摘 要：以礦物油作為粗四氯化鈦除釩試劑，通過粗四氯化鈦與礦物油混合、蒸發(fā)器加熱、精餾等工序，實現(xiàn)粗四氯化鈦的連續(xù)除釩精制的目的。結(jié)果表明：粗四氯化鈦礦物油連續(xù)除釩法工藝能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，可以得到釩含量低于0.0003%的精四氯化鈦產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：四氯化鈦;礦物油;連續(xù)除釩

1 粗四氯化鈦除釩的必要性和主要方法

粗四氯化鈦經(jīng)過精制之后得到的精四氯化鈦是鈦白粉和海綿鈦生產(chǎn)的主要原料，其質(zhì)量的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，粗四氯化鈦的工業(yè)生產(chǎn)主要有沸騰氯化和熔鹽氯化兩種方法，無論熔鹽氯化還是沸騰氯化，其得到的粗四氯化鈦產(chǎn)品中都含有很多雜質(zhì)，如氣態(tài)雜質(zhì)：Cl2、HCl、O2、N2、 CO2、COCl2等;液態(tài)雜質(zhì)：SiCl4、CCl4、VOCl3、CH3COCl、CCl3COCl、POCl3等;固態(tài)雜質(zhì)：A1Cl3、FeCl3、TiOCl2、TiO2、MgCl2、FeCl2、VOCl2、CuCl2等[1]。在鈦白粉的生產(chǎn)中，這些雜質(zhì)如不去除會影響鈦白粉的應(yīng)用性能，因此必須對粗四氯化鈦進行精制。通常，采用蒸餾和精餾的方法去除粗四氯化鈦中的大部分雜質(zhì)，但是其中VOCl3的沸點（127℃）與TiCl4的沸點（136℃）接近，采用一般的精餾方法很難將它們分離[2]。工業(yè)上，通常采用化學(xué)方法進行除釩，即銅絲除釩、鋁粉除釩、硫化氫除釩和有機物除釩，其中，有機物除釩工作環(huán)境好、勞動強度低，在使用過程中添加量少、成本低、安全性較高，在除釩的同時能夠除去鐵、鋁、鉻等雜質(zhì)金屬，且能夠連續(xù)生產(chǎn)，所以有機物除釩是目前比較先進的除釩方法[3]。

2 有機物除釩原理

可用于除釩的有機物種類很多，比較常用的有：礦物油、植物油等，除釩試劑的用量與選用的有機試劑的種類和粗四氯化鈦的釩含量有關(guān)[4]。其中，礦物油安全無毒，廉價易得，是美國和德國的大型鈦白生產(chǎn)廠家采用的主要精制除釩試劑。沸騰氯化法生產(chǎn)的粗四氯化鈦一般除釩用礦物油的加入量為粗四氯化鈦量的0.1%-0.2%，礦物油與粗四氯化鈦充分混合后，加熱至有機物碳化溫度，有機物逐漸裂解為高度分散、高活性的微細碳粒，這種新生態(tài)的微細碳?？蛇x擇性吸附或還原VOCl3，使其以固態(tài)形式沉淀[5]，反應(yīng)式如下：

VOCl3+C=VCl3↑+C " " " " "（1）

2VOCl3+C=2VCl3↑+CO2 " " " " （2）

2VOCl3+C=VOCl2↓+CCl4 " " （3）

3 礦物油連續(xù)除釩工藝過程

3.1 精四氯化鈦連續(xù)除釩工藝流程圖，如圖1

3.2 粗四氯化鈦除釩過程

所采用粗四氯化鈦的主要成分（質(zhì)量分數(shù)），見表1：

表1 "粗四氯化鈦的主要成分

[項目名稱＼amp;TiCl4含量＼amp;V含量＼amp;Fe含量＼amp;Si含量＼amp;Al含量＼amp;含量（%）＼amp;98＼amp;0.024＼amp;0.02＼amp;0.36＼amp;0.15＼amp;]

將粗四氯化鈦由粗四氯化鈦儲罐用泵打至物料混合器內(nèi)，同時在物料混合器內(nèi)按照粗四氯化鈦質(zhì)量的0.05%-0.3%加入礦物油，粗四氯化鈦和礦物油在混合器內(nèi)充分混合，然后進入到粗四氯化鈦蒸發(fā)器內(nèi)，通過蒸發(fā)器內(nèi)的加熱盤管內(nèi)通入飽和蒸汽或?qū)嵊瓦M行加熱，控制蒸發(fā)器內(nèi)的溫度在140℃至160℃，對粗四氯化鈦進行蒸餾，四氯化鈦和低沸點雜質(zhì)一起進入到精餾塔內(nèi)，在精餾塔內(nèi)通過冷卻后的精四氯化鈦回流，控制精餾塔內(nèi)的溫度在100℃至110℃;氣態(tài)的四氯化鈦和四氯化硅進入到冷凝器內(nèi)，控制冷凝器溫度在80℃至90℃，四氯化鈦在冷凝器內(nèi)充分液化，四氯化硅和其他低沸點雜質(zhì)以氣態(tài)的形式進入到尾氣淋洗工序并得到去除。液化后的精四氯化鈦經(jīng)過換熱器換熱后得到常溫的精四氯化鈦產(chǎn)品，儲存至精四氯化鈦儲罐。得到的精四氯化鈦分析結(jié)果見表2。

表2 "除釩精制后精四氯化鈦的主要成分

[項目名稱＼amp;TiCl4含量＼amp;V含量＼amp;Fe含量＼amp;Si含量＼amp;Al含量＼amp;含量（%）＼amp;99.9＼amp;0.0002＼amp;0.003＼amp;0.0046＼amp;0.0076＼amp;]

3.3 除釩后釩渣及不溶性雜質(zhì)的處理

在蒸發(fā)器底部，VOCl2、TiCl3、TiOCl2、FeCl3等以沉淀泥漿的形式存在，這些含釩沉淀泥漿如果外排，會嚴重污染環(huán)境，危害很大，為了減少環(huán)境危害和最大限度的提高回收率，本工藝將含釩泥漿經(jīng)過泵返回至氯化爐，再次利用，同時固體顆粒在氯化爐出口的除塵工序去除。

4 結(jié)論

①粗四氯化鈦礦物油連續(xù)除釩工藝，流程較為簡單，各工藝流程點便于控制，并且實現(xiàn)了粗四氯化鈦除釩工藝過程連續(xù)進行，除釩后的殘余物零排放，對環(huán)境無污染。

②除釩后，精四氯化鈦質(zhì)量較好，完全滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

③礦物油價格較低，加入量少，且安全性好。

參考文獻：

[1]莫畏，鄧國珠，羅方承.鈦冶金（第二版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1998.

[2]鄧國珠.去除TiCl4中釩雜質(zhì)各種方法的比較評價[J].稀有金屬，1993，17（3）：218-223.

[3]王亞鋒，李俊峰，張兵兵，等.強制循環(huán)法粗四氯化鈦有機物除釩工藝研究[J].廣州化工，2014，42（2）：137-139.