[发明专利]一种半循环流化制备四氯化钛的方法

说明书

技术领域

本发明属于四氯化钛制备技术领域，具体涉及四氯化钛的制造方法。

背景技术

四氯化钛是制造钛白(二氧化钛)、金属钛的一个重要中间体。钛白被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。中国目前已经是继美国后第二大的钛白粉消耗国，而且增长势头迅猛，潜力也非常大。目前钛的用途发展也很快，已被广泛应用于飞机、火箭、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。中国是钛资源大国，我国的钛资源主要集中在攀枝花地区，其二氧化钛(TiO₂)的储量达8.7亿吨左右，占国内钛储量的90％以上。现有四氯化钛的制备是通过精钛矿或富钛料与氯气在高温下反应获得，其生产工艺主要有两种：(1)熔盐氯化法，是将含钛原料和焦炭混合物置入由KCl，NaCl，MgCl₂熔盐中，通入氯气进行反应，该工艺的缺点是设备产能低、反应体积大，特别是废液废渣多，对环境污染大，已不满足现代制造业的要求，正逐步被淘汰。(2)沸腾氯化法，沸腾氯化是将含钛原料制备成一定分布的颗粒，并随焦炭颗粒一起放入反应器中，通人氯气使颗粒悬浮起来进行反应，该方法反应器效率高，没有废液产生，废渣也很少，对环境的影响也较小，因而沸腾氯化是目前制备四氯化钛的主要方法。该工艺的缺点是对原料品质要求很高，特别是钙镁氧化物含量要小于1％，这是由于沸腾氯化反应温度通常在800～1000℃之间，当钛渣中含有较多的钙镁氧化物时，将产生大量的氯化钙、氯化镁，而氯化钙的熔点为714℃，氯化镁的熔点为772℃，在800-1000℃的氯化反应器内氯化钙和氯化镁都呈液态，粘结周围的颗粒形成较大的聚团，破坏沸腾床的稳定操作。但攀枝花钛矿的品位较低，钙镁氧化物含量高，以攀枝花钛精矿冶炼的高钛渣CaO、MgO含量在7～11％，现有的沸腾氯化工艺还不能将低品位(钙镁含量高)的钛原料直接用作沸腾氯化的原料。如何充分利用攀枝花地区的低品位钛矿制备四氯化钛，是急待解决的难题。

对于由低品位高钛渣制备四氯化钛，采用多级快速流化床和湍动流化床串联的方式进行，如公开号为CN1454849的“用于含钛矿物氯化制备四氯化钛的装置和方法”专利，公开的了一种多级快速流化床和湍动流化床串联的方式处理低品位高钛渣工艺，以含钛矿物和石油焦为固体原料、以氯气和氧气为气体原料，采用多级(3-10级)快速流化床和湍动流化床作为反应器，进行高温氯化反应，后经冷却，再进行一次固气分离而制得成品。该方法主要有以下不足之处：1)反应器结构复杂，需要的反应器数量较多，而且两类反应器之间结构差异较大，设备投资大，生产成本高。2)为了避免密度很小的焦炭颗粒被气体携带出反应器，须采用颗粒直径很大的焦炭颗粒，或者采用较小的操作气速，这两种情况都会降低反应的速率，影响反应器的效率，生产效率不高。3)湍动流化床与快速流化床的直径相差较大，进出口之间有较大的倾角，固体颗粒，特别是对于由于表面有氯化镁、氯化钙而粘性较大的高钛渣颗粒，容易在进出口粘结，造成系统操作的而不正常，影响产品的产量和质量。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有制备四氯化钛方法的不足之处，提供一种半循环流化制备四氯化钛的方法，具有生产效率高，产品质量好，操作方便且能充分利用低品位高钙镁含量高钛渣等特点。