[发明专利]四氯化钛生产中混合熔盐产物的精制装置及其精制方法

说明书

本发明公开了四氯化钛生产中混合熔盐产物的精制装置及其精制方法。该装置由用于镁液消除混合熔盐溶液中有害杂质氯化锰及氯化亚铁的熔盐精制室、用于循环进行精制过程的熔盐循环室及用于缓冲储存精制合格的熔盐室组成。采用金属镁液和混合熔盐中的氯化锰和氯化亚铁分别发生还原反应，生成的金属锰溶入镁液形成为镁锰液可用于生产含锰镁合金产品；生成的金属铁一部分溶解于镁液中，过量的析出进入炉底渣中；生成的氯化镁进入熔盐中。既除去了混合溶盐中的有害杂质氯化锰和氯化亚铁，满足了镁电解原料要求，实现了混合熔盐的有效利用，又使作为精制剂的金属镁转化为一种增值了的镁锰中间合金产品直接用于生产常规镁合金产品。

技术领域

本发明涉及四氯化钛生产中废物利用技术领域，具体涉及四氯化钛生产中混合熔盐产物的精制装置及其精制方法。

背景技术

在海绵钛生产过程中，在两个环节会有氯化镁产出。一是在四氯化钛还原工序，该工序产出的熔融氯化镁纯度高，因而其直接作为电解镁的原料加入镁电解槽，镁电解槽产出的镁液和氯气又直接用于海绵钛生产的原料，不仅使四氯化钛还原工序副产的熔融氯化镁得以完全利用，而且实现了熔融氯化镁、镁液和氯气在海绵钛生产企业的内部循环利用，这可以大大降低海绵钛生产成本。二是，传统沸腾法制备四氯化钛工序产出的氯化镁基混合熔盐，但是这种传统沸腾法制备四氯化钛工序产出的氯化镁基混合熔盐，由于其品质低，除含有钛、镁、钙、铁、锰、铝及硅等的金属氧化物杂质外，还含有氯化锰及氯化亚铁杂质，因而无法利用，只能当作炉渣废弃处理，这不仅造成了有价物料的巨大浪费，而且对生态环境造成了不良影响。

本申请人就制备四氯化钛已经申请了发明专利，申请号202010705154.6，名称《一种适合我国钛资源特点的制备四氯化钛新工艺及装置》，该方法中产生的混合熔盐，根据所采用的高钛渣原料和工艺特点测算出，混合熔盐的基本组分大致为：80％的MgCl₂、10％的CaCl₂、6.5％的MnCl₂、3.5％的FeCl₂，1吨海绵钛约产出0.45吨混合熔盐。

经过调研发现，这种混合熔盐仍然尚无市场需求，但是对于镁电解工艺而言，混合熔盐中所含的杂质氯化锰和氯化亚铁具有极大的危害性，研究表明：当电解质中含0.115％氯化锰时，电流效率为86％；当电解质中含0.229％氯化锰时，电流效率为81～84％；当电解质中含1.60％氯化锰时，电流效率为62％。电解质中氯化锰含量增加到0.69％，锰在粗镁中的浓度增加到2.4％；电解质中氯化锰含量的进一步增加，则不会进一步引起粗镁中锰含量的增加。镁电解工艺对混合熔盐中氯化锰的最大允许含量是0.137％，即要将该混合熔盐中所含的氯化锰含量降低至0.137％以下。

当电解质中含0.023％氯化亚铁时，电流效率为88～90％；当电解质中含0.113％氯化亚铁时，电流效率为84.6％；当电解质中含0.227％氯化亚铁时，电流效率为80.5％；当电解质中含0.68％氯化亚铁时，电流效率为69.3％。由于镁电解正常温度为700℃，此时铁在镁液中的溶解度为0.03～0.05％，因而粗镁中铁的含量基本维持在0.03～0.05％，已查明，镁电解工艺对混合熔盐中不引起电流效率和粗镁质量明显降低的氯化亚铁的最大允许含量是0.113％，即要将该混合熔盐中所含的氯化亚铁的含量降低至≤0.113％。

综上所述，如果我们想办法能将混合熔盐中的有害杂质氯化锰和氯化亚铁含量分别控制在≤0.137％和≤0.113％，就可以将产物混合熔盐就地用于海绵钛厂配套的镁电解原料，作为平衡镁电解连续稳定生产的有效调节方式，将其中的主体组分氯化镁电解生产金属镁和氯气，剩余的氯化钙作为电解质的必要组分用于电解质损耗补充，这样不但可以就地解决这部分混合熔盐的有效利用问题，而且还可以进一步强化海绵钛生产的经济性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明针对新型沸腾法制备四氯化钛生产中产出的混合熔盐提供一种适宜的精制装置及使用方法，以满足电解镁原料要求，实现其充分利用。提供了四氯化钛生产中混合熔盐产物的精制装置及其精制方法。