[发明专利]一种碳化钛渣流态化低温氯化提钛的方法

说明书

本发明公开了一种碳化钛渣流态化低温氯化提钛的方法。所述方法主要包括碳化钛渣压团‑固化、破碎‑分级、流态化低温氯化、氯化烟气冷却淋洗和氯化渣冷却工序。粉磨后的碳化钛渣经压团‑固化和破碎‑分级获得粒级适中、流化性能良好的粉体原料，从而解决粗粉包裹碳化钛/碳氧化难氯化、细粉流化性能差的难题，并通过返回氯化烟气冷却淋洗产生的粗四氯化钛和冷却氯化渣协同平衡氯化反应产生的过多热量，有效避免物料升温造成的粘结失流，实现稳定流态化低温氯化和钛的高效提取。本发明具有工艺简单，可有效克服氯化率低，流化性能较差，反应器内因反应放热升温等问题，对钒钛磁铁矿等低品位钛资源高效利用具有良好的适用性和应用前景。

技术领域

本发明涉及化工、冶金领域，特别涉及一种碳化钛渣流态化低温氯化提钛的方法。

背景技术

四氯化钛是钛及其化合物生产过程中的中间产物，是钛工业发展的重要原料。利用四氯化钛可生产高端钛白粉、海绵钛，进而生产钛及钛合金等。随着近年来钛产业的迅猛发展，对钛原料的需求日益扩大，我国虽然属于钛资源大国，钛资源储量占全球钛总量的40％，居世界之首，但天然金红石与人造金红石匮乏，钛精矿产能仅能满足钛白生产的需求。然而，储量丰富的钒钛磁铁矿冶炼回收铁(和钒)的冶炼渣较高的钛含量，包括高炉冶炼产生的含钛高炉渣、预还原-电炉熔分产生的熔分钛渣或者预还原-磨选分离得到富钛渣，进行高温碳化处理后可将氧化钛转化为利于快速低温氯化的碳化钛或碳氧化钛，从而实现钛的综合回收利用。因此，以上述碳化钛渣为原料，通过流态化氯化生产四氯化钛，一方面可以解决这部分低品位钛资源的高质化利用的问题，另一方面可以部分弥补天然金红石和人造金红石原料匮乏的问题。

为此，人们开发了碳化钛渣流态化低温氯化制备四氯化钛的工艺技术。中国专利申请CN201510793846.X采用超细粒级水淬碳化钛流态化氯化制备四氯化钛。由于超细粒级碳化渣不能正常流化，该专利技术主要采用粒径不小于200目的原料进入流化床反应器，同时与原料按1:1的质量比配入80-140目的石英砂，该技术所采取的技术手段尽管可以解决原料的流化性问题，但也存在以下两个问题：(1)部分碳化钛或碳氧化钛难以被氯化。由于碳化钛渣或碳氧化钛是含钛原料经过高温处理后得到，部分碳化钛或碳氧化钛被包裹在硅酸盐相中，因此，采用较粗粒径原料时，其被包裹的碳化钛/碳氧化钛物相难以被氯化，导致原料的氯化率降低。此外，原料中小于200目的那部分细粒径原料尚未得到利用。中国专利申请CN201711115507.1也存在类似的问题。(2)单位时间处理量显著降低，且残渣量显著增加。由于加入了与原料同等质量的石英砂，导致单位时间内碳化钛渣的处理量减小一倍，从而降低了生产效率。此外，石英砂与反应残渣粒径上差距不大，难以与反应残渣进行分离回用，从而导致固废量增加，不利于环保。碳化钛氯化过程是一个放热过程，如果不采取措施进行温度控制，将导致反应器内温度显著上升，若达到钙、镁氯化物的熔点时，将导致失流的风险。中国专利CN200810304181.1通过采取部分冷却氯化残渣返回氯化反应器，或排出部分反应残渣进入外取热器循环取热的措施来控制流化床反应器内的温度。从该专利技术所列举的所有实施例可以看出，冷却氯化残渣的循环量与进入反应器的原料量相等，这就意味着反应器内温度调控的机动灵活性较差。而对于排出部分残渣的方式，可能也同时将部分未反应完全的物料排出反应系统。从而会造成资源浪费和氯化率低下，未反应的对于氯气还会进入尾气处理系统。中国专利CN201410165805.1则采用向流化床反应器内喷四氯化钛液体作为移热介质。单独采用四氯化钛作为移热介质，其循环量较大，容易造成局部过冷，反而不利于反应，并且对后端氯化烟气冷却及尾气处理也会带来很大的压力。

综上所述，尽管现有工艺技术可解决失流和反应放热温升的问题，但会带来诸如原料利用率和氯化率较低，固废排放量较高，移热介质循环量大等问题。因此，需要通过工艺技术创新，开发更适合碳化钛渣物料特性的技术路线，从而解决流化性能和反应器内温升问题，使原料能够得以全部利用，并具有较高的氯化率，达到碳化钛渣高质化利用，实现节能减排的目的。

发明内容