四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其製備和使用方法
2023-10-11 13:53:44 3
四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其製備和使用方法
【專利摘要】本發明屬於四氯化鈦生產領域，具體涉及一種四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其製備和使用方法。本發明所要解決的技術問題是提供一種可用於四氯化鈦除釩除鋁試劑。為解決上述技術問題，本發明的試劑按質量百分比由下述物質組成：三氯化鈦6％～10.0％、二氯氧鈦1％～2％、三氯化鋁3.5％～5.0％，其餘為四氯化鈦。本發明中的試劑通過引入二氯氧鈦，在除釩的過程中與粗四氯化鈦中的三氯化鋁反應生成絡合物沉澱，達到了在除釩同時除鋁的目的，在不引入除鋁工序的前提下，避免了四氯化鈦中鋁超標，提升了四氯化鈦精製工序的產出率。
【專利說明】四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其製備和使用方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於四氯化鈦生產領域，具體涉及一種四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其製備 和使用方法。
【背景技術】
[0002] 隨著海綿鈦和氯化法鈦白的生產不斷發展，市場需要大量的四氯化鈦原料，而粗 四氯化鈦中含有許多雜質，必須經過精製除雜後才能得到精四氯化鈦。由於四氯化鈦中 的主要有害雜質三氯氧釩的沸點127. 2°C與四氯化鈦的沸點135. 9°C相近，相對揮發度為 1. 22,所以將兩者高效的分離需要的回流比和理論塔板數都很大，能耗太高。因而，工業生 產中，一般採用化學法除釩，其中最常見的即為鋁粉除釩。
[0003] 四氯化鈦精製採用鋁粉除釩時，需使用含三氯化鈦的低價鈦礦漿。在製備這種除 釩用低價鈦礦漿時，一般採用同時往鋁粉與四氯化鈦混合液中通入氮氣、氯氣反應製得除 釩用低價鈦礦漿。但粗四氯化鈦中常含一定量的三氯化鋁，在四氯化鈦精製過程中如不能 對粗四氯化鈦中的鋁進行有效去除，往往會造成精四氯化鈦產品中的鋁超標，從而影響四 氯化鈦精製工序的產出率。
[0004] 因此，本領域技術人員需要一種能同時除釩除鋁的試劑。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種可用於四氯化鈦除釩除鋁的試劑。為解決 上述技術問題，本發明的試劑按質量百分比由下述物質組成：三氯化鈦6%?10.0%、二氯 氧鈦1 %?2%、三氯化鋁3. 5%?5. 0%，其餘為四氯化鈦。
[0006] 上述試劑在除釩除鋁時，三氯化鈦與三氯氧釩反應生成二氯氧釩沉澱，二氯氧鈦 與三氯化鋁反應生成絡合物沉澱，即可達到除釩的同時除鋁的目的。
[0007] 為提高除鋁除釩效率，減少試劑的使用量，上述試劑按質量百分比優選由下述物 質組成：三氯化鈦8. 8 %?10. 0 %、二氯氧鈦1. 1 %?1. 5 %、三氯化鋁3. 5 %?5. 0 %，其餘 為四氯化鈦。
[0008] 除上述試劑外，本發明還提供上述試劑的製備方法。
[0009] 上述試劑製備方法包括以下步驟：
[0010] a、將鋁粉添加到四氯化鈦中混合得混合液；
[0011] b、向步驟a所得混合液中通入氯氣和空氣，攪拌，當混合液溫度升至120°C? 130°C時，停止通入氯氣和空氣，冷卻得產品；
[0012] 其中，所述鋁粉中活性鋁含量彡85%。
[0013] 上述製備方法中通入空氣，可使生成二氯氧鈦，同時空氣中的氮氣作為保護性氣 體，可起到防爆作用。
[0014] 上述製備方法中，步驟b中化學反應屬於放熱反應，不需要加熱即可使混合液溫 度升至120°C?130°C。步驟b混合液溫度過高會使反應生成的三氯化鈦板結，步驟b混合 液溫度過低會使反應不充分，生成的試劑中的三氯化鈦含量過低，使用時需加大使用量，但 使用量的加大會導致二氯氧鈦的用量過大，含氧雜質在四氯化鈦產品中累積，影響四氯化 欽廣品品質。
[0015] 上述製備方法中，步驟a所述鋁粉中活性鋁含量<85%，所得試劑中的三氯化鈦 含量過低，如增加試劑用量，會導致四氯化鈦中鋁雜質的累積，影響四氯化鈦精製工序的產 出率。
[0016] 上述製備方法中，步驟a鋁粉添加量過高會造成浪費並使製備的試劑中鋁含量過 高從而增加除鋁負擔，鋁粉添加量過低會使製備的除釩試劑中的三氯化鈦含量偏低，增大 試劑的使用量；優選的，鋁粉在四氯化鈦中的添加量為30g/L?40g/L。
[0017] 所述步驟b中，通入氯氣和空氣，空氣壓力大於氯氣壓力。如氯氣壓力大於空氣壓 力則氯氣進入空氣管道，會造成空氣管道腐蝕導致設備故障、發生安全事故。優選的，為縮 短反應時間，提高所得試劑中三氯化鈦和二氯氧鈦的含量，氣體優選壓力滿足下述至少一 項：氯氣壓力為70KPa?80KPa ;空氣壓力為130KPa?140Kpa。氣體流量滿足下述至少一 項：空氣流量為3m3/h?6m 3/h ;氯氣流量為15m3/h?20m3/h。
[0018] 具體的，為減少鋁粉添加量，降低所得試劑中三氯化鋁的含量，提高所得試劑中三 氯化鈦的含量，上述技術方案中鋁粉優選粒度為D 98 < 80 μ m。
[0019] 上述四氯化鈦用除釩除鋁試劑的使用方法包括如下步驟：
[0020] a、按每噸四氯化鈦加入60kg?80kg本發明所得除釩除鋁試劑，混合；
[0021] b、升溫至136°C?145°C，收集四氯化鈦氣體，蒸餾完成除釩除鋁。
[0022] 上述使用方法中步驟b所述蒸餾為採用本領域常規的除釩蒸餾。
[0023] 上述使用方法中步驟b升溫時，除釩除鋁試劑與四氯化鈦中V0C13、A1C1 3反應，四 氯化鈦汽化後可直接進入蒸餾塔蒸餾，含釩、鋁雜質和其他雜質留在反應容器中，實現對粗 四氯化鈦中釩、鋁等雜質的去除；也可冷凝液化後再送入蒸餾塔蒸餾，蒸餾可進一步提高四 氯化鈦的純度。
[0024] 本發明的有益效果如下：
[0025] 本發明中所得的試劑通過引入二氯氧鈦，在除釩的過程中與粗四氯化鈦中的三氯 化鋁反應生成絡合物沉澱，達到了在除釩同時除鋁的目的，在不引入除鋁工序的前提下，避 免了四氯化鈦中鋁超標，提升了四氯化鈦精製工序的產出率。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0027] 四氯化鈦除釩除鋁試劑的製備方法包括以下步驟：
[0028] a、將鋁粉添加到四氯化鈦中混合得混合液；
[0029] b、向步驟a所得混合液中通入氯氣和空氣，攪拌，當混合液溫度升至120°C? 130°C時，停止通入氯氣和空氣，冷卻得產品；
[0030] 其中，所述鋁粉中活性鋁含量彡85%。
[0031] 因粗四氯化鈦中含有較多雜質，雜質的存在會導致使用本發明試劑時增加四氯化 鈦精製工序的除雜負荷，故上述方法中四氯化鈦採用符合YS/T655-2207標準的四氯化鈦。
[0032] 因採用三氯化鋁、鋁粉、四氯化鈦反應製備本發明中所述試劑的反應劇烈且難以 控制，極易發生安全事故。故本發明所述試劑不能用三氯化鋁、鋁粉、四氯化鈦反應，通入空 氣製備得到。
[0033] 優選的，上述製備方法中步驟a鋁粉在四氯化鈦中的添加量為30g/L?40g/L。
[0034] 上述製備方法所述步驟b中，通入氯氣和空氣，空氣壓力大於氯氣壓力。優選的， 氣體壓力滿足下述至少一項：氯氣壓力為70KPa?80KPa ;空氣壓力為130KPa?140Kpa。優 選的，氣體流量滿足下述至少一項：空氣流量為3m3/h?6m 3/h ;氯氣流量為15m3/h?20m3/ h〇
[0035] 為避免氯氣進入空氣管道造成空氣管道腐蝕、導致設備故障和安全事故，依照上 述製備方法製備完成後須先停止通入氯氣，再停止通入空氣。
[0036] 具體的，上述製備方法中鋁粉優選粒度為D98彡80 μ m。
[0037] 經上述製備方法所得試劑按質量百分比由下述物質組成：三氯化鈦6%? 10. 0 %、二氯氧鈦1 %?2 %、三氯化鋁3. 5 %?5. 0 %，其餘為四氯化鈦。為提高除鋁除釩 效率，減少試劑的使用量，上述試劑按質量百分比優選由下述物質組成：三氯化鈦8. 8%? 10. 0%、二氯氧鈦1. 1%?1. 5%、三氯化鋁3. 5%?5. 0%，其餘為四氯化鈦。
[0038] 本發明中的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的使用方法包括如下步驟：
[0039] a、按每噸四氯化鈦加入60kg?80kg本發明所得除釩除鋁試劑，混合；
[0040] b、升溫至136°C?145°C，收集四氯化鈦氣體，蒸餾完成除釩除鋁。
[0041] 步驟b升溫時，除釩除鋁試劑在蒸餾釜中與四氯化鈦中V0C13、A1C1 3反應，四氯 化鈦汽化後進入蒸餾塔蒸餾；含釩、鋁雜質和其他雜質留在蒸餾釜中，實現對粗四氯化鈦中 鑰；、錯等雜質的去除，蒸饋可進一步提1?四氣化欽的純度。
[0042] 除釩原理：利用除釩除鋁試劑中的TiCl3與粗四氯化鈦中的V0C13反應生成V0C1 2 沉澱實現分離，化學反應式為：V0Cl3+TiCl3 = V0Cl2+TiCl4。
[0043] 除鋁原理：除釩除鋁試劑中的二氯氧鈦與四氯化鈦中的A1C13反應生成絡合物沉 澱實現分離。
[0044] 本發明中所述粗四氯化鈦指未經精製除雜處理的四氯化鈦，其中含有三氯氧釩等 雜質。所述精四氯化鈦指經精製除雜所得的四氯化鈦。
[0045] 本發明中所述鋁粉粒度為D98彡80 μ m是指98%的鋁粉粒度彡80 μ m。
[0046] 本發明還通過以下實例進一步加以說明，但並不因此將本發明的保護範圍限制在 實施例之中。
[0047] 試驗例1 :按鋁粉在四氯化鈦中的添加量為30g/L?40g/L，將鋁粉添加到四氯化 鈦中並攪拌均勻，通入空氣後再通入氯氣，氯氣壓力為70KPa、空氣壓力為130KPa、空氣流 量為3m 3/h、氯氣流量15m3/h，當反應溫度達120°C時停止通入氯氣、空氣，製得的除釩除鋁 試劑中三氯化鈦含量為8. 9wt %，二氯氧鈦含量為1. 2wt %。
[0048] 試驗例2 :按鋁粉在四氯化鈦中的添加量為30g/L?40g/L，將鋁粉添加到四氯化 鈦中並攪拌均勻，通入空氣後再通入氯氣，氯氣壓力為80KPa、空氣壓力為130KPa、空氣流 量為3m 3/h、氯氣流量15m3/h，當反應溫度達125°C時停止通入氯氣、空氣，製得的除釩除鋁 試劑中三氯化鈦含量為9. lwt %，二氯氧鈦含量為1. 2wt %。
[0049] 試驗例3 :按鋁粉在四氯化鈦中的添加量為30g/L?40g/L，將鋁粉添加到四氯化 鈦中並攪拌均勻，通入空氣後再通入氯氣，氯氣壓力為80KPa、空氣壓力為140KPa、空氣流 量為4m3/h、氯氣流量16m3/h，當反應溫度達130°C時停止通入氯氣、空氣，製得的除釩除鋁 試劑中三氯化鈦含量為9. 5wt %，二氯氧鈦含量為1. 4wt %。
[0050] 對比試驗例：按鋁粉在四氯化鈦中的添加量為30g/L?40g/L，將鋁粉添加到四氯 化鈦中並攪拌均勻，通入氮氣後再通入氯氣，氯氣壓力為70KPa、氮氣壓力為130KPa、氮氣 流量為3m 3/h、氯氣流量15m3/h，當反應溫度達120°C時停止通入氯氣、氮氣，製得除釩除鋁 試劑。
[0051] 實施例1 :每噸粗四氯化鈦加入60kg實施例1所得除釩除鋁試劑，將粗四氯化鈦、 除釩除鋁試劑加入蒸餾釜，控制蒸餾釜中混合溶液溫度在136°C，四氯化鈦氣體汽化後進入 蒸餾塔蒸餾，蒸餾所得的四氯化鈦液體中釩去除率為99. 1%、鋁去除率為70%。
[0052] 實施例2 :每噸粗四氯化鈦加入80kg實施例2所得除釩除鋁試劑，將粗四氯化鈦、 除釩除鋁試劑加入蒸餾釜，控制蒸餾釜中混合溶液溫度在140°C，四氯化鈦氣體汽化後進入 蒸餾塔蒸餾，蒸餾所得的四氯化鈦液體中釩去除率為99. 5%、鋁去除率為72%。
[0053] 實施例3 :每噸粗四氯化鈦加入100kg實施例3所得除釩除鋁試劑，將粗四氯化 鈦、除釩除鋁試劑加入蒸餾釜，控制蒸餾釜中混合溶液溫度在142°C，四氯化鈦氣體汽化後 進入蒸餾塔蒸餾，蒸餾所得的四氯化鈦液體中釩去除率為99. 6%、鋁去除率為75%。
[0054] 對比實施例：每噸粗四氯化鈦加入80kg對比試驗例所得除釩除鋁試劑，將粗四氯 化鈦、除釩除鋁試劑加入蒸餾釜，控制蒸餾釜中混合溶液溫度在140°C，四氯化鈦汽化後進 入蒸餾塔蒸餾，蒸餾所得的四氯化鈦液體中釩去除率為99%、鋁去除率為50%。
[0055] 由上述實施例對比可知，採用本發明方法製得的除釩除鋁試劑應用於四氯化鈦除 釩除鋁時，其除釩效率相比現有技術中試劑除釩效率略有提高，除鋁效率顯著優於現有技 術中試劑的除鋁效率，由現有技術中的50%去除率提升至70%?75%，有效的降低了精四 氯化鈦產品中的鋁含量，提高了四氯化鈦精製工序的產出率。
【權利要求】
1. 四氯化鈦用除釩除鋁試劑，其特徵在於：按質量百分比，由下述物質組成：三氯化鈦 6%?10. 0%、二氯氧鈦1%?2%、三氯化鋁3. 5%?5. 0%，其餘為四氯化鈦。
2. 根據權利要求1所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑，其特徵在於：按質量百分比，由下 述物質組成：三氯化鈦8. 8 %?10. 0 %、二氯氧鈦1. 1 %?1. 5 %、三氯化鋁3. 5 %?5. 0 %， 其餘為四氯化鈦。
3. 權利要求1或2所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的製備方法，其特徵在於包括以下 步驟： a、 將鋁粉添加到四氯化鈦中混合得混合液； b、 向步驟a所得混合液中通入氯氣和空氣，攪拌，當混合液溫度升至120°C?130°C時， 停止通入氯氣和空氣，冷卻得產品； 其中，所述鋁粉中活性鋁含量> 85%。
4. 根據權利要求3所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的製備方法，其特徵在於：所述步 驟a中，鋁粉在四氯化鈦中的添加量為30g/L?40g/L。
5. 根據權利要求3所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的製備方法，其特徵在於：所述步 驟b中，通入氯氣和空氣，空氣壓力大於氯氣壓力。
6. 根據權利要求5所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的製備方法，其特徵在於：滿足下 述至少一項： 所述步驟b中氯氣壓力為70KPa?80KPa ; 空氣壓力為l3〇KPa?140Kpa。
7. 根據權利要求3所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的製備方法，其特徵在於：滿足下 述至少一項： 空氣流量為3m3/h?6m3/h ; 氯氣流量為15m3/h?20m3/h。
8. 根據權利要求3所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的製備方法，其特徵在於：鋁粉粒 度為D98彡80 μ m。
9. 權利要求1或2所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的使用方法，其特徵在於：包括以 下步驟： a、 按每噸四氯化鈦加入60kg?80kg權利要求1或2所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑， 混合； b、 升溫至136°C?145°C，收集四氯化鈦氣體，蒸餾完成除釩除鋁。
【文檔編號】C01G23/02GK104150530SQ201410430952
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】黃子良, 秦興華, 李慶, 文蘭, 杜鑫 申請人:攀鋼集團鈦業有限責任公司