三氯化铝水解方案去除四氯化钛中杂质的研究

1、概要

氯化车间主要为精制车间提供固体悬浮物含量合格的粗四氯化钛，国内厂家的做法是把流出浓缩机的四氯化钛打入高位槽，然后打入压滤器压滤，但是实际上，由于悬浮物粒度和密度较小的原因，过滤的效果并不明显，且经常造成过滤器阻塞、粗四氯化钛固体悬浮物含量不合格需要重复过滤等问题，本文通过加入三氯化铝，改变工序等实现了对四氯化钛的精化效果，这种方法不仅仅简化了去除粗四氯化钛中固体悬浮物工序，还节约了设备维护成本和人工成本，是节能降耗的一个好方案，下面给大家详细介绍一下。

2粗四氯化钛中固体悬浮物的性质

2.1主要成分

用于精四氯化钛生产的粗四氯化钛含有溶解的高浓度三氯化铝（质量含量大概为0.58%）和悬浮固体（质量含量0.6%）。其中固体悬浮物主要是原料中小粒度的石油焦和高钛渣，由于粒度比较小，在除尘阶段没有来得及沉降，就被带如到淋洗工序，以固体的形式悬浮在四氯化钛中。

2.2三氯化铝水解．絮凝性质

众所周知，三氯化铝具有很强的水解性能，且可作为絮凝剂使用，同时，粗四氯化钛中含有质量分数为0.58%的三氯化铝，如果向粗四氯化钛中加入定量的水，使粗四氯化钛中的三氯化铝发生水解，并使其起到絮凝剂的作用，就可以加速粗四氯化钛中固体悬浮物的沉降速度，那么在氯化工序就可以取消过滤工序，达到简化工序，节约成本的效果。

2.2.1三氯化铝水解特性

三氯化铝水解反应过程基本可以概括为以下步骤：

1)单体离子水解缩聚生成二聚体．

2)单体与二聚体的a、b品轴方向定向水解聚合，生成二维或单层三水铝石结构的羟基聚合物

3)平行定向的二维或三水铝石铝层之间沿c晶轴相互聚合生成具有三维结构的羟基聚合物；

4)各形态间继续进行聚合而转化成无定形凝胶沉淀物。

2.2.2三氯化铝絮凝作用机理

图2为三氯化铝絮凝作用过程示意图，从图2可以看出，三氯化铝絮凝作用的主要步骤；

1)迅速地进行水解反应并生成溶解态正电荷单体或聚合形态，

2)溶解态正电荷水解形态迅速扩散迁移到固／液界面．

3)正电荷水解形态吸附在负电荷胶体颗粒表面，降低或中和表面负电荷，并导致胶体颗粒脱稳

4)吸附在颗粒表面的正电荷水解形态进一步水解和化学结构重排。

这四步反应中，第四步反应较为缓慢。水中投加三氯化铝后，高电荷的聚合形态的三氯化铝水解产物直接扩散迁移到固／液界面，随即发生强烈的电中和作用能力，同时吸附的聚合形态明显延迟水解趋势而使其具有较大的粘附活性。

吸附在固体可以上的三氯化铝水解产物，在进一步水解过程中，发生多颗粒间的反应，颗粒逐渐增大，发生絮凝作用，使沉淀速度增大。达到快速去除粗四氯化钛中固体悬浮物的效果。

3．对目前粗四氯化钛去除固体悬浮物工艺的改造

3.1目前工艺

图3为粗四氯化钛除固体悬浮物原有流程图，如图3所示，原粗四氯化钛去除固体悬浮物的流程复杂，循环泵槽的四氯化钛隘流至沉降槽，在沉降槽中粗四氯化钛做初步沉降，溢流至中间槽，再由中间槽泵打至高位槽，进行管式过滤，经检验合格后，打至产品槽，再由产品槽输送到精制车间，在此过程中由于滤布多次披堵塞，需要不时更换滤布，增加了工人的劳动强度和现场的工作环境。

考虑到三氯化铝的水解及絮凝特性，在氯化车间浓密机上方装水解装置，加水使四氯化钛中三氯化铝发生水解，并起到絮凝作用，然后水解后的粗四氯化钛在浓密机中自然沉降，沉降后的四氯化钛溢流至中间槽，由中间槽之间打至精制车间蒸馏使用，同时，浓密机提泥浆螺旋一直开启，将沉降至浓密机锥形底部的泥浆不断的提出，井返氯化炉处理，此工艺流程省去了氯化车间过滤工序，且泥浆直接在氯化车间消化，省去大量的设备维护费用和人工。在氯化车间实现去除固体悬浮物的目的。

4．结语

本文根据粗四氯化钛中杂质三氯化铝性质，提出了在氯化车间增加水解工序，在浓密机中自然沉降去除粗四氯化钛中部分三氯化铝杂质和固体悬浮物的方案，并从理论上分析了水解可以增加固体悬浮物沉降速度，达到精制工序对粗四氯化钛质量的要求。该方法简化了去除粗四氯化钛中固体悬浮物工序，节约了设备维护成本和人工成本，可以作为海绵钛生产过程中节能降耗的一个措施。