[發明專利]含鈦高爐渣液態氯化制取四氯化鈦的系統及工藝

有效

• 申請號: 202110926277.7
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113501541B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 郁國忠;李志遠
• 申請（專利權）人: 上海馳春節能科技有限公司
• 主分類號: C01G23/02
• 分類號: C01G23/02
• 代理公司: 北京佰智蔚然知識產權代理有限公司 37285
• 代理人: 趙允洲

本發明公開了含鈦高爐渣液態氯化制取四氯化鈦的系統及工藝，涉及固廢冶金渣資源利用化領域，包括雙層中間包，所述雙層中間包下端連接液態氯化爐，所述液態氯化爐底端連通碳熱還原爐，所述碳熱還原爐側邊連通干法粒化和余熱回收裝置，所述液態氯化爐通過管道連接氯氣供給裝置。對比現有技術，本發明的有益效果在于：大幅降低電耗，解決鈣、鎂氯化后的液相析出黏結,碳化鈦氯化過程放出大量熱量利用以及爐內熱平衡控制的關鍵問題，兼顧了提鈦和大量二次廢渣及余熱的綜合利用。

技術領域

本發明涉及固廢冶金渣資源利用化領域，具體為含鈦高爐渣液態氯化制取四氯化鈦的系統及工藝。

背景技術

含鈦高爐渣中TiO₂含量為22～26％，由于TiO₂彌散分布在多種礦物中,很難用選礦的方法分離富集，若利用酸、堿處理技術分離提鈦，因TiO₂的品位低，使工藝耗酸堿量大，工藝復雜，生產成本高，鈦的富集效果不理想，對環境的污染大。而作為水泥混合材使用，其TIO₂的含量又太高，基本沒有活性，只能用作砂石料，因此，至今未找到大量利用的合適途徑。

含鈦高爐渣的高溫碳化—低溫選擇性氯化工藝，是目前最具產業化前景的工藝路線。液態熔融含鈦高爐渣直接流入密閉電爐中加熱到1600℃～1800℃與碳混合進行碳化，碳化后的液態高爐渣在空氣中自然冷卻，然后經破碎、細磨，顆粒狀的碳化高爐渣在400～550℃的流化床中經氯氣氯化，生成四氯化鈦蒸汽，經除塵冷凝分離得到粗四氯化鈦產品與氯化渣。

含鈦高爐渣的高溫碳化—低溫選擇性氯化工藝的問題是，一、需要對含鈦高爐渣高溫碳化，雖然充分利用熔渣物理熱，但碳化過程電耗過高問題依然明顯，碳化電耗成本可占總成本的80％，且存在電爐漲爐底以及有較嚴重的泡沫渣，造成碳粉損失大，電極斷裂，碳化時間長等問題。二、需要對碳化后的液態高爐渣進行冷卻，然后經破碎、細磨，對1650℃～1770℃液態渣直接冷卻，造成大量的冷卻水消耗和大量的熱量損失，且由于碳化鈦的存在，使磨碎的動力消耗和設備損耗較大。三、采用700℃以下低溫氯化存在反應速度較慢、產能較低的問題；而700℃以上氯化，在氯化過程中會形成氯化鈣和氯化鎂,鈣、鎂氯化后的液相析出,極易造成床層熔融粘結,從而使氯化過程無法進行；且碳化鈦氯化過程放出的大量熱量回收利用及熱平衡控制，也是低溫氯化過程必須解決的關鍵問題。四、低溫氯化的氯化殘渣中，鈣、鎂氯化率仍在7％左右，氯離子含量遠高于水泥允許標準；水洗除氯，而水洗殘渣屬非活性混合材，按國家規定，非活性混合材摻量不得大于水泥質量15％，所以氯化殘渣的用途問題仍然沒解決。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明提供具有含鈦高爐渣液態氯化制取四氯化鈦的系統及工藝，可以大幅降低電耗，解決鈣、鎂氯化后的液相析出黏結,碳化鈦氯化過程放出大量熱量回收利用以及爐內熱平衡控制的關鍵難題，兼顧了提鈦和大量二次廢渣及余熱的綜合利用。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：含鈦高爐渣液態氯化制取四氯化鈦的系統，包括雙層中間包，所述雙層中間包下端連接液態氯化爐，所述液態氯化爐底端連通碳熱還原爐，所述碳熱還原爐側邊連通干法粒化和余熱回收裝置，所述液態氯化爐通過管道連接氯氣供給裝置。

所述雙層中間包包括錯位設置的上層中間包和下層中間包，上層中間包和下層中間包之間通過水口連通，所述下層中間包通過設置在下層中間包底端的噴射水口與液態氯化爐連通，所述水口內設置上層中空塞棒，所述噴射水口內設置下層中空塞棒。

所述液態氯化爐包括爐頂、爐體、爐底，所述液態氯化爐內層爐壁分為上下兩段，上段為氣流段，下部為熔池段，氣流段包括夾套結構，所述爐頂頂端連通噴射水口，噴射水口一側設置與噴射水口中心線呈30°－60°的氯氣噴嘴。

所述噴射水口另一側設置上升煙道，上升煙道為水冷壁結構，上升煙道頂部設有氣體導出管道，上升煙道水冷壁涂有耐火耐酸涂層。