利用钛渣冶炼电炉尾气制备四氯化钛的方法与流程

本发明涉及四氯化钛生产方法领域，尤其是一种利用钛渣冶炼电炉尾气制备四氯化钛的方法。

背景技术：

钛及钛合金由于具有密度小、比强度高、耐酸碱腐蚀等优异性能，而广泛应用于航空航天、能源化工、医疗器械、冶金和民用等领域中。目前制约钛规模化应用的主要环节是海绵钛生产成本过高，性价比低于不锈钢等竞争产品。四氯化钛是制备海绵钛的重要中间原料，其生产成本是海绵钛生产成本低重要组成部分，降低四氯化钛生产成本对于降低海绵钛成本，推进其规模化应用具有重要意义。近几年，随着国家供给侧结构性改革的深入，用于氯化过程的煅后石油焦价格大幅上涨，平均每吨四氯化钛的煅后石油焦公摊成本约为500-600元，约占四氯化钛生产成本的10-15％，对四氯化钛生产成本造成了重要影响。同时钛渣冶炼过程产生大量的以co为主要成分的尾气，目前尚无有效的资源化利用途径，处理废气需要一定的成本，进一步推高钛渣成本，对于海绵钛的成本控制产生不利影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用钛渣冶炼过程产生的电炉废气来代替四氯化钛生产过程中的碳质还原剂，以降低四氯化钛生产成本，实现废气的资源化利用的利用钛渣冶炼电炉尾气制备四氯化钛的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用钛渣冶炼电炉尾气制备四氯化钛的方法，包括如下步骤：a、首先，对钛渣冶炼过程得到的电炉尾气进行预处理：包括除尘、潜热回收并冷却以及脱硫，从而得到处理后的电炉尾气；b、将处理后的电炉尾气与氯气混合得到混合气体后，对混合气体进行增压；c、让混合气体与钛渣进行氯化反应，最终得到四氯化钛产品。

进一步的是，步骤a中，潜热回收并冷却的方法为加入钛精矿或冷态物质。

进一步的是，步骤a中，潜热回收并冷却后温度降低至范围为15-20℃。

进一步的是，步骤a中，脱硫后so2质量浓度降低至0.01％以下。

进一步的是，步骤b中，电炉尾气与氯气混合按照质量比cl2:co＝(8-12):1进行配比。

进一步的是，步骤b中，采用氯气增压装置对混合气体压力进行增压，压力范围为：0.15-0.18mpa。

进一步的是，步骤c的氯化反应过程中，将氯化温度相较于反应之前的温度提高5-10℃。

进一步的是，步骤c的氯化反应过程中，氯化反应的氯化炉炉顶压力范围为-400～+400pa。

本发明的有益效果是：一、可以实现钛渣冶炼过程尾气在四氯化钛生产过程中的的资源化绿色利用，降低四氯化钛生产成本10-15％；二、可以充分利用钛渣冶炼过程电炉尾气的潜热；三、实现碳的循环利用，降低温室气体排放。本发明实现了钛渣冶炼过程电炉尾气的潜热回收，可降低氯化过程的石油焦消耗，可避免处理尾气造成的污染，具有显著的经济效益和环保效益，尤其适合钛渣冶炼-四氯化钛的生产之中。

附图说明

图1本发明的方法流程图。

具体实施方式

利用钛渣冶炼电炉尾气制备四氯化钛的方法，包括如下步骤：a、首先，对钛渣冶炼过程得到的电炉尾气进行预处理：包括除尘、潜热回收并冷却以及脱硫，从而得到处理后的电炉尾气；b、将处理后的电炉尾气与氯气混合得到混合气体后，对混合气体进行增压；c、让混合气体与钛渣进行氯化反应，最终得到四氯化钛产品。

本发明设计的原理是这样的。首先，从反应热力学角度分析，在700℃时，co和c与tio2反应的标准吉布斯自由能分别为-274.3kj/mol和-274.2kj/mol，两者均可与tio2反应，且反应的热力学条件基本相同，以钛渣冶炼过程得到的电炉尾气中的co代替煅后石油焦进行氯化反应理论上可行。其次，钛渣冶炼过程电炉尾气的预处理，包括潜热回收、脱硫和增压等，实现了能量的回收利用，从而让电炉尾气与氯气按比例混合后进入氯化炉，完成氯化反应。本发明方法可以实现钛渣冶炼过程电炉尾气中潜热回收，可降低氯化过程的石油焦消耗，可避免处理尾气造成的污染，具有显著的经济效益和环保效益，尤其适合钛渣冶炼-四氯化钛生产的一体化生产企业。本发明对于降低四氯化钛成本，提高四氯化钛及后续产品市场竞争力具有重要意义，市场推广前景广阔。

作为步骤a中优选的方案，在进行潜热回收并冷却时，潜热回收并冷却的方法可以选择为加入钛精矿或冷态物质，从而实现对热量的回收利用。在实际生产中，潜热回收并冷却后温度降低至范围为15-20℃为宜。

在步骤a中脱硫处理时，优选脱硫后so2质量浓度降低至0.01％以下，从而为后续反应提供品质保证。

在步骤b中电炉尾气与氯气混合得到混合气体时，电炉尾气与氯气混合优选按照质量比cl2:co＝(8-12):1进行配比，从而保证后续反应的需要。

在步骤b中对混合气体进行增压时，优选采用氯气增压装置对混合气体压力进行增压，增压后得到的压力范围为：0.15-0.18mpa为宜，从而获得适宜的反应效果。

在步骤c中，为保证氯化过程压力的稳定受控，优选将氯化温度相较于反应之前的温度提高5-10℃，以及氯化反应的氯化炉炉顶压力控制在范围为-400～+400pa。

实施例

实施例1

将钛渣冶炼过程得到的电炉尾气进行除尘，加热钛精矿后的温度为30-50℃，电炉尾气主要成分为co(体积分数)：60-70％，n2:20-25％，co2:8-10％，so2:1-2％，脱硫后，so2:0.08％，温度为18℃，电炉尾气加入比例按照cl2:co(质量比)＝10:1控制，氯气与电炉废气压力为0.15mpa。采用熔盐氯化工艺，以74％品位钛渣为原料，氯化温度为720-730℃，炉顶压力-400～+400pa。

结果：可以实现氯化过程的稳定受控，电炉尾气可以完全替代煅后石油焦，制备的四氯化钛质量未发生明显改变，每吨四氯化钛成本可以降低527元

实施例2

将钛渣冶炼过程得到的电炉尾气进行除尘，加热钛精矿后的温度为40-55℃，电炉尾气主要成分为co(体积分数)：55-65％，n2:30-38％，co2:5-8％，so2:1-2％，脱硫后，so2:0.05％，温度为20℃，电炉尾气加入比例按照cl2:co(质量比)＝8:1控制，氯气与电炉废气压力为0.18mpa。采用熔盐氯化工艺，以78％品位钛渣为原料，氯化温度为730-735℃，炉顶压力-400～+400pa。

结果：可以实现氯化过程的稳定受控，电炉尾气可以完全替代煅后石油焦，制备的四氯化钛质量未发生明显改变，每吨四氯化钛成本可以降低535元。

技术特征：

技术总结
本发明涉及四氯化钛生产方法领域，尤其是一利用钛渣冶炼过程产生的电炉废气来代替四氯化钛生产过程中的碳质还原剂，以降低四氯化钛生产成本，实现废气的资源化利用的利用钛渣冶炼电炉尾气制备四氯化钛的方法，包括如下步骤：a、首先，对钛渣冶炼过程得到的电炉尾气进行预处理；b、对混合气体进行增压；c、让混合气体与钛渣进行氯化反应，最终得到四氯化钛产品。本发明实现了钛渣冶炼过程电炉尾气的潜热回收，可降低氯化过程的石油焦消耗，可避免处理尾气造成的污染，具有显著的经济效益和环保效益，尤其适合钛渣冶炼‑四氯化钛的生产之中。

技术研发人员：苗庆东;李开华
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：2018.09.07
技术公布日：2018.12.21