本文關鍵詞：高鈦渣沸騰氯化過程研究

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【摘要】：攀鋼產(chǎn)85#高鈦渣中TiO2的含量達到85%,是非常重要的鈦白生產(chǎn)原料。隨著近年來鈦產(chǎn)品的需求量越來越大,攀鋼致力于以自產(chǎn)的高鈦渣為原料研究大型氯化法鈦白工藝技術,其中,沸騰氯化技術生產(chǎn)粗四氯化欽是整個工藝技術的基礎。本文以攀鋼產(chǎn)85#高鈦渣為研究對象,選擇冷態(tài)流化、熱態(tài)沸騰氯化途徑,主要對沸騰氯化過程進行了理論熱力學計算、冷態(tài)流態(tài)化實驗以及熱態(tài)沸騰氯化小試實驗三方面的系統(tǒng)的研究,依次得到了以下結果:首先,對高鈦渣中主要鈦氧化物及雜質氧化物直接氯化反應和加碳氯化反應的標準吉布斯自由能計算結果表明:在750～1150℃溫度范圍內(nèi),理論上高鈦渣中可以發(fā)生直接氯化反應的有低價鈦氧化物及FeO、MnO、MgO和CaO雜質氧化物,而高鈦渣中最主要組分Ti02不能發(fā)生直接氯化反應;在750～1150℃溫度范圍內(nèi),高鈦渣中所有組分在理論上均可發(fā)生加碳氯化反應,并且發(fā)生反應的順序為 CaOMnOFeO(轉變?yōu)?FeC12)MgO≈Fe203Fe0(轉變?yōu)镕eCl3)TiO2Al203Si02。其次,對高鈦渣冷態(tài)流態(tài)化實驗研究結果表明:高鈦渣可以發(fā)生流化的表觀氣速范圍選擇0.2m/s～0.5m/s之間,在該氣速范圍內(nèi)高鈦渣的揚析量相對穩(wěn)定,不同質量的高鈦渣最終的揚析率基本相同;表觀氣速達到0.4～0.5m/s時,高鈦渣在床層內(nèi)死區(qū)幾乎消失,達到完全流化,但是考慮到氣速太高顆粒揚析率就會過高,造成原料損失,綜合考慮冷態(tài)流化時最佳表觀氣速選擇0.4m/s左右;高鈦渣與石油焦的質量比為3:1左右時混合流化效果比較好,可以在很短的時間內(nèi)混合均勻,流化開始后不會出現(xiàn)分層現(xiàn)象;利用�；鵅arracuda模擬軟件對放大的Φ260mm的氯化爐模擬的結果表明,氣體表觀速度為0.4m/s時,高鈦渣與石油焦在氯化爐內(nèi)的混合流化狀態(tài)、溫度分布效果及物相分布效果均要優(yōu)于0.8m/s時的情況。最后,以熱力學為依據(jù),通過研究高鈦渣在熱態(tài)條件下進行直接氯化與加碳氯化過程,結果表明:直接氯化條件下高鈦渣中只有低價鈦氧化物(TiO、Ti203)、FeO及MnO發(fā)生了反應生成相應的氯化物,加碳氯化條件下高鈦渣中所有成分都會發(fā)生反應,證明了高鈦渣沸騰氯化過程中加入還原性物質(石油焦)的必要性;單因素實驗結果表明,適合攀鋼產(chǎn)85#高鈦渣沸騰氯化的條件是:在反應溫度950℃、表觀氣速0.4m/s、氯氣濃度63%、高鈦渣粒度60～100目、石油焦粒度10～30目、配碳比100:35,反應時間40min的條件下,高鈦渣的氯化率可以達到91%左右;此外,氯化生成的氯化鎂大部分會被蒸發(fā)或者被氣流帶出反應爐,對氯化過程的影響較小,而氯化鈣大部分會留在沸騰爐內(nèi),從而引起爐內(nèi)顆粒結塊,影響氯化過程。綜合以上結果得出:冷態(tài)條件下,高鈦渣與石油焦按質量比約為3:1的比例可以流化混合均勻,表觀氣速為0.4m/s時流化效果比較好。另外,適宜攀鋼產(chǎn)85#高鈦渣沸騰氯化的較佳工藝條件是:反應溫度950℃、表觀氣速0.4m/s、氯氣濃度63%、高鈦渣粒度60～100目、石油焦粒度10～30目、配碳比100:35、反應時間40min,該條件下氯化率可達到91%左右。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.11

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