高溫氯化煙氣，此時 氯化煙氣中主要成分包括固體雜質(zhì)顆粒、四氯化鈦和一些其它的金屬氯化物形成的蒸汽、 沸點高于四氯化鈦的物質(zhì)以及沸點低于四氯化鈦的物質(zhì)形成的蒸汽，還包括氯化爐中的 Cl2、C0、C02、COCl2等廢氣。為了使粗四氯化鈦生產(chǎn)過程中無泥漿產(chǎn)生，在淋洗之前控制從 第一煙氣凈化系統(tǒng)中出來的氯化煙氣溫度為150~180°C，由于金屬氯化物中氯化鋁的沸 點為180. 2°C，氯化鐵的沸點為318. 9°C，因此在氯化煙氣從第一煙氣凈化系統(tǒng)排出之前， 在此溫度條件下高于四氯化鈦沸點的氯化鐵、氯化鋁等金屬氯化物均轉(zhuǎn)為固體顆粒，且一 部分的固體顆粒在第一煙氣凈化系統(tǒng)中被除去。之后從第一煙氣凈化系統(tǒng)出來的氯化煙氣 通入到第二煙氣凈化系統(tǒng)，從第二煙氣凈化系統(tǒng)中出來的氯化煙氣固含量< l〇mg/Nm3,由 此進(jìn)入淋洗塔中的氯化煙氣中只含有少量的低沸點雜質(zhì)以及粗四氯化鈦，經(jīng)過淋洗塔淋洗 之后不會產(chǎn)生泥漿，最終得到雜質(zhì)含量較少的粗四氯化鈦。
[0011] 具體地，所述第一煙氣凈化系統(tǒng)包括至少一級機械收塵器和/或至少一級過濾裝 置，通過控制從最后一級機械收塵器或過濾裝置中出來的氯化煙氣溫度為150~180°C，在 此溫度條件下高于四氯化鈦沸點的氯化鐵、氯化鋁等金屬氯化物均轉(zhuǎn)為固體顆粒，固體顆 粒被部分沉降在機械收塵器或攔截在過濾裝置中。
[0012] 具體地，所述第二煙氣凈化系統(tǒng)包括至少一級過濾裝置，從最后一級過濾裝置中 出來的氯化煙氣固含量< l〇mg/Nm3,幾乎所有的固體顆粒被過濾裝置過濾掉，為后續(xù)淋洗 提供了雜質(zhì)較少的冷卻分離原料。
[0013] 作為上述粗四氯化鈦生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步改進(jìn)，所述過濾裝置中濾芯的平均孔徑為 10~40 μ m，孔隙率為20~70 %，厚度為1~5mm，在此參數(shù)條件下過濾裝置的過濾精度最 高，由此進(jìn)入淋洗塔中的氯化煙氣雜質(zhì)最少。
[0014] 作為上述粗四氯化鈦生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步改進(jìn)，粉末燒結(jié)多孔過濾合金或粉末燒結(jié) 多孔陶瓷材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明人研宄發(fā)現(xiàn)，在150~180°C的溫度條件下氯化鋁和氯化鐵 以及其它的高沸點物質(zhì)均轉(zhuǎn)化為固體顆粒狀態(tài)，這些固體顆粒與上述Cl 2、C0、C02、0)(：12等 廢氣在高溫條件下共同構(gòu)成具有強腐蝕性的氯化煙氣，因此采用粉末燒結(jié)多孔過濾合金或 粉末燒結(jié)多孔陶瓷材料構(gòu)成的抗腐蝕濾芯可以實現(xiàn)對上述氯化煙氣過濾。
[0015] 具體地，所述粉末燒結(jié)多孔過濾合金基本是由按質(zhì)量百分比計14~17%的Cr、 6 ~10%的 Fe、0 ~0· 15%的 C、0 ~0· 5%的 Si、0 ~1%的 Μη、0 ~0· 05%的 Cu、0 ~5% 的A1、0~1. 5%的Ti以及余量的Ni構(gòu)成。現(xiàn)有技術(shù)中從機械收塵器中出來的高溫氯化煙 氣包括四氯化鈦、氯化鐵和氯化鋁等其它金屬氯化物，還包括一些低沸點雜質(zhì)以及Cl 2、C0、 CO2XOCl2等廢氣，上述氯化鐵和氯化鋁等金屬氯化物的沸點均高于四氯化鈦且在煙氣狀態(tài) 下與Cl 2、C0、C02、COCl2等廢氣混合成具有較強腐蝕性的氯化煙氣，因此在現(xiàn)有技術(shù)中從機 械收塵器中出來的氯化煙氣一般先通入至淋洗塔中，經(jīng)過淋洗塔淋洗將其轉(zhuǎn)化為料液，此 過程中會產(chǎn)生大量的泥漿，淋洗之后料液經(jīng)過循環(huán)泵槽，從循環(huán)泵槽出來的料液在過濾之 前需要經(jīng)過濃密機沉降，最后才通過過濾裝置過濾得到粗四氯化鈦，在生產(chǎn)過程中濃密機 容易出現(xiàn)故障導(dǎo)致生產(chǎn)停車，最終得到的粗四氯化鈦的雜質(zhì)含量也非常高。本發(fā)明采用上 述條件構(gòu)成的粉末燒結(jié)多孔過濾合金構(gòu)成的濾芯具有很好的耐氯氣、氯化氫氣體腐蝕的特 性，尤其適用于高溫氯氣、氯化氫體系下的氣固分離過濾，因此能夠過濾掉具有強腐蝕性的 氯化煙氣。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種粗四氯化鈦生產(chǎn)設(shè)備，包括高溫氯化爐，所述高溫氯化爐連 有排出150~180°C氯化煙氣的第一煙氣凈化系統(tǒng)，所述第一煙氣凈化系統(tǒng)包括至少一級 機械收塵器和/或至少一級過濾裝置，所述第一煙氣凈化系統(tǒng)連有排出固含量< l〇mg/Nm3 氯化煙氣的第二煙氣凈化系統(tǒng)，所述第二煙氣凈化系統(tǒng)包括至少一級過濾裝置，所述第二 煙氣凈化系統(tǒng)的最后一級過濾裝置連有淋洗塔。
[0017] 作為上述粗四氯化鈦生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)一步改進(jìn)，所述過濾裝置的濾芯的平均孔徑為 10~40 μ m，孔隙率為20~70 %，厚度為1~5_。
[0018] 進(jìn)一步地，所述過濾裝置中濾芯由粉末燒結(jié)多孔過濾合金或粉末燒結(jié)多孔陶瓷材 料構(gòu)成。
[0019] 進(jìn)一步地，所述粉末燒結(jié)多孔過濾合金基本是由按質(zhì)量百分比計14~17%的Cr、 6 ~10%的 Fe、0 ~0· 15%的 C、0 ~0· 5%的 Si、0 ~1%的 Μη、0 ~0· 05%的 Cu、0 ~5% 的A1、