高钛渣加碳氯化反应热力学在熔盐氯化中应用.pdfVIP

201 1年全国钛白粉行业年会畸仑文集 2011．10．3011．1 名言 化法 高钛渣加碳氯化反应热力学 在熔盐氯化中的应用 居殿春1，严定鎏1，李向阳1，马恩权2，臧颖波2，李俊强2 (1钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室，北京100081； 一一氧化钛 2．攀钢集团锦州钛业有限公司，辽宁锦州121005) 摘要：通过对高钛渣各组分氧化加碳氯化反应的热力学计算与分析，发现循环氯气中的氧气与石油 焦的燃烧反应是影响熔盐氯化炉温度的主要因素，而炉温的稳定控制是提高熔盐氯化炉运行效率的关键； 在900-1500K时，高钛渣加碳氯化热力学趋势表明：所有氧化物在氯化过程中全部转变为氯化物，但实际 反应中Ai203、尤其是Si02仅有很小一部分被氯化，同时确定了此温度区间各组分氧化物加碳氯化难易顺序； 热力学条件对Ti02舜口Si02氯化率的影响近于一致，所以从热力学角度不能进一步有效降低Si02的氯化率而 减少TiCl4中Si含量。 关键词：高钛渣；加碳氯化；四氯化钛：熔盐氯化‘9热力学 0前言 料从氯化炉内熔盐介质上方匀速加入，氧化 工段返同含氧的氯气或补充的新鲜氯气从氯 TiCl4是生产海绵钛【1_31、钛白粉[4·51、纳 化炉底部的通氯管高速喷入，在液态熔盐介 米Ti02的原料[6,71，是钛相关工业最基础的 质中完成高钛渣加碳氯化反应。高钛渣加碳 中间原料。目前工业制备TiCl4的方法主要 氯化反应是气(氯气)、固(高钛渣、石油焦)、 有两种即沸腾氯化法和熔盐氯化法。 液(熔盐介质一反应载体)三态组成的复杂 我国钛资源储量非常丰富，仅攀枝花地 反应体系，属于放热的异相反应。高钛渣中 区已探明的钒钛磁铁矿储量就达96．6亿tIs]， 的各种组分被氯化生成高沸点低挥发性的液 由于其钙镁杂质含量较高(w(CaO+MgO，5％)， 在高温加碳氯化时生成高沸点熔融态CaCl2态产物如CaCl2、MgCl2、MnCl2等以及低沸 点高挥发性的气态产物如TiCl4、SiCl4、C02、 和MgCl2，容易导致氯化反应器粘床和堵床， CO等。液态产物或溶于熔盐中或与熔盐形 所以不能将其用作沸腾氯化法制备TiCh的 成化学络合物，气态产物则进入气泡内部。 原料。 气泡上升到界面时即破裂，固态和液态成分 熔盐氯化是目前针对钙镁含量较高的高 大都返回熔盐介质中，气态产物则从氯化炉 钛渣最为有效和成熟的提炼工艺。因为熔盐 出口进入收尘冷凝系统。熔盐氯化工艺流程 具有诸多优越性质，如高温下的稳定性、在 如图l所示。 较宽范围内的低蒸汽压、低的粘度