高钛渣沸腾氯化过程研究

发布时间：2017-12-04 16:37

  本文关键词：高钛渣沸腾氯化过程研究

  更多相关文章： 高钛渣 冷态流化 直接氯化 加碳沸腾氯化 氯化率

【摘要】：攀钢产85#高钛渣中TiO2的含量达到85%,是非常重要的钛白生产原料。随着近年来钛产品的需求量越来越大,攀钢致力于以自产的高钛渣为原料研究大型氯化法钛白工艺技术,其中,沸腾氯化技术生产粗四氯化钦是整个工艺技术的基础。本文以攀钢产85#高钛渣为研究对象,选择冷态流化、热态沸腾氯化途径,主要对沸腾氯化过程进行了理论热力学计算、冷态流态化实验以及热态沸腾氯化小试实验三方面的系统的研究,依次得到了以下结果:首先,对高钛渣中主要钛氧化物及杂质氧化物直接氯化反应和加碳氯化反应的标准吉布斯自由能计算结果表明:在750～1150℃温度范围内,理论上高钛渣中可以发生直接氯化反应的有低价钛氧化物及FeO、MnO、MgO和CaO杂质氧化物,而高钛渣中最主要组分Ti02不能发生直接氯化反应;在750～1150℃温度范围内,高钛渣中所有组分在理论上均可发生加碳氯化反应,并且发生反应的顺序为 CaOMnOFeO(转变为 FeC12)MgO≈Fe203Fe0(转变为FeCl3)TiO2Al203Si02。其次,对高钛渣冷态流态化实验研究结果表明:高钛渣可以发生流化的表观气速范围选择0.2m/s～0.5m/s之间,在该气速范围内高钛渣的扬析量相对稳定,不同质量的高钛渣最终的扬析率基本相同;表观气速达到0.4～0.5m/s时,高钛渣在床层内死区几乎消失,达到完全流化,但是考虑到气速太高颗粒扬析率就会过高,造成原料损失,综合考虑冷态流化时最佳表观气速选择0.4m/s左右;高钛渣与石油焦的质量比为3:1左右时混合流化效果比较好,可以在很短的时间内混合均匀,流化开始后不会出现分层现象;利用海基Barracuda模拟软件对放大的Φ260mm的氯化炉模拟的结果表明,气体表观速度为0.4m/s时,高钛渣与石油焦在氯化炉内的混合流化状态、温度分布效果及物相分布效果均要优于0.8m/s时的情况。最后,以热力学为依据,通过研究高钛渣在热态条件下进行直接氯化与加碳氯化过程,结果表明:直接氯化条件下高钛渣中只有低价钛氧化物(TiO、Ti203)、FeO及MnO发生了反应生成相应的氯化物,加碳氯化条件下高钛渣中所有成分都会发生反应,证明了高钛渣沸腾氯化过程中加入还原性物质(石油焦)的必要性;单因素实验结果表明,适合攀钢产85#高钛渣沸腾氯化的条件是:在反应温度950℃、表观气速0.4m/s、氯气浓度63%、高钛渣粒度60～100目、石油焦粒度10～30目、配碳比100:35,反应时间40min的条件下,高钛渣的氯化率可以达到91%左右;此外,氯化生成的氯化镁大部分会被蒸发或者被气流带出反应炉,对氯化过程的影响较小,而氯化钙大部分会留在沸腾炉内,从而引起炉内颗粒结块,影响氯化过程。综合以上结果得出:冷态条件下,高钛渣与石油焦按质量比约为3:1的比例可以流化混合均匀,表观气速为0.4m/s时流化效果比较好。另外,适宜攀钢产85#高钛渣沸腾氯化的较佳工艺条件是:反应温度950℃、表观气速0.4m/s、氯气浓度63%、高钛渣粒度60～100目、石油焦粒度10～30目、配碳比100:35、反应时间40min,该条件下氯化率可达到91%左右。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ134.11

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本文编号：1251674