四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其制備和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于四氯化鈦生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其制備和使用方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可用于四氯化鈦除釩除鋁試劑。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的試劑按質(zhì)量百分比由下述物質(zhì)組成：三氯化鈦6％～10.0％、二氯氧鈦1％～2％、三氯化鋁3.5％～5.0％，其余為四氯化鈦。本發(fā)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(yīng)生成絡(luò)合物沉淀，達(dá)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(biāo)，提升了四氯化鈦精制工序的產(chǎn)出率。
【專利說明】四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其制備和使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于四氯化鈦生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種四氯化鈦用除釩除鋁試劑及其制備 和使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著海綿鈦和氯化法鈦白的生產(chǎn)不斷發(fā)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(zhì)，必須經(jīng)過精制除雜后才能得到精四氯化鈦。由于四氯化鈦中 的主要有害雜質(zhì)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(fā)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(shù)都很大，能耗太高。因而，工業(yè)生 產(chǎn)中，一般采用化學(xué)法除釩，其中最常見的即為鋁粉除釩。
[0003] 四氯化鈦精制采用鋁粉除釩時，需使用含三氯化鈦的低價鈦礦漿。在制備這種除 釩用低價鈦礦漿時，一般采用同時往鋁粉與四氯化鈦混合液中通入氮氣、氯氣反應(yīng)制得除 釩用低價鈦礦漿。但粗四氯化鈦中常含一定量的三氯化鋁，在四氯化鈦精制過程中如不能 對粗四氯化鈦中的鋁進(jìn)行有效去除，往往會造成精四氯化鈦產(chǎn)品中的鋁超標(biāo)，從而影響四 氯化鈦精制工序的產(chǎn)出率。
[0004] 因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員需要一種能同時除釩除鋁的試劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可用于四氯化鈦除釩除鋁的試劑。為解決 上述技術(shù)問題，本發(fā)明的試劑按質(zhì)量百分比由下述物質(zhì)組成：三氯化鈦6%?10.0%、二氯 氧鈦1 %?2%、三氯化鋁3. 5%?5. 0%，其余為四氯化鈦。
[0006] 上述試劑在除釩除鋁時，三氯化鈦與三氯氧釩反應(yīng)生成二氯氧釩沉淀，二氯氧鈦 與三氯化鋁反應(yīng)生成絡(luò)合物沉淀，即可達(dá)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(zhì)量百分比優(yōu)選由下述物 質(zhì)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 %，其余 為四氯化鈦。
[0008] 除上述試劑外，本發(fā)明還提供上述試劑的制備方法。
[0009] 上述試劑制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(dāng)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(chǎn)品；
[0012] 其中，所述鋁粉中活性鋁含量彡85%。
[0013] 上述制備方法中通入空氣，可使生成二氯氧鈦，同時空氣中的氮氣作為保護(hù)性氣 體，可起到防爆作用。
[0014] 上述制備方法中，步驟b中化學(xué)反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，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(yīng)生成的三氯化鈦板結(jié)，步驟b混合 液溫度過低會使反應(yīng)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(dǎo)致二氯氧鈦的用量過大，含氧雜質(zhì)在四氯化鈦產(chǎn)品中累積，影響四氯化 欽廣品品質(zhì)。
[0015] 上述制備方法中，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(dǎo)致四氯化鈦中鋁雜質(zhì)的累積，影響四氯化鈦精制工序的產(chǎn) 出率。
[0016] 上述制備方法中，步驟a鋁粉添加量過高會造成浪費并使制備的試劑中鋁含量過 高從而增加除鋁負(fù)擔(dān)，鋁粉添加量過低會使制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(yōu)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，空氣壓力大于氯氣壓力。如氯氣壓力大于空氣壓 力則氯氣進(jìn)入空氣管道，會造成空氣管道腐蝕導(dǎo)致設(shè)備故障、發(fā)生安全事故。優(yōu)選的，為縮 短反應(yīng)時間，提高所得試劑中三氯化鈦和二氯氧鈦的含量，氣體優(yōu)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(shù)方案中鋁粉優(yōu)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(fā)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所述蒸餾為采用本領(lǐng)域常規(guī)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(yīng)，四 氯化鈦汽化后可直接進(jìn)入蒸餾塔蒸餾，含釩、鋁雜質(zhì)和其他雜質(zhì)留在反應(yīng)容器中，實現(xiàn)對粗 四氯化鈦中釩、鋁等雜質(zhì)的去除；也可冷凝液化后再送入蒸餾塔蒸餾，蒸餾可進(jìn)一步提高四 氯化鈦的純度。
[0024] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0025] 本發(fā)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(yīng)生成絡(luò)合物沉淀，達(dá)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(biāo)，提升了四氯化鈦精制工序的產(chǎn)出率。

【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0027] 四氯化鈦除釩除鋁試劑的制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(dāng)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(chǎn)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(zhì)，雜質(zhì)的存在會導(dǎo)致使用本發(fā)明試劑時增加四氯化 鈦精制工序的除雜負(fù)荷，故上述方法中四氯化鈦采用符合YS/T655-2207標(biāo)準(zhǔn)的四氯化鈦。
[0032] 因采用三氯化鋁、鋁粉、四氯化鈦反應(yīng)制備本發(fā)明中所述試劑的反應(yīng)劇烈且難以 控制，極易發(fā)生安全事故。故本發(fā)明所述試劑不能用三氯化鋁、鋁粉、四氯化鈦反應(yīng)，通入空 氣制備得到。
[0033] 優(yōu)選的，上述制備方法中步驟a鋁粉在四氯化鈦中的添加量為30g/L?40g/L。
[0034] 上述制備方法所述步驟b中，通入氯氣和空氣，空氣壓力大于氯氣壓力。優(yōu)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(yōu) 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(jìn)入空氣管道造成空氣管道腐蝕、導(dǎo)致設(shè)備故障和安全事故，依照上 述制備方法制備完成后須先停止通入氯氣，再停止通入空氣。
[0036] 具體的，上述制備方法中鋁粉優(yōu)選粒度為D98彡80 μ m。
[0037] 經(jīng)上述制備方法所得試劑按質(zhì)量百分比由下述物質(zhì)組成：三氯化鈦6%? 10. 0 %、二氯氧鈦1 %?2 %、三氯化鋁3. 5 %?5. 0 %，其余為四氯化鈦。為提高除鋁除釩 效率，減少試劑的使用量，上述試劑按質(zhì)量百分比優(yōu)選由下述物質(zhì)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%，其余為四氯化鈦。
[0038] 本發(fā)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(fā)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(yīng)，四氯 化鈦汽化后進(jìn)入蒸餾塔蒸餾；含釩、鋁雜質(zhì)和其他雜質(zhì)留在蒸餾釜中，實現(xiàn)對粗四氯化鈦中 鑰；、錯等雜質(zhì)的去除，蒸饋可進(jìn)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(yīng)生成V0C1 2 沉淀實現(xiàn)分離，化學(xué)反應(yīng)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(yīng)生成絡(luò)合物沉 淀實現(xiàn)分離。
[0044] 本發(fā)明中所述粗四氯化鈦指未經(jīng)精制除雜處理的四氯化鈦，其中含有三氯氧釩等 雜質(zhì)。所述精四氯化鈦指經(jīng)精制除雜所得的四氯化鈦。
[0045] 本發(fā)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(fā)明還通過以下實例進(jìn)一步加以說明，但并不因此將本發(fā)明的保護(hù)范圍限制在 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 鈦中并攪拌均勻，通入空氣后再通入氯氣，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(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)120°C時停止通入氯氣、空氣，制得的除釩除鋁 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 鈦中并攪拌均勻，通入空氣后再通入氯氣，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(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)125°C時停止通入氯氣、空氣，制得的除釩除鋁 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 鈦中并攪拌均勻，通入空氣后再通入氯氣，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(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)130°C時停止通入氯氣、空氣，制得的除釩除鋁 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 化鈦中并攪拌均勻，通入氮氣后再通入氯氣，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(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)120°C時停止通入氯氣、氮氣，制得除釩除鋁 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，四氯化鈦氣體汽化后進(jìn)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，四氯化鈦氣體汽化后進(jìn)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，四氯化鈦氣體汽化后 進(jìn)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，四氯化鈦汽化后進(jìn) 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，采用本發(fā)明方法制得的除釩除鋁試劑應(yīng)用于四氯化鈦除 釩除鋁時，其除釩效率相比現(xiàn)有技術(shù)中試劑除釩效率略有提高，除鋁效率顯著優(yōu)于現(xiàn)有技 術(shù)中試劑的除鋁效率，由現(xiàn)有技術(shù)中的50%去除率提升至70%?75%，有效的降低了精四 氯化鈦產(chǎn)品中的鋁含量，提高了四氯化鈦精制工序的產(chǎn)出率。
【權(quán)利要求】
1. 四氯化鈦用除釩除鋁試劑，其特征在于：按質(zhì)量百分比，由下述物質(zhì)組成：三氯化鈦 6%?10. 0%、二氯氧鈦1%?2%、三氯化鋁3. 5%?5. 0%，其余為四氯化鈦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑，其特征在于：按質(zhì)量百分比，由下 述物質(zhì)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 %， 其余為四氯化鈦。
3. 權(quán)利要求1或2所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的制備方法，其特征在于包括以下 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(dāng)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(chǎn)品； 其中，所述鋁粉中活性鋁含量> 85%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的制備方法，其特征在于：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(jù)權(quán)利要求3所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的制備方法，其特征在于：所述步 驟b中，通入氯氣和空氣，空氣壓力大于氯氣壓力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的制備方法，其特征在于：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(jù)權(quán)利要求3所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的制備方法，其特征在于：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(jù)權(quán)利要求3所述的四氯化鈦用除釩除鋁試劑的制備方法，其特征在于：鋁粉粒 度為D98彡80 μ m。
9. 權(quán)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，其特征在于：包括以 下步驟： a、 按每噸四氯化鈦加入60kg?80kg權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】黃子良, 秦興華, 李慶, 文蘭, 杜鑫 申請人:攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)有限責(zé)任公司