控制在矿石的氯化期间产生的氧硫化碳的方法技术

本发明专利技术提供用于处理在工业过程中，尤其是氯化过程中产生的氧硫化碳废物和废金属卤化物的方法。所述方法包括水解氧硫化碳产生含有硫化氢的废物流，和将产生的含有硫化氢的物流用废金属卤化物的溶液硫化的步骤。在处理所产生的废固体之前，可中和所产生的含有金属硫化物和金属卤化物的物流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供用于处理在工业过程中，尤其是氯化过程中产生的氧硫化碳废物和废金属卤化物的方法。所述方法包括水解氧硫化碳产生含有硫化氢的废物流，和将产生的含有硫化氢的物流用废金属卤化物的溶液硫化的步骤。在处理所产生的废固体之前，可中和所产生的含有金属硫化物和金属卤化物的物流。【专利说明】
本专利技术涉及处理在工业过程中，尤其是在氯化过程中产生的氧硫化碳废物和废金属氯化物。尤其是，本专利技术涉及用于处理在矿石的碳热氯化期间产生的氧硫化碳的方法。尤其是但不限于此，本专利技术的实施方案涉及处理在钛矿石的碳热氯化期间如在二氧化钛的生产过程中产生的氧硫化碳。
技术介绍
在含有金属氧化物的矿石的纯化中利用碳热氯化方法生产商业需要的金属和金属化合物，如铝、锆和钛金属及金属化合物。 在利用该碳热氯化方法的商业过程中，在含碳物质作为还原剂的存在下将含有金属氧化物的矿石氯化。含碳物质通常为含硫的焦炭，其在氯化步骤中被消耗掉。在还原条件下运行氯化器以将矿石中的金属氧化物氯化形成金属氯化物。结果是，硫最终成为还原硫物种，主要为氧硫化碳(cos)。因而，离开反应器的气体混合物含有金属氯化物、焦炭、未反应的矿石、二氧化硅、二氧化碳、一氧化碳、氮、氯化氢和氧硫化碳。 从废气中除去硫是工业制造商面临的最重要的环境任务之一。此外，氧硫化碳难以净化并且任何氧硫化碳向大气的排放可能不利于生产工厂的允许排放量。或者，硫化合物在热氧化器中可被氧化形成二氧化硫(S02)并用氢氧化钠，一种非常昂贵的中和剂来净化。因此，利用碳热氯化方法的制造商通常采取利用比含有更高硫含量的焦炭更便宜的具有低硫含量的焦炭，以使处理氧硫化碳的成本最小化。
技术实现思路
本专利技术一方面涉及在碳热氯化过程中利用具有相对更高硫含量的焦炭，最小化或消除氧硫化碳排放的方法。更具体而言，本专利技术一方面是在用于由含有二氧化钛的矿石生产四氯化钛的碳热氯化过程中最小化或消除氧硫化碳。 一个具体实施方案是提供降低来自产生废金属卤化物和氧硫化碳作为废品的制造过程中的氧硫化碳废品的方法。在该方法中，将废品分离成含有废金属卤化物的第一物流和含有氧硫化碳的第二物流。所述第一物流与液体混合使得废金属齒化物溶解在该液体中产生金属卤化物溶液。水解所述第二物流使氧硫化碳的至少一部分被转化为硫化氢和二氧化碳。随后，在硫化条件下使硫化氢与金属卤化物溶液的第一部分接触产生含有金属硫化物的硫化物流。 在另一个实施方案中提供由含有二氧化钛的矿石生产四氯化碳的方法。该方法包括在含硫的含碳物质(通常为焦炭)作为还原剂的存在下氯化含有二氧化钛的矿石，产生含有四氯化钛、废金属氯化物和氧硫化碳的产物流。将该产物流分离成含有四氯化钛的第一物流、含有废金属氯化物的第二物流和含有氧硫化碳的第三物流。所述第二物流与液体混合使废金属氯化物溶解于该液体中产生金属氯化物溶液。随后，将该金属氯化物溶液分成第一部分和第二部分。中和该金属氯化物溶液的第一部分。水解含有氧硫化碳的第三物流以使氧硫化碳的至少一部分被转化为硫化氢和二氧化碳。在硫化条件下使硫化氢与金属氯化物溶液的第二部分接触产生具有金属硫化物和未反应的金属氯化物的硫化物流。然后中和该硫化物流。 【专利附图】【附图说明】 参看所附附图下面详细描述本专利技术的实施方案，其中: 图1为本专利技术方法的一个优选实施方案的原理图。 【具体实施方式】 参考各个实施方案以下详细描述本专利技术。所述实施方案旨在充分详细地描述本专利技术的各方面，以使本领域技术人员实践本专利技术。在不背离本专利技术范围的情况下可利用其他实施方案并可进行变化。因此，以下详细说明没有限定意图。本专利技术的范围仅由所附权利要求书、以及该权利要求书所赋予的等同物的全部范围来限定。 本专利技术提供的改进源自以下发现:在用于生产金属卤化物的过程如氯化过程中产生的部分废金属卤化合物可用于将问题氧硫化碳转化为更易于处理的金属硫化物。因此，根据本专利技术，可在处理两个废物流之前，将它们合并形成密集的一次性产物(金属硫化物)，同时降低了对中和剂的需要，否则它们需要单独的中和(使用昂贵的中和剂)。 现在本专利技术将近一步描述二氧化钛矿石的碳热氯化以生产四氯化钛；然而应当理解的是，本专利技术适于其中产生废金属卤化物和氧硫化碳作为副产物的任何过程。尤其是，所述方法适用于生产金属氯化物如四氯化钛、氯化锆和氯化铝的氯化过程；特别是其中存在硫的氯化过程，如使用焦炭作为碳源的碳热氯化过程。 四氯化钛(TiCl4)，例如可用于由其生产钛金属或二氧化钛(通常用作白色颜料销售)，其通常是通过在碳的存在下氯化(也被称为碳热氯化)来生产的。在用于生产四氯化钛的碳热氯化步骤中，发生以下基本反应步骤: (1)1102(矿石)+0+2(:12 — TiCl4+C0+C02 在利用该反应步骤的四氯化钛的商业制造中，含有钛的矿石如钛铁矿、炉渣、合成金红石或天然金红石，在焦炭作为还原剂的存在下，通常在流化床反应器中在约1000°C的温度下被氯化。含碳物质通常为焦炭，潜在含有硫，所述硫在氯化步骤中被消耗掉。在还原条件下运行氯化器以氯化T12矿石形成四氯化钛(TiCl4)。结果是，硫最终成为被还原的硫物种，主要为氧硫化碳(cos)。因此，离开反应器中的气体混合物不但含有产物金属氯化物、四氯化钛，而且含有氧硫化碳和由存在于矿石中的其他金属氧化物产生的废金属氯化物(也被称为非产品性金属氯化物)。另外，还存在其他化合物，如未反应的矿石、脉石、一氧化碳、二氧化碳和氯化氢，如以下进一步描述。 离开氯化器中的气体混合物通常被冷却并被分离成四氯化钛、废金属氯化物和非冷凝性气体(cos、CO、CO2等)。在现有技术的方法中，废金属氯化物和非冷凝性气体被分别进行废物处理。 根据本专利技术，在非冷凝性气体中的氧硫化碳被水解形成各种化合物，其中包括硫化氢(H2S)。根据以下反应氧硫化碳水解形成硫化氢: (2) C0S+H20 — H2S+C02 随后，通过金属硫化来处理硫化氢。使用废金属氯化物进行金属硫化。以下显示了示例性的金属硫化反应: (3) FeCl2+H2S — FeS+2HCl 虽然在以上反应中使用铁氯化物，但是应当理解在硫化步骤中可使用其他金属卤化物并可形成其他金属硫化物，如FeS2、MnS和Cr2S3。虽然可使用其他金属卤化物，但是使用氯化步骤产生的金属卤化物是特别有利的。因此，用于金属硫化步骤的金属卤化物将是金属卤化物的混合物，尤其是金属氯化物的混合物。通常，金属卤化物可包括Fe、Mn、Cr、N1、V、Ca、Mg、P、Ga、As、Nb、Na、Zr和Al的卤化物以及这些金属卤化物的混合物，其中Fe和Mn的金属卤化物是优选的，因为它们通常是最丰富的。对于四氯化钛的生产，在硫化反应中使用的优选金属卤化物是在氯化期间生产的金属氯化物，更优选Fe和Mn的金属氯化物。应当理解在金属具有不同氧化数(如铁和铬)的情况下，术语金属卤化物、金属氯化物、金属硫化物等等是指所有金属形式的卤化物、氯化物和硫化物，除非另有说明，即铁氯化物是指氯化亚铁(FeCl2)和氯化铁(FeCl3)。 现在参考图1，将更充分地描述本专利技术的方法。金属氧化物矿石12、焦炭14和氯16被引入氯化器10本文档来自技高网...

【技术保护点】
在产生废金属卤化物和氧硫化碳作为废品的生产过程中减少氧硫化碳废品的方法，所述方法包括：(a)将所述废品分离为含有所述废金属卤化物的第一物流和含有所述氧硫化碳的第二物流；(b)将所述第一物流与液体混合，使得所述废金属卤化物溶解在所述液体中产生金属卤化物溶液；(c)水解所述第二物流，使得所述氧硫化碳的至少一部分被转化为硫化氢和二氧化碳；和(d)使所述硫化氢与所述金属卤化物溶液的第一部分在硫化条件下接触产生含有金属硫化物的硫化物流。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·E·弗林，
申请(专利权)人：特罗诺克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US