熔盐氯化法蒸馏除钒优化研究

付勇兵

摘要：在对精制生产系统影响蒸馏除钒效果进行研究后，优化了LTC及除钒工艺参数，通过生产验证了所确定的工艺参数的有效性和合理性，提高了蒸馏除钒效果，提高了精钛产出质量。

关键词：熔盐氯化;蒸馏除钒;优化研究

中图分类号：X705  文献标识码：A

一、前言

金属钛广泛应用于国民经济的各个领域。攀西地区蕴藏着极其丰富的钛资源，以二氧化钛（TiO2）含量计约为8.7亿吨，占全国钛原料储量的90.54%，占世界钛资源的35.17%[1-3]。精四氯化钛（简称PTT）是生产金属钛的重要原材料。某企业在精制生产过程中存在蒸馏效果不好，导致精钛中钒指标不合格的情况。

本文通过对精制生产时蒸馏除钒过程中降低LTC配比、提高蒸馏残渣固含量等，对产品质量和蒸馏釜连续稳定运行的影响研究，提出了提高蒸馏釜排放残渣固含量，提高蒸馏除钒过程稳定性的新思路，提高了精钛产出质量。

二、精制系统除钒

1. LTC除钒机理

铝粉与PTT混合制备铝粉悬浮液，在氮气保护条件下通入适量氯气，部分铝粉首先与氯气反应生成AlCl3并放出热量，温度升高到110℃时停止通入氯气，在AlCl3的催化作用下，铝粉与TiCl4反应生成LTC（mTiCl3·AlCl3，m=1～3）。TiCl3与溶于TiCl4中的VOCl3反应生成VOCl2沉淀，达到除钒的目的，见反应式（1）、（2）：

Al+TiCl4+Cl2=mTiCl3·AlCl3                   （1）

TiCl3+VOCl3=VOCl2+TiCl4                      （2）

CTT必须先除钒，在除钒产生的AlCl3在二级精馏时除去。

2.蒸馏除钒

在蒸馏釜中连续加入CTT，按配比加入一定量LTC，将蒸馏釜中混合物加热至136℃-150℃，VOCl3与TiCl3反应生成固态VOCl2，VOCl2和FeCl3、AlCl3等通过蒸馏釜排渣排出体系外。

3.蒸馏工艺条件优化试验

在蒸馏单元影响PTT产出质量的主要因素是LTC配比和蒸馏釜中排放残渣中固含量的控制。

（1） LTC配比

试验前LTC与CTT（其中含VOCl3 0.1-0.15%）的配比是8.9-9.5%，即每吨CTT加入80-90Kg LTC，而蒸馏残渣中TiCl3 4.97%;2019年精制LTC配比平均11.6%，即每噸CTT加116Kg LTC;2020年9月（试验）前平均为每吨CTT 88Kg，蒸馏残渣中TiCl3为3.37%，LTC配比仍然偏大，直接影响PTT产出质量。

在保证生产连续稳定运行情况下，开展蒸馏除钒试验，根据试验情况，吨CTT 58kgLTC的配比是蒸馏除钒的低临界点，结合生产实际，吨CTT经济合理的LTC配比应确定在60-65kg。

（2） 残渣固含量控制

2020年9月前CTT中固含量6g/L，实际生产中蒸馏排渣固含量为87g/L，按100kg CTT配加8.9kgLTC，实际残渣中固含量控制与设计要求存在较大差距，主要原因就是生产操作过程中加大了排渣量，残渣量与LTC的比例偏大，从实际情况看，加大残渣排渣量可保护蒸馏釜加热电阻丝避免固含物过多而烧损，但又会导致更多TiCl4被排出，影响了PTT产出效率，因此在保证电阻丝正常使用前提下，探索控制残渣中合理固含量。

LTC主要指标是矿浆中化学成份TiCl3、AlCl3，精制各单元过程检测的指标是回流管中间产品化学成份VOCl3、FeCl3、AlCl3、SiCl4和蒸馏釜排渣中固含量。

要减少蒸馏排渣量，必须提高残渣中的固含量，从物料平衡计算的残渣中155g/L的数据看，在实际生产要准确控制的可操作性差，因此在确定了60～65kg LTC配比前提下，将蒸馏残渣中固含量控制为80～100g/L、100～120g/L、120～150g/L三种情况开展试验。经试验，在保持LTC配比一定和蒸馏除钒效果的情况下，通过提高蒸馏排放残渣中的固含量可有效提高精制蒸馏物产出量，为整个精制系统产出率创造条件，确定在120g/L左右为合理范围，实际生产操作时排渣比设定在1.6。

三、验证试验

通过蒸馏除钒生产情况看，在降低LTC配比和各蒸馏釜残渣排放比例的情况下，各釜（塔）除杂效率得到了提高，有效保证了产品质量和PTT产出质量。

通过2020年10～12月连续三个月生产，进一步验证了所确定的工艺参数的有效性和合理性，将PTT产出质量从试验前的64.7%提高到86.7%。

四、结论

通过对熔盐氯化生产精四氯化钛（PTT）的精制工艺中除钒条件优化试验过程研究，结论如下：

（1）对精制系统蒸馏工序LTC除钒配比优化、蒸馏残渣固含量控制对蒸馏过程的影响，确定了合理的工艺参数：LTC配比60kg/t粗四氯化钛、蒸馏残渣/LTC=1.6、残渣固含量120g/L;

（2）通过LTC制备和蒸馏各单元工艺参数的进一步优化，形成了保证精制工序除钒稳定生产的工艺控制技术，使精制各单元生产稳定、状态受控，提高了PTT产出质量。

参考文献：

[1]邹武装，郭晓光，谢湘云，王向东.钛手册[M].北京：化学工业出版社，2012：1，7.

[2]王向东等.钛的基本性质、应用及我国钛工业概况[J].钛工业进展，2004.

[3]邓国珠.去除TiC14中钒杂质各种方法的比较评价[J].稀有金属，1993，（3）：219.

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