本发明专利技术涉及有色金属制备技术领域，具体涉及一种镁氯循环利用制备海绵钛的方法。首先将天然金红石或高钛渣破碎、细磨至-0.25mm后氯化得到粗四氯化钛，粗四氯化钛采用塔底温度140~145℃、塔顶温度137℃的蒸馏塔除铁后，再通过馏塔底温度140℃、塔顶温度57~70℃的精馏塔除硅，然后采用铜丝除钒后得到纯度大于99%的四氯化钛产品，精制后的四氯化钛与金属镁按镁钛质量比为1.3∶1~1.8∶1配比，反应温度700~1000℃，得到海绵钛与氯化镁和四氯化硅的混合物，将该海绵钛与氯化镁和四氯化硅的混合物在温度880~1000℃、最终真空度小于0.1Pa的条件下蒸馏30~35h，即可分离海绵钛和氯化镁。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有色金属制备
，具体涉及。
技术介绍
钛以及钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性优异以及无毒等优点。已被广泛应用于航空航天、化工、冶金、轻工、船舶、汽车、医药、建筑等工业。目前，金属钛生产的工业方法是Kroll法，该方法的产品为海绵钛。在使用Kroll 法生产海绵钛的过程中，首先使用氯化(竖炉氯化、熔盐氯化、沸腾氯化等)的方式将含钛矿物(天然金红石、人造金红石、高钛渣等)中的含钛矿相转化为TiCl4，氯化过程产生的粗 TiCl4经精制后使用镁热还原法将TiCl4转化为单质形态，再通过真空蒸馏的方法将氯化镁分离后得到海绵钛产品，蒸馏得到的氯化镁经电解后得到的金属镁返回镁热还原过程循环利用。虽然使用Kroll法生产海绵钛具有原料适应性强、操作温度低、矿物中有价元素分离效率高等优点，但该方法是采用氯化镁电解的方式达到镁和氯循环的目的，因此在生产过程中存在电解设备投资高、污染严重等缺点，目前使用该方法每生产1万吨海绵钛，仅在镁电解装置方面的投资就高达5亿元左右，同时该过程中的副产物四氯化硅综合利用的难度也比较大。现有的海绵钛生产中镁和氯循环利用的改进技术多是从设备角度入手，如专利技术专利“一种镁法生产海绵钛的还原装置”通过改变海绵钛还原装置的结构避免海绵钛的烧结， 从而提高了产品质量；专利技术专利“海绵钛反应器”是通过改变排镁装置的结构避免了烟气的生成，达到降低污染的目的。上述专利技术虽然都可以在一定程度上提高海绵钛生产的技术水平，但都无法从根本上解决海绵钛生产过程中存在的镁和氯循环设备投资高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足，提供，取代海绵钛生产工艺中的氯化镁电解工艺步骤，大幅降低生产海绵钛的设备投资。实现本专利技术目的的技术方案包括以下工艺步骤首先将天然金红石或高钛渣破碎、细磨至-0. 25mm后在氯化温度80(Tl050°C、氯化时间l(T60min、操作流化数5 10的条件下得到粗四氯化钛，粗四氯化钛采用塔底温度14(T145°C、塔顶温度137°C的蒸馏塔除铁后，再通过馏塔底温度140°C、塔顶温度57 70°C的精馏塔除硅，然后再温度136 140°C条件下采用铜丝除钒后得到纯度大于99%的四氯化钛产品，精制后的四氯化钛与金属镁按镁钛质量比为1.3 广1.8 :1配比，反应温度70(T100(TC，反应时间5、h，得到海绵钛与氯化镁和四氯化硅的混合物，将该海绵钛与氯化镁和四氯化硅的混合物在温度88(Γ1000 、最终真空度小于0. IPa的条件下蒸馏30 3证，即可分离海绵钛和氯化镁，其中四氯化钛与金属镁的反应方程式如下TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti ；得到产物海绵钛及副产品熔融态氯化镁和四氯化硅，熔融态氯化镁经过原位反应处理，四氯化硅经过锌热还原处理，其特征在于氯化镁的原位反应是将熔融态氯化镁和氧气按摩尔比1 广1 5 一并导入原位热解反应装置，利用熔融态氯化镁的余热，在反应温度为 60(T900°C条件下反应广60min，得到氯气及含氧化镁的固体产物，反应方程式为 2MgCl2+02=2Mg0+2Cl2 ；氯气经压缩返回到上述的含钛矿物氯化工艺步骤，惰性气体保护条件下氧化镁与金属铝或硅铁合金发生铝热或硅热反应，氧化镁与金属铝发生的铝热反应中氧化镁与铝粉摩尔比为1 :Γ . 5:1，反应温度100(Tl30(TC，反应时间2(Tl20min ；氧化镁与硅铁合金发生的硅热反应中氧化镁与硅摩尔比1 :0. 5 1 :1，反应温度110(Tl50(TC、反应时间6(T480min得到镁蒸汽及副产品铝酸钙或硅酸钙，反应方程式为 2IMgO+12Ca0+14A1=2IMg+12Ca0 · 7A1203 3Mg0+2Ca0+2Al=Mg+2Ca0 · Al2O3 2Mg0+Ca0+Si=2Mg+Ca0 · SiO2 ;镁蒸汽由惰性气体携带导出反应装置，经冷凝获得金属镁，返回到上述四氯化钛镁热还原工艺步骤，铝酸钙经过碳碱浸出和碳酸化分解工艺处理；所述的原位热解反应装置的氧气入口位于装置侧面，熔融态氯化镁的入口位于装置的顶部，氧气和氯气的混合气出口位于装置的底部，氧气与熔融态氯化镁在装置底部发生反应生成氧化镁及氯气，氯气由混合气出口导出；所述的熔融态氯化镁经过原位反应处理得到固体产物中氧化镁质量百分比为 98. 9% 99. 6%，余量为杂质；所述的携带镁蒸汽以及保护铝热反应或硅热反应的惰性气体为氩气； 所述的氧化镁经过铝热或硅热反应后金属镁返回到四氯化钛镁热还原工艺步骤，镁的循环效率为90. 089Γ95. 05% ；所述的铝酸钙经过碳碱浸出和碳酸化分解工艺处理，铝酸钙与浓度为0. 8^2. 5mol/L 的碳酸钠按固液比1:5 1:20配比，在温度为60 1001条件下浸出，得到的铝酸钠溶液经碳分后、在温度80(T95(TC条件下煅烧l(T60min，制备出用于吸附和催化用高活性氧化铝产品，反应方程式为浸出12Ca0 · 7Al203+12Na2C03+28H20=12CaC03+14NaAl (OH) 4+12Na0H2Ca0 · Al203+2 Na2CO3+ 5H20=2CaC03+ 2NaAl (OH) 4+ 2Na0H 碳分2Na0H+CA= Na2C03+H20NaAl(OH) 4= NaOH+Al(OH)3 Al (OH) 3=A1203+H20 ； 硅酸钙用于生产水泥；所述的四氯化硅经过锌热还原处理后制得太阳能级多晶硅和氯化锌，还原温度 600^9000C、Zn过量0 60wt%，反应方程式为SiCl4+2Zn=2ZnCl2+Si。 与现用技术相比，本专利技术的特点及其有益效果是(1)由于本专利技术取代了海绵钛生产工艺中的氯化镁电解工艺步骤，大幅降低了生产海绵钛的设备投资；(2)本专利技术中通过原位热解反应处理氯化镁，充分利用的熔融氧化镁的自身余热，降低了生产成本；(3)本专利技术中经过铝热还原过程产生的铝酸钙经碱浸、碳分等工序制备多品种氧化铝产品，硅热还原产生的硅酸钙用于生产水泥，废弃物四氯化硅经过锌热还原得到了多晶硅产品，使所有海绵钛生产过程中的副产品都得到了有效利用，获得经济效益的同时大幅降低了副产品对环境的污染。附图说明图1为本专利技术的工艺流程示意图。 具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于下述的实施例本实施例选用的原位热解反应装置的氧气入口位于装置侧面，熔融态氯化镁的入口位于装置的顶部，氧气和氯气的混合气出口位于装置的底部，氧气与熔融态氯化镁在装置底部发生反应生成氧化镁及氯气，氯气由混合气出口导出。实施例1 首先将天然金红石破碎、细磨至-0. 25mm后在氯化温度800°C、氯化时间60min、操作流化数10的条件下得到粗四氯化钛，粗四氯化钛采用塔底温度140°C、塔顶温度137°C的蒸馏塔除铁后，再通过塔底温度140°C、塔顶温度57°C的精馏塔除硅，然后在温度136°C条件下采用铜丝除钒，得到纯度大于99wt%的四氯化钛产品，精制后的四氯化钛与金属镁按镁钛质量比为1. 3 1配比，反应温度700°C，反应时间他，得到海绵钛与氯化镁和四氯化硅的混合物，将该海绵钛与氯化镁和四氯化硅的混合物在温度880°C、最终真本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种镁氯循环利用制备海绵钛的方法，包括以下工艺步骤：首先将含钛矿物氯化，然后将制得的四氯化钛精制，精制后的四氯化钛与金属镁发生镁热还原反应后蒸馏，得到产物海绵钛及副产品熔融态氯化镁和四氯化硅，熔融态氯化镁经过原位反应处理，四氯化硅经过锌热还原处理，其特征在于氯化镁的原位反应是将熔融态氯化镁和氧气按摩尔比１：１～１：５一并导入原位热解反应装置，利用熔融态氯化镁的余热，在反应温度为６００～９００℃条件下反应１～６０ｍｉｎ，得到氯气及含氧化镁的固体产物；氯气经压缩返回到上述的含钛矿物氯化工艺步骤，惰性气体保护下氧化镁与金属铝或硅铁合金发生铝热反应或硅热反应，得到镁蒸汽及副产品铝酸钙或硅酸钙，镁蒸汽由惰性气体携带导出反应装置后经冷凝获得金属镁，返回到上述四氯化钛镁热还原工艺步骤，铝酸钙经过碳碱浸出和碳酸化分解工艺处理。
【技术特征摘要】
1.一种镁氯循环利用制备海绵钛的方法，包括以下工艺步骤首先将含钛矿物氯化， 然后将制得的四氯化钛精制，精制后的四氯化钛与金属镁发生镁热还原反应后蒸馏，得到产物海绵钛及副产品熔融态氯化镁和四氯化硅，熔融态氯化镁经过原位反应处理，四氯化硅经过锌热还原处理，其特征在于氯化镁的原位反应是将熔融态氯化镁和氧气按摩尔比 1 :1 1 :5 —并导入原位热解反应装置，利用熔融态氯化镁的余热，在反应温度为600 900°C条件下反应1 60min，得到氯气及含氧化镁的固体产物；氯气经压缩返回到上述的含钛矿物氯化工艺步骤，惰性气体保护下氧化镁与金属铝或硅铁合金发生铝热反应或硅热反应，得到镁蒸汽及副产品铝酸钙或硅酸钙，镁蒸汽由惰性气体携带导出反应装置后经冷凝获得金属镁，返回到上述四氯化钛镁热还原工艺步骤，铝酸钙经过碳碱浸出和碳酸化分解工艺处理。2.根据权利要求1所述的一种镁氯循环利用制备海绵钛的方法，其特征在于所述的原位热解反应装置的氧气入口位于装置侧面，熔融态氯化镁的入口位于装置的顶部，氧气和氯气的混合气出口位于装置的底部，氧气与熔融态氯化镁在装置底部发生反应生成氧化镁及氯气，氯气由混合气出口导出。3.根据权利要求1所述的一种镁氯循环利用制备海绵钛的方法，其特征在于所述的熔融态氯化镁经过原位反应处理得到的固体产物中氧化镁质量百分比为98. 9% 99. 6%，余量为杂质。4.根据权利要求1所述的一种镁氯循环利用制备海绵钛的方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：张廷安，豆志河，刘燕，吕国志，牛丽萍，赵秋月，赫冀成，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89
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