氯化法钛白粉的生产工艺过程
氯化法对于硫酸法而言是一个技术进步,它可以高效率的连续化、自动化操作,产品质量好,直接排放的“三废”比硫酸法少得多,这是它可以取而代之硫酸法的基本原因。但是氯化法“三废”少主要取决于它的原料,大部分氯化法工厂使用的原料是TiO
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含量95%以上的天然金红石或TiO
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含量90%左右的人造金红石和钛渣,只有美国杜邦公司的氯化法工艺使用TiO
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含量60%~84%的混合矿,当然这种工艺的“三废”排放量要比使用天然金红石和人造金红石或钛渣工艺的高,氯化法一般只能生产金红石型。
氯化法的工艺流程比硫酸法短得多,主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分。
1、四氯化钛的制备与精制
氯化法对原料的要求比硫酸法苛刻得多,它要求使用TiO
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含量在90%以上的钛矿,目前常用的有天然金红石矿、人造金红石和高钛渣。氯化法对矿粉的细度和湿度要求比硫酸法严,因为在沸腾氯化时要使质量较重的钛矿和质量较轻的石油焦或焦碳都能顺利的流态化,矿粉细度的均匀是很重要的,此外湿度大水分含量高,在氯化过程中会产生氯化氢和氯化氧钛,前者会腐蚀设备,后者会堵塞管道、阀门。
二氧化钛的氯化反应是一个可逆的吸热反应,而且必须有还原剂的存在下才能进行,否则温度高达1800℃也无法氯化,反应式如下:
TiO
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+C+Cl
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→TiCl
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+CO(CO
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)
从上式可以看出反应的副产物不仅有CO,也可能有CO
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,一般反应温度在700℃以上,以生成CO为主,反应温度在700℃以下,以生成CO
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为主,因此测定炉气中的CO/CO
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比值,可以掌握炉内的氯化状况。
过去那种老式的固定床氯化法,现在已被沸腾化炉取代,固定床需要事先把金红石矿与石油焦按一定比例(钛渣:石油焦:沥青=7:2:1)混捏制团焦化,不利于连续化、自动化操作。大型沸腾氯化炉直径2~6m,内衬耐火砖,干燥的金红石矿(或钛渣)在氯化炉内先用空气使其流态化,并加热至650℃左右,然后加入干燥的焦碳或石油焦(金红石:石油焦=78:22),待温度升至900℃时用气化氯代替空气进入沸腾炉内,接着金红石矿(或钛渣)与焦碳(或石油焦)按一定的比例在保持沸腾床一定高度的情况下陆续加入,让氯化反应按一定的速率进行(氯气的气速一般为0.1~0.15m/s)。氯化反应一般....
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