[發(fā)明專利]一種除去四氯化鈦中釩雜質(zhì)的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610073178.4
• 申請(qǐng)日: 2006-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101054201A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧國(guó)珠;袁繼維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院;遵義鈦業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): C01G23/02
• 分類號(hào): C01G23/02
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 郭佩蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種除去四氯化鈦中釩雜質(zhì)的方法，特別是一種以鋁粉為還原劑除去四氯化鈦中氧氯化釩雜質(zhì)的方法。

背景技術(shù)

四氯化鈦是克勞爾法生產(chǎn)海綿鈦和氯化法生產(chǎn)鈦白的原料。由含鈦原料經(jīng)氯化制造的粗四氯化鈦中存在許多有害雜質(zhì)，這些雜質(zhì)直接影響海綿鈦和鈦白的質(zhì)量，因此必須將粗四氯化鈦加以提純精制才能用于生產(chǎn)海綿鈦和鈦白。采用沉降過(guò)濾、蒸餾和精餾方法可分離除去粗四氯化鈦中的大部分雜質(zhì)，但粗四氯化鈦中的釩雜質(zhì)主要是以氧氯化釩(VOCl₃)形式存在，其沸點(diǎn)(127℃)與四氯化鈦沸點(diǎn)(136℃)十分相近，采用精餾方法因分離系數(shù)小，而很難將它從四氯化鈦中分離除去。所以，在工業(yè)生產(chǎn)中采用化學(xué)方法除釩。

除去四氯化鈦中釩雜質(zhì)的方法，已研究過(guò)數(shù)十種，發(fā)表的相關(guān)專利已達(dá)幾百件。但在目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的只有金屬銅(銅絲或銅粉)、礦物油(或其它有機(jī)物)、硫化氫和鋁粉四種除釩方法。

銅除釩效果好，可獲得高質(zhì)量的四氯化鈦，但采用銅絲球裝入塔中的除釩過(guò)程是間歇操作，銅絲球失效后需從塔中卸出進(jìn)行洗滌、干燥后再裝入塔中重用，這種銅絲的再生操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作環(huán)境差，洗滌過(guò)程產(chǎn)生大量含銅廢水需要處理。另外，四氯化鈦中的三氯化鋁含量超過(guò)0.01％(重量％)時(shí)對(duì)銅表面產(chǎn)生鈍化作用，使銅除釩失效，造成銅耗量大，除釩成本高。所以，銅除釩法僅適合小規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用。

礦物油(或其它有機(jī)物)除釩，雖然除釩試劑價(jià)格較低；但礦物油加入四氯化鈦中的除釩過(guò)程中，產(chǎn)生聚合性的、粘稠的、體積龐大的殘?jiān)海粴堅(jiān)自诩訜岜谏辖Y(jié)疤；除釩后的四氯化鈦中含有少量有機(jī)物不易分離除去。該法較適用于氯化法生產(chǎn)鈦白，若用于海綿鈦生產(chǎn)中，因除釩后的四氯化鈦含有少量有機(jī)物，使生產(chǎn)的海綿鈦中的碳含量增加。

硫化氫除釩效果較好，但除釩后的四氯化鈦中殘留少量硫化物，需要進(jìn)行脫硫處理，否則不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量還會(huì)在后續(xù)精餾塔釜中沉積硫化物；同時(shí)，硫化氫是具有惡臭味的劇毒氣體，嚴(yán)重影響操作環(huán)境和勞動(dòng)條件。

上述的金屬銅、礦物油和硫化氫三種除釩方法的缺點(diǎn)比較多；而鋁粉除釩法優(yōu)點(diǎn)較多，特別適合用于作為制造海綿鈦使用的四氯化鈦的除釩。鋁粉除釩法最突出的優(yōu)點(diǎn)，是除釩殘?jiān)菀着c四氯化鈦分離，并有利于從殘?jiān)谢厥这C。

前蘇聯(lián)研究成功鋁粉除釩法，現(xiàn)已在獨(dú)聯(lián)體國(guó)家(烏克蘭、俄羅斯、哈薩克斯坦)的海綿鈦生產(chǎn)中應(yīng)用，但有關(guān)鋁粉除釩工藝及設(shè)備至今仍屬保密范圍。雖然申請(qǐng)了專利，但在公布的專利中無(wú)文字內(nèi)容，注明本專利不予公開(kāi)。

鋁粉除釩的實(shí)質(zhì)是鋁粉還原TiCl₄為TiCl₃，TiCl₃還原VOCl₃為VOCl₂沉淀而達(dá)到除釩目的。除釩過(guò)程主要化學(xué)反應(yīng)如下：

3TiCl₄(l)+Al(s)＝3TiCl₃(s)+AlCl₃(s)?????????(1)

VOCl₃(l)+TiCl₃(s)＝VOCl₂↓(s)+TiCl₄(l)??????(2)

該方法的關(guān)鍵是如何實(shí)現(xiàn)反應(yīng)式(1)制造三氯化鈦。在有三氯化鋁作為催化劑的條件下，在四氯化鈦沸點(diǎn)(135.9℃)或沸點(diǎn)以上的溫度下，活性鋁粉才能與四氯化鈦反應(yīng)生成三氯化鈦。前蘇聯(lián)研究的方法，是將細(xì)鋁粉加入四氯化鈦中并加熱至一定溫度，然后通入氯氣使加入的鋁粉部分被氯化生成三氯化鋁作為催化劑，并因鋁粉表面被氯化而去掉了表面氧化膜，使鋁粉活性增加，使它易與四氯化鈦反應(yīng)生成三氯化鈦。該方法的缺點(diǎn)是需要使用昂貴的、易燃易爆的細(xì)鋁粉。

美國(guó)專利2,178,685公開(kāi)了一種采用TiCl₃除去四氯化鈦中釩雜質(zhì)的方法，但除釩反應(yīng)時(shí)間需要2小時(shí)以上。美國(guó)專利3,871,874(1975年，德國(guó)人Gerhard?Winter，Krefeld)中公開(kāi)了一種采用TiCl₃.0.33AlCl₃除去四氯化鈦中釩雜質(zhì)的方法，所使用的TiCl₃.0.33AlCl₃是采用類似于制造聚丙烯催化劑的方法制造的，也就是鋁粉和四氯化鈦在高溫(350℃)下反應(yīng)制取的。