一種生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，所述熔鹽氯化爐的頂部設(shè)置返漿礦管、加料管、防爆口和生成物混合蒸汽出料口，所述熔鹽氯化爐的側(cè)部設(shè)置側(cè)排鹽管、多根通氯管和多個(gè)加熱電極，所述熔鹽氯化爐的底部設(shè)置底排鹽管，并且所述熔鹽氯化爐的爐壁包括三層，其中，外層為金屬爐殼，中間層為緩沖填充層，內(nèi)層為耐火磚層，所述通氯管的外壁上設(shè)置一圈噴嘴堵頭，所述加熱電極的外表面設(shè)置一圈電極耳塊。本發(fā)明的熔鹽氯化爐結(jié)構(gòu)簡單、防漏氣，能夠定時(shí)排出廢鹽并改善氯化環(huán)境，有利于TiCl4的生產(chǎn)。
【專利說明】一種生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及利用熔鹽氯化法生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐。
【背景技術(shù)】[0002]現(xiàn)在主流的TiCl4生產(chǎn)方法是沸騰氯化法生產(chǎn)TiCl4,但是沸騰氯化法生產(chǎn)TiCl4對(duì)鈦渣的品位要求極高，對(duì)鈦渣的粒度的要求也比較嚴(yán)格，要求鈦渣中的雜質(zhì)成分相對(duì)較低，特別是CaO和MgO的含量之和要求小于2%。并且，沸騰氯化法生產(chǎn)TiCl4的溫度要求比較高，需達(dá)到900°C以上，生產(chǎn)的廢氣以CO為主，而CO是危險(xiǎn)氣體，會(huì)有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
[0003]而熔鹽氯化法生產(chǎn)TiCl4就不會(huì)有這些問題，并且針對(duì)攀枝花礦CaO、MgO含量高的特點(diǎn)，選擇熔鹽氯化法生產(chǎn)TiCl4較適合。熔鹽氯化爐內(nèi)熔鹽主要以NaClXaCl2和MgCl2等氯化物為主，熔鹽的溫度達(dá)到了 750~780°C后以液態(tài)的形式存在于熔鹽氯化爐內(nèi)。熔鹽氯化法生產(chǎn)的廢氣以CO2為主，直接排入空氣中不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染和影響。
[0004]熔鹽氯化爐的特點(diǎn)包括:(I)對(duì)鈦渣的品位要求不太高，能處理Ca0、Mg0含量高的鈦渣；(2)對(duì)鈦渣的粒度要求比較低，且粒度分布范圍比較寬；(3)生產(chǎn)的CTT的成份比較好，粗CTT清潔雜質(zhì)含量比較低；(4)廢氣以CO2為主，不污染環(huán)境也不會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)，CO2不用處理可以直接排入大氣中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，以解決熔鹽氯化法生產(chǎn)TiCl4過程中出現(xiàn)的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，所述熔鹽氯化爐的頂部設(shè)置返漿礦管、加料管、防爆口和生成物混合蒸汽出料口，所述熔鹽氯化爐的側(cè)部設(shè)置側(cè)排鹽管、多根通氯管和多個(gè)加熱電極，所述熔鹽氯化爐的底部設(shè)置底排鹽管，并且所述熔鹽氯化爐的爐壁包括三層，其中，外層為金屬爐殼，中間層為緩沖填充層，內(nèi)層為耐火磚層，所述通氯管的外壁上設(shè)置一圈噴嘴堵頭，所述加熱電極的外表面設(shè)置一圈電極耳塊。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的一個(gè)實(shí)施例，所述熔鹽氯化爐還包括設(shè)置于頂部的熱電偶和壓力計(jì)，以及設(shè)置于側(cè)部以插入爐中熔鹽的熔鹽熱電偶。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的一個(gè)實(shí)施例，所述熔鹽熱電偶包括外層的剛玉和內(nèi)層的陶瓷。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的一個(gè)實(shí)施例，所述加熱電極的一端連接電源且另一端插入爐中熔鹽中。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的一個(gè)實(shí)施例，所述熔鹽氯化爐包括三個(gè)加熱電極，所述三個(gè)加熱電極互成120°角布置。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的一個(gè)實(shí)施例，所述熔鹽氯化爐包括四根通氯管，所述通氯管插入并通到爐中熔鹽的底部。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的一個(gè)實(shí)施例，所述側(cè)排鹽管和底排鹽管還包括排鹽封堵塞，側(cè)排鹽管和底排鹽管由云母石制成。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的一個(gè)實(shí)施例，所述緩沖填充層由石墨粉組成的，耐火磚層由硅酸鋁磚制成。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的一個(gè)實(shí)施例,所述加料管的進(jìn)料口高于出料口。
[0015]本發(fā)明的熔鹽氯化爐相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，具有以下優(yōu)點(diǎn):1)熔鹽氯化爐爐體采用三層結(jié)構(gòu)，有利地保護(hù)了熔鹽氯化爐的外殼；2)加料管采用傾斜設(shè)置的方式，加料效果好且防止堵料；3)加熱電極和通氯管上有防漏氯的部件，可有效防止氯氣和生成的TiCl4泄漏；4)同時(shí)增加了底部排鹽口，能有效的排出氯化爐底部的廢鹽，把生產(chǎn)過程中沉降在氯化爐底部的雜質(zhì)成分及時(shí)的排出氯化爐，有效的改善氯化爐內(nèi)的熔鹽性質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明示例性實(shí)施例的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明:
[0018]1-返礦衆(zhòng)管、2-加 料管、3-金屬爐殼、4-緩沖填充層、5-耐火磚層、6_加熱電極、7-電極耳塊、8-通氯管、9-噴嘴堵頭、10-防爆口、11生成物混合蒸汽出料口、12-排鹽封堵塞、13-側(cè)排鹽管、14-熔鹽、15-熱電偶、16-壓力計(jì)、17-熔鹽熱電偶、18-底部排鹽管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明示例性實(shí)施例的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的結(jié)構(gòu)。
[0020]圖1是本發(fā)明示例性實(shí)施例的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的頂部設(shè)置返漿礦管1、加料管2、防爆口 10和生成物混合蒸汽出料口 11，其中，加料管2用于向爐中加入鈦渣等固體原料，防爆口 10用于排氣防爆并且用于加入高溫的液態(tài)熔鹽，返漿礦管I用于在需要控制爐中熔鹽的溫度時(shí)向爐內(nèi)噴入固含量高的液態(tài)四氯化鈦，生成物混合蒸汽出料口 11用于排出以氣態(tài)形式存在的反應(yīng)生成四氯化鈦以及返爐四氯化鈦，并可以通過將生成物混合蒸汽出料口 11與收集室相連直接進(jìn)行四氯化鈦產(chǎn)品的收集和后處理。優(yōu)選地，加料管2以進(jìn)料口高于出料口的傾斜方式設(shè)置，加料效果好且防止堵料，方便處理。
[0021]熔鹽氯化爐的側(cè)部設(shè)置側(cè)排鹽管13、多根通氯管8和多個(gè)加熱電極6，其中，側(cè)排鹽管12用于在生產(chǎn)過程中定時(shí)的排出殘?jiān)蛷U鹽，通氯管8用于向爐內(nèi)通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)，加熱電極6用于加熱熔鹽14。
[0022]具體地，側(cè)排鹽管13上還設(shè)置排鹽封堵塞12，當(dāng)熔鹽氯化爐生產(chǎn)一段時(shí)間后，由于殘?jiān)蛷U鹽在爐內(nèi)增多，需要定時(shí)地拔出排鹽封堵塞12進(jìn)行排鹽操作。優(yōu)選地，側(cè)排鹽管13由云母石制成，排鹽封堵塞12為由碳鋼制成的錐頭。排鹽完畢后要用黏土護(hù)在排鹽封堵塞12上進(jìn)行側(cè)排鹽管13的封堵。
[0023]通氯管8的外壁上設(shè)置一圈噴嘴堵頭9以防止通氯管8被腐蝕后氣體發(fā)生泄漏。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在熔鹽氯化爐的側(cè)部均勻布置4根通氯管，并且通氯管8插入并通到爐中熔鹽14的底部以保證氯氣均勻地與鈦渣反應(yīng)。優(yōu)選地，通氯管由2520鋼材制成，但本發(fā)明不限于此。
[0024]加熱電極6為石墨電極，其一端連接電源且另一端插入爐中熔鹽14中。為了防止氣體從加熱電極與爐壁之間溢出，加熱電極6的外表面設(shè)置一圈電極耳塊7ο在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，熔鹽氯化爐包括三個(gè)加熱電極6，該三個(gè)加熱電極互成120°角布置以達(dá)到均勻加熱的目的。
[0025]熔鹽氯化爐的底部設(shè)置底排鹽管18，底排鹽管18用于定期的進(jìn)行底部排鹽。例如，每生產(chǎn)一個(gè)月時(shí)，要通過底部排鹽管18進(jìn)行底部排鹽以排出沉降在熔鹽氯化爐底部難氯化的雜質(zhì)成份。該底排鹽管18的管體也由云母石制成，底排鹽管18的排鹽孔由碳鋼制成。無需排鹽時(shí)，也用排鹽封堵塞(未示出)把排鹽口堵塞防止漏鹽。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的熔鹽氯化爐的爐壁包括三層，外層為金屬爐殼3，中間層為緩沖填充層4，內(nèi)層為耐火磚層5。其中，緩沖填充層由石墨粉組成的，由于石墨粉具有耐高溫、高強(qiáng)度的性質(zhì)，且熱膨脹系數(shù)小，能夠耐受急冷急熱的變化，所以在氯化生產(chǎn)過程中能夠防止氯化爐溫度過高而影響氯化爐外殼金屬的保護(hù)作用。耐火磚層由耐酸耐高溫的硅酸鋁磚制成，耐火磚層主要防止氯鹽和氯氣的腐蝕，并隔離氯化爐反應(yīng)放出的大量熱，起到防腐防高溫、保護(hù)爐體安全的作用。
[0027]為了準(zhǔn)確測(cè)量生產(chǎn)過程中熔鹽氯化爐內(nèi)部的溫度和壓力，本發(fā)明的熔鹽氯化爐還包括設(shè)置于頂部的熱電偶15和壓力計(jì)16，以及設(shè)置于側(cè)部以插入爐中熔鹽的熔鹽熱電偶17。其中，熔鹽熱電偶17包括外層的剛玉和內(nèi)層的陶瓷，專門用于測(cè)量熔鹽的溫度。
[0028]下面結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐的操作步驟。
[0029]a)將由NaCl和KCl以質(zhì)量比為7:3組成的液態(tài)熔鹽通過抬包把熔鹽從防爆口注入熔鹽氯化爐內(nèi)。通過加熱電極把熔鹽加熱到620°C左右，其中加熱電極上設(shè)置有石墨的電極耳塊，加熱電極與電極耳塊是一體的，電極耳塊能有效防止加熱電極與爐體連接處泄氣。
[0030]b)通過螺旋給料機(jī)把由鈦渣、石油焦和氯化鈉組成的混合料通過加料管送入熔鹽氯化爐內(nèi)。當(dāng)熔鹽氯化爐中的熔鹽的TiO2含量達(dá)到2~5%、C含量達(dá)到3~5%時(shí)，通過通氯管往熔鹽氯化爐內(nèi)通入氯氣，讓鈦渣與氯氣反應(yīng)生產(chǎn)TiCl4。
[0031]c)由于氯化反應(yīng)過程是放熱過程，故熔鹽氯化爐內(nèi)的熔鹽溫度會(huì)升高，熔鹽溫度由熔鹽熱電偶指示出來，最好將熔鹽溫度控制在740~780°C之間。為了控制好熔鹽的溫度，必須通過返礦漿管把固含物高的液態(tài)TiCl4噴入熔鹽氯化爐中，通過降低熔鹽的溫度達(dá)到控制熔鹽氯化爐的溫度的目的。
[0032]d)反應(yīng)生的TiCl4和返爐的TiCl4以氣態(tài)的形式通過生成物混合蒸汽出料口而進(jìn)入氯化爐的后序設(shè)備收塵室。
[0033]綜上所述，采用本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐可以處理高鈣鎂含量的高鈦渣原料，對(duì)高固含量的粗TiCl4的處理量比較大且效果比較好，氯化溫度低且廢氣容易處理，尤其適合于對(duì)攀枝花釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)的鈦渣進(jìn)行TiCl4的生產(chǎn)。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、防漏氣，能夠定時(shí)排出廢鹽并改善氯化環(huán)境，有利于TiCl4的生產(chǎn)。
[0034]盡管上面結(jié)合實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情.況下，可以在這里做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述熔鹽氯化爐的頂部設(shè)置返漿礦管、加料管、防爆口和生成物混合蒸汽出料口，所述熔鹽氯化爐的側(cè)部設(shè)置側(cè)排鹽管、多根通氯管和多個(gè)加熱電極，所述熔鹽氯化爐的底部設(shè)置底排鹽管，并且所述熔鹽氯化爐的爐壁包括三層，其中，外層為金屬爐殼，中間層為緩沖填充層，內(nèi)層為耐火磚層，所述通氯管的外壁上設(shè)置一圈噴嘴堵頭，所述加熱電極的外表面設(shè)置一圈電極耳塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述熔鹽氯化爐還包括設(shè)置于頂部的熱電偶和壓力計(jì)，以及設(shè)置于側(cè)部以插入爐中熔鹽的熔鹽熱電偶。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述熔鹽熱電偶包括外層的剛玉和內(nèi)層的陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述加熱電極的一端連接電源且另一端插入爐中熔鹽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述熔鹽氯化爐包括三個(gè)加熱電極，所述三個(gè)加熱電極互成120°角布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述熔鹽氯化爐包括四根通氯管，所述通氯管插入并通到爐中熔鹽的底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述側(cè)排鹽管和底排鹽管還包括排鹽封堵塞，側(cè)排鹽管和底排鹽管由云母石制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述緩沖填充層由石墨粉組成的，耐火磚層由硅酸鋁磚制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)四氯化鈦的熔鹽氯化爐，其特征在于，所述加料管的進(jìn)料口高于出料口。
【文檔編號(hào)】C01G23/02GK103626224SQ201310604232
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】張?zhí)K新, 李開華, 陸平 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司