粗四氯化钛铝粉除钒和有机物除钒工艺比较

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Ti Cl4,而有机物除钒成本较低并可适应高钒的粗Ti Cl4。

沸腾氯化原料特性分析

沸腾氯化是氯化法钛白生产的关键环节。国内氯化法技术受钛矿原料质量的影响一直未取得较大进步。沸腾氯化对钛矿原料的品质要求主要是MgO和CaO含量足够低,而TiO2品位不是最重要因素。

熔盐氯化主要影响因素及控制方法

TiCl4是海绵钛、钛白粉等钛工业的中间原料,其制备方法主要有沸腾氯化和熔盐氯化。由于国内钛原料大多属于贫矿(WCaO+MgO>5%),应用于沸腾氯化非常困难,熔盐氯化对原料的要求不那么苛刻,因此熔盐氯化工艺对开发国内钛原料具有重要的意义。虽然熔盐氯化工艺在国内已有20年的应用历史,但其工艺控制在近5年才取得重大突破。本文结合实际生产经验,讨论了熔盐氯化工艺控制的主要难点,总结出熔盐氯化工艺取得的最新进展,提出了稳定生产的一般方法。

熔盐氯化炉保温期间的热平衡

熔盐氯化生产TiCl4的工艺技术在处理低品位钛渣方面具有突出优点,使其被迅速推广。国内某套熔盐氯化装置调试过程中,出现了熔盐温度低的问题。对该熔盐氯化炉保温期间的热平衡进行了核算,分析了氯化炉不能正常保温升温的原因,找出其关键因素,并提出了改进措施。

高含钒TiCl_4脂肪酸精制除钒工艺研究

在对脂肪酸精制TiCl_4除钒机理进行了研究的基础上,选择合适的脂肪酸除钒试剂,并采用自主研发的精制除钒工艺进行脂肪酸精制除钒工业试验。试验结果表明:在试剂选择合理的基础上,自主研发的精制除钒工艺能满足高含钒TiCl_4生产要求,生产出满足生产要求的精TiCl_4。

烧结钛精矿气基还原动力学研究

为揭示烧结钛精矿气基还原机理,在CO和N2体积分数分别为30%和70%的还原气氛条件下,开展了烧结钛精矿等温气基还原试验研究,还原温度分别为800、900、1 000℃,对气基还原动力学进行了分析。结果表明:烧结钛精矿中铁氧化物还原度随还原温度和时间增加而增加,整体还原度偏低,还原度接近70%。烧结钛精矿在800~1 000℃气基还原大部分时间内(<140 min)受界面化学反应控制,反应活化能为46.97 kJ/mol;反应后期(>140 min)受扩散控制,反应活化能为99.27 kJ/mol。烧结钛精矿碳热还原过程物相转变历程为:Fe2TiO5→Fe2TiO4→FeTiO3。相同还原时间,烧结钛精矿还原样品中金属铁粒尺寸随温度升高从4.46μm增至30.13μm。

高含钒粗TiCl_(4)脂肪酸除钒试剂选择及除钒机制探索

为了开发高含钒(三氯氧钒含量0.4%~0.8%(质量分数))粗TiCl_(4)精制除钒工艺,研究了不同脂肪酸对高含钒粗TiCl_(4)除钒效率、除钒产生残渣黏壁及沉降等性能的影响。研究结果表明,不饱和脂肪酸除钒速率要大于饱和脂肪酸,且除钒速率随着不饱和度的增加而增大。但是饱和脂肪酸除钒过程产生的除钒残渣黏壁程度较不饱和脂肪酸除钒残渣轻,同时产生除钒残渣的沉降速率也优于不饱和脂肪酸。油酸质量占比为65%~75%的油酸-壬酸混合脂肪酸是较佳的除钒试剂,它可在1 min内将粗TiCl_(4)的三氯氧钒含量由0.63%降至3×10^(-6)以下,且除钒产生的残渣黏壁较轻,残渣沉降速率也满足后续TiCl_(4)蒸发工序的要求。基于以上结果,进一步阐述了有机物除钒机制:有机物裂解产生还原中间相,中间相进一步还原钒形成低价钒化沉淀物,且有机物裂解等本身特性决定了除钒的除钒效率、除钒残渣黏壁以及沉降分离等效果。

攀西钛矿球团焦炉煤气还原研究

针对攀西钛精矿粒度细、直接入炉冶炼钛渣难的问题,提出细粒级钛矿制备钛矿球团,钛矿球团焦炉煤气还原,并与细粒级钛精矿开展对比试验研究。结果表明:钛矿球团通过预焙烧后出现微裂纹和孔洞,有利于气相还原反应的进行,当还原温度在950℃时,钛矿球团焦炉煤气还原4 h后,金属化率可达85%以上,还原过程中钛矿球团物相结构发生较大变化,其主要物相由铁板钛矿相变成金属铁相、金红石相和少量钛铁矿相;随着反应进行钛矿球团中金属Fe逐渐显现、呈星点状分布、随之长大,最后连接成片。为攀西细粒级钛精矿冶炼钛渣提供了一定理论支撑。