[其他]含鈦高爐渣制取四氯化鈦的方法

在審

• 申請號: 101987000007488
• 申請日: 1987-10-27
• 公開（公告）號: CN1005629B
• 公開（公告）日: 1989-11-01
• 發明（設計）人: 張榮祿
• 申請（專利權）人: 冶金工業部攀枝花鋼鐵公司鋼鐵研究院
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

含鈦高爐渣制取四氯化鈦的方法，是一種處理高爐冶煉鈦磁鐵精礦（或釩鈦磁鐵精礦）的副產品即含鈦高爐渣制取四氯化鈦的方法。高爐渣的二氧化鈦含量為１５－３５％，液態高爐渣流入密閉式電爐進行碳化，碳化率可達９０％以上。碳化高爐渣在流化床中低溫氯化，氧化率大于８５％。

本發明屬于處理含鈦冶金渣制取四氯化鈦方法技術領域，特別適合于處理高爐冶煉鈦磁鐵精礦（或釩鈦磁鐵精礦）的副產品即含鈦高爐渣制取四氯化鈦。

新西蘭曾將含二氧化鐵約33%的固體冶金爐渣以碳為還原劑，在遂道窯中于1350℃-1400℃溫度下使鈦還原碳氮化，碳氮化后的含鈦爐渣經過低溫氯化制取四氯化鈦。美國也有類似的方法。該方法是冷渣細磨、高配碳爐外混合、遂道窯內間接加熱還原碳氮化。這些方法的缺點是流程長、碳氮化反應速度慢、物料在窯內停留時間長、熱效率及生產效率都低，難以實現商業性生產。

US3，899，569美國專利在電爐冶煉鈦鐵礦時添加適量氧化鈣，使冶煉鈦鐵礦的溫度有所降低，操作有所改善。將上述含氧化鈣的鈦渣配上足夠數量的碳，于單相電弧爐中，在略高于1850℃溫度下使二氧化鈦及氧化鈣都生成碳化物，在渣面上用碳粉覆蓋保護在爐內冷卻。取出的冷渣與水反應，其碳化鈣分解成乙炔及氫氧化鈣，彌散在碳化鈣基體中的碳化鈦微粒被釋放出來分散于氫氧化鈣的礦漿之中。根據比重的不同，用重選法選出碳化鈦精礦。碳化鈦精礦在225℃-300℃的溫度下氯化制取四氯化鈦。對鈣鈦礦只要配足夠的碳，以上述方法碳化、氯化，制取四氯化鈦。該方法處理的含鈦物，二氧化鈦含量均大于50%，而SiO₂、Al₂O₃和MgO各自的百分含量均小于5%，其缺點是：1.冷渣人爐碳化，電能消耗高。

2.碳的需要量多，是氧化鈣和二氧化鈦同時生成各自碳化物以及一氧化碳理論量的110-150%。

3.碳化后熔渣不能放出爐外，需在碳粉保護下在爐內冷卻，以免與空氣接觸再氧化，碳化電爐不能進行連續生產，設備利用率及生產率低。

4.冷渣從碳化電爐內取出易損壞爐襯。

因此，很難進行商業性生產，對二氧化鈦含量僅24-35%，而SiO₂、Al₂O₃和MgO含量總和高達45%至35%的高爐渣，US3，899，569美國專利不能有效處理。

本發明的目的是針對上述問題作出改進，提出一種將高爐排放的液態含鈦高爐渣流入密閉式電爐，在爐中高溫下進行碳化，碳化高爐渣在流化床中低溫下進行氯化的制取四氯化鈦的方法。用這種方法能處理二氧化鈦含量低，而SiO₂、Al₂O₃和MgO含量總和高的高爐渣。又由于這種方法能耗低、流程短、生產效率高，所以生產成本低，能進行商業性生產。

這種含鈦高爐渣制取四氯化鈦的方法是，使高爐渣與碳反應進行碳化，碳化高爐渣與氯氣反應進行氯化。所處理的高爐渣中二氧化鈦含量僅有15-35%，而SiO₂、Al₂O₃、MgO、CaO等含量總和達65%以上。將高爐排放的液態含鈦高爐渣流入密閉式電爐，在爐中加碳進行碳化。碳加入量是碳與渣中二氧化鈦反應生成碳化鈦和一氧化碳化學計算理論量的110-120%。碳化反應過程的反應溫度為1600℃-1800℃。碳化后的高爐渣呈液態從密閉式電爐中放出，在空氣中冷卻，冷卻后經破碎，細磨成顆粒狀。顆粒狀的碳化高爐渣在流化床中用氯氣氯化。氯化反應過程的反應溫度應保持在250℃-600℃之間。

所處理的高爐渣的鐵含量以金屬計要小于5%，否則，不但降低了高爐冶煉的鐵生產率，而且在碳化時生成碳化鐵增加了碳的消耗量，在氯化時又增加了氯氣的消耗量，生成較多的而用處不大的三氯化鐵。密閉式電爐使液態高爐渣在碳化過程中不與或極少與空氣接觸，避免空氣侵入增加碳的消耗并產生熱對流將碳粉大量帶走，確保液態高爐渣與碳的良好反應。

液態高爐渣中CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃、的重量百分比要服從下面關系式：