專利名稱:一種分離和富集回收四氯化硅的工藝技術的制作方法
技術領域:
本發明屬于分鎦技術領域,具體涉及一種從精制四氯化鈦產生的含四氯化鈦、四氯化硅及碳、硫的氯化物等眾多雜質的低沸點粗四氯化鈦混合物中分離和富集回收四氯化硅的工藝技術。
背景技術:
在海綿鈦生產中,一種工藝路線是利用富鈦料,例如鈦鐵礦冶煉中高鈦渣,用氯氣經高溫氯化制成粗四氯化鈦,粗四氯化鈦精餾提純后,用鎂還原真空蒸餾獲得海綿鈦產品。在富鈦料氯化過程中,還原劑石油焦等原料中含有的硅、硫等雜質成分進行副反應,產生四氯化硅、四氯化碳、二硫化碳、二氯化硫、一氯化硫、二氯硫碳、四氯氧二硫等眾多雜質化合物。除少部份四氯化硅隨不凝尾氣排放外,其余四氯化硅進入粗四氯化鈦中。根據海綿鈦生產的質量要求,進入還原蒸餾工藝的四氯化鈦的四氯化硅雜質含量需控制在≤0.01%水平,四氯化鈦純度需達到99.9%以上,因此粗四氯化鈦必須進行精餾脫硅處理。在四氯化鈦精制生產過程中,產生四氯化鈦精液和由四氯化鈦、四氯化硅、四氯化碳、二硫化碳、二氯化硫、一氯化硫、二氯硫碳、四氯氧二硫等眾多雜質的低沸點混合物。現行工藝中,為了回收四氯化鈦,將低沸點混合物返回精制系統,在回收四氯化鈦的同時,四氯化硅等低沸點氯化物雜質在精制生產系統中多次循環后排入大氣中,這種多次循環影響了浮閥塔的操作控制和精制效率。四氯化硅是有害物質,排入大氣中會轉化為納米級二氧化硅氣溶膠和高腐蝕性的氯化氫氣體,既污染了環境,又造成資源的浪費。
在氯化法生產鈦白工藝中,粗四氯化鈦中也同樣富含四氯化鈦、四氯化硅、四氯化碳和一氯化硫等成分的低沸點混合物。在四氯化鈦水解生成二氧化鈦時,未除去的四氯化硅生成二氧化硅雜質進入產品中,既影響鈦白粉的質量,又浪費了四氯化硅資源。
發明內容
本發明提供一種從精制四氯化鈦產生的低沸點混合物中分離和富集回收四氯化硅的工藝技術。
本發明所用原料為精制四氯化鈦產生的含四氯化硅、四氯化碳、二硫化碳、二氯化硫等眾多雜質的低沸點混合物,低沸點混合物中四氯化硅含量為0.3~20%,采用以四氯化鈦/四氯化硅為關鍵組分系的不對稱分餾和中間關鍵組分切割工藝分餾技術。由于四氯化鈦的沸點為136.4℃、四氯化硅的沸點為56.8℃,不對稱分餾過程中工藝參數控制為回流比為3~25∶1;蒸餾釜內溫度為110~136℃,分餾塔控制溫度為32~56℃,冷凝器冷凝水溫度低于15℃,尾凝器的冷卻水溫度低于5℃。經分餾分別在冷凝器中得到四氯化硅液體和在蒸餾釜中得到四氯化鈦液體。回收富集的四氯化硅含量為90%以上。
采用本發明的工藝技術,能將從精制四氯化鈦產生的低沸點混合物中的低含量四氯化硅富集為高含量粗四氯化硅產品。本工藝技術同時也富集了低沸點混合液中的四氯化鈦,提高了資源的利用率和四氯化鈦的精制效率,降低了生產成本,消除了原精制四氯化鈦時四氯化硅向大氣排放造成的環境污染。
具體實施例方式
下面結合實施例進一步說明本發明。
實施例1,用浮閥塔間歇分餾四氯化硅含量為15%的低沸點混合物,蒸餾釜采用Φ1200×1500mm的浮閥塔蒸餾釜,分餾塔采用Φ270×8910mm的浮閥塔,冷凝器采用25m2的冷凝器。蒸餾釜的溫度控制在110℃~132℃,浮閥塔的塔頂溫度為35℃~56℃,冷凝器的冷凝水溫度為8~12℃,尾凝器的冷凝水溫度-2~2℃,回流比為3~16∶1。回收的四氯化硅含量為90%。
實施例2,用浮閥塔間歇分餾四氯化硅含量為0.5%的低沸點混合物,設備及流程與實施例一相同,浮閥塔的塔頂溫度為32℃~56℃,冷凝器的冷凝水溫度為6~10℃,尾凝器的冷凝水溫度-4~0℃,回流比為15~25∶1。蒸餾釜的溫度控制在134℃~136℃。回收的四氯化硅富集液含量為91%。
實施例3,用浮閥塔連續分餾四氯化硅含量為15%的低沸點混合物,設備及流程與實施例一相同,浮閥塔的塔頂溫度為32℃~56℃,冷凝器的冷凝水溫度為12~15℃,尾凝器的冷凝水溫度2~5℃,回流比為15~20∶1。蒸餾釜的溫度控制在130℃~136℃。回收的四氯化硅富集液含量為93%。
權利要求
1.一種分離和富集回收四氯化硅的工藝技術,其特征在于所用原料為精制四氯化鈦產生的含四氯化硅、四氯化碳、二硫化碳、二氯化硫等眾多雜質的低沸點混合物,采用四氯化鈦/四氯化硅為關鍵組分系的不對稱分餾和中間關鍵組分切割分餾工藝,工藝參數控制為回流比為3~25∶1;蒸餾釜內溫度為110~136℃,分餾塔控制溫度為32~56℃,冷凝器冷凝水溫度低于15℃,尾凝器的冷卻水溫度低于5℃。
2.根據權利要求1所述的一種分離和富集回收四氯化硅的工藝技術,其特征在于所用的精制四氯化鈦產生的含四氯化硅、四氯化碳、二硫化碳、二氯化硫等眾多雜質的低沸點混合物中四氯化硅含量為0.3~20%,富集回收的四氯化硅含量為90%以上。
全文摘要
本發明是一種從精制四氯化鈦產生的含四氯化鈦、四氯化硅及碳、硫的氯化物等眾多雜質的低沸點粗四氯化鈦混合物中分離和富集回收四氯化硅的工藝技術。采用四氯化鈦/四氯化硅為關鍵組分系的不對稱分餾和中間關鍵組分切割分餾工藝,控制塔身和塔頂溫度,可將四氯化硅含量為0.3~20%的低沸點混合物分離和富集回收,得到含量為90%以上的四氯化硅,并同時解決了精制四氯化鈦生產中四氯化硅的排放污染問題。
文檔編號C01B9/02GK1868875SQ20051000308
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月26日 優先權日2005年5月26日
發明者田元江, 余家華, 陳天祥, 王寧, 章平, 譚紅, 劉洪貴, 程代松, 袁繼維, 李惠文, 何錦林, 張文忠, 龔仕成, 覃崗, 王大霞 申請人:貴州省材料技術創新基地, 中國科學院地球化學研究所, 遵義鈦業股份有限公司, 貴州大學