粗四氯化钛铝粉除钒用TiCl_3浆液制备及应用

四氯化钛是生产海绵钛的原料,是钛产业链中的重要中间产品,其中的VOCl_3会影响海绵钛O含量和布氏硬度,因此,粗四氯化钛除钒后方可使用。铝粉除钒是主流除钒工艺,除钒物质是TiCl_3浆液,其质量对精四氯化钛质量影响较大。我国尚未系统掌握TiCl_3浆液制备方法,导致铝粉除钒效果和运行稳定性差。计算了TiCl_3浆液制备过程热力学性质;研究了铝粉悬浮液浓度、氯气通入量、最高温度停留时间、冷凝物处理方式和Cl_2,N_2控制方法等对TiCl_3浆液制备过程及质量的影响,得到了较优工艺参数,开展了稳定试验。结果显示:铝粉先与氯气反应,后与四氯化钛反应生成TiCl_3·0.33AlCl_3;TiCl_3浆液制备较优工艺参数为:铝粉悬浮液浓度1.1%~1.4%(质量分数);氯气加入量按铝粉量控制,Cl_2/Al(质量比)为0.7~1.1;最高温度停留时间6~8 min;氮气压力170~200 kPa,流量为5~7 m~3·h~(-1),氯气压力为120~150 kPa,流量为8~10 m~3·h~(-1)。采用优化工艺参数制备的TiCl_3浆液质量良好,TiCl_3含量8.9%~10.1%,AlCl_3含量3.5%~4.2%,可将粗四氯化钛中VOCl_3含量从0.15%~0.20%降低至0.0003%。     

浅谈铝粉除钒工艺研究

铝粉除钒法是一种重要的粗四氯化钛精制工艺。针对钒含量较高的粗四氯化钛,首先从热力学角度分析了铝粉除钒工艺的可行性,然后对铝粉除钒工艺关键控制过程Ti Cl3浆液制备过程及其影响因素进行了系统的分析及讨论。     

粗四氯化钛中溶解氯气对铝粉除钒过程的影响

以某海绵钛厂工业装置(铝粉除钒)为试验平台,研究粗四氯化钛中溶解氯气对产品质量和铝粉除钒过程的影响。研究结果表明:粗四氯化钛中溶解氯气含量对铝粉除钒过程和产品质量有重要影响;随着溶解氯气含量增大,Ti Cl3浆液消耗量增大、塔顶压力增大、产品中VOCl3含量增大(工业生产中,溶解氯气浓度应低于0.15%);生产过程中,应通过控制氯化过程氯气过量系数降低粗四氯化钛中溶解氯气含量;对于溶解氯气含量偏高的粗四氯化钛应采用预蒸馏操作降低其含量至0.15%以下,再进行除钒操作。     

全攀枝花钛精矿冶炼钛渣熔盐氯化技术应用分析

针对以全攀枝花钛精矿冶炼的钛渣中Ti O2含量低、钙镁含量高的特点,分析了其熔盐氯化工艺关键控制点,并分别以Ti O2品位为74%、78%的钛渣为原料,研究了熔盐氯化工艺生产过程控制,分析比较了不同钛渣原料对产品粗四氯化钛质量的影响及粗四氯化钛生产成本的影响。结果表明:以全攀枝花钛精矿冶炼的Ti O2含量为74%、78%的高钙镁钛渣为熔盐氯化原料时,氯化熔盐中Ti O2、C含量宜控制在3%左右,循环泥浆中固体杂质含量宜控制在200 g/L左右。与采用Ti O2含量为78%钛渣相比,采用Ti O2含量为74%钛渣生产时氯化熔盐温度和收尘室进口气体控制温度降低30~50℃,石油焦、氯化钠单耗和废盐、收尘渣量增加,粗四氯化钛产品中固体杂质和VOCl3、Si Cl4、Fe Cl3含量较低。采用Ti O2含量为74%的钛渣为原料熔盐氯化生产粗Ti Cl4比采用Ti O2含量为78%的钛渣成本降低5%~10%。     

高含钒粗四氯化钛有机物预处理除钒工艺研究

攀钢高炉渣提钛工艺生产出的粗四氯化钛含钒量高(4.9‰),不能直接用攀钢现有的铝粉除钒工艺。为解决四氯化钛含钒高的问题,提出了在铝粉除钒前采用有机物预处理除钒的工艺,并对影响除钒效果的主要工艺参数,如有机物种类及用量、温度和时间等进行了优化。结果表明,采用3%矿物油在45℃下预处理30 min可以将粗四氯化钛中的钒降至1.667‰。且预处理产生的除钒泥浆具有较好的沉降性能,分离泥浆后得到的四氯化钛满足铝粉除钒对原料的要求。另外,蒸干除钒泥浆所得的尾渣中含有大量的钒(8.06%),具有较高的回收利用价值。     

攀钢高炉渣提钛过程中钒的走向及回收途径

通过理论计算和过程样品检测分析了攀钢高炉渣"高温碳化—低温氯化"提钛工艺中钒的反应机理和走向。结果表明:高炉渣在高温碳化过程中,其中的钒元素会以V2O3的形式进入碳化渣,而在低温氯化过程中,V2O3会与氯气发生反应生成VOCl3进入粗Ti Cl4中,而不是进入提钛尾渣或氯化收尘渣,最后经过精制工序,VOCl3将形成VOCl2固体进入精制残渣中。精制尾渣经煅烧、钠化焙烧、水浸提钒等工序,可制得符合GB3283—1987要求的五氧化二钒产品。经初步测算,每产出1万t粗Ti Cl4,可回收得到50 t左右的V2O5。     

TiCl4除钒方法的研究

本文介绍了采用铝粉作为除钒试剂的TiCl_4除钒新方法。在连续蒸馏的条件下,研究了除钒的工艺条件和残渣性质,选择合理的工艺流程,得到高纯的精TiCl_4产品。并探讨了制备低价钛浆液的影响因素,得到相应的数学模型。     

联合法生产海绵钛过程中氧含量的控制研究

分析了联合法生产海绵钛过程中氧杂质的来源,以及造成海绵钛中氧杂质含量高的主要原因。指出降低海绵钛产品中氧含量的关键在于降低精TiCl4中的TiOCl2含量,而采用铝粉除钒工艺可降低精TiCl4中TiOCl2的含量。此外,对粗TiCl4进行密封保护,并采用降温储存的方法(降低TiOCl2在TiCl4中的溶解度),可有效降低精TiCl4中的氧杂质含量,从而生产出氧杂质含量低的高品质海绵钛产品。     

TiCl_4精制尾渣的回收利用研究

对海绵钛厂Ti Cl4精制工艺尾渣的回收利用进行了研究。在对尾渣元素组成和物性分析的基础上,提出了高温煅烧尾渣制备钒渣的工艺。对煅烧温度、物料粒度以及煅烧时间等进行条件试验。结果表明,在煅烧温度≥600℃,煅烧时间大于2 h条件下,可将尾渣制备成TV在8%~12%、Cl含量小于0.3%的钒渣,V收率达到95%,Cl逸出率达到99%。     

钒氮合金中含氮量的影响因素研究

研究了氮化促进剂加入量、煅烧温度、煅烧推速和氮气流量等对钒氮合金中氮含量的影响。研究结果表明:当使用氮化促进剂NH_4HCO_3的用量为7%~8%,煅烧温度为1 520~1 550℃,煅烧推速为18 min/板,氮气流量为350 m~3/h时,所得产物钒含量为77.0%~81.0%,氮含量为15.0%~18%,密度为3.4 g/cm~3,制备的钒氮合金的氮含量最高、密度最大。     

用矿物油从四氯化钛中去除钒试验研究

研究了在液相条件下用矿物油从钛冶金过程中产生的四氯化钛中加热除钒,考察了矿物油种类、饱和烃质量分数对除钒的影响。结果表明:矿物油碳化过程引起体系黏度变化,进而引起链烃芳构化;矿物油饱和烃质量分数越高,除钒效果越差;芳烃质量分数越高,高黏度体系历程越短;矿物油添加量为TiCl_4质量的0.3%~0.4%时,可得到钒质量分数小于3×10~(-4)%的TiCl_4。     

承钢高炉块状带钒氧化物还原机理研究

对于以钒钛磁铁矿为主要原料的高炉,研究钒在高炉中的行为规律具有重大意义。通过理论分析和模拟试验研究,探索钒在高炉块状带的还原机理。热力学计算表明,钒和铁可以无限互溶;随着铁相的出现,钒氧化物还原的热力学条件将大大改善。经过对承钢钒钛烧结矿的XPS和XRD检测证实:承钢钒钛烧结矿中钒的价态表现为+5价,承钢烧结矿以钛磁铁矿、钛赤铁矿为主,V、Ti固溶于钛磁铁矿中。通过对V_2O_3纯试剂、Fe_2O_3和V_2O_3的1∶1混合试剂及承钢钒钛烧结矿的还原试验研究,结果表明,在1 000℃范围内CO不能还原V_2O_3纯试剂,在高炉块状带间接还原中钒的氧化物不能被还原出单质钒。     

攀钢研究院成功打通精制尾渣制备钒系合金工艺技术路线

正(2021年6月16日消息)四氯化钛精制尾渣是高炉渣提钛产线除钒后所得二次资源,该尾渣具有钒含量高、物相结构简单、杂质含量低等优点,被视作一种高品质提钒原料。攀钢研究院钒技术研究所产品团队在前期通过对脱氯尾渣成分、物相及热力学可行性进行深入分析,初步验证了脱氯尾渣制备钒系合金的技术可行性,并在此基础上进行了铝热自蔓延公斤级试验,成功打通精制尾渣制备钒系合金工艺技术路线。     

V_2O_3制取氮化钒铁的技术研究

以三氧化二钒、铁粉为原料,石墨粉为还原剂,利用推板窑制备氮化钒铁。研究物料配比、混合物成型压力、氮化温度、氮化时间、氮气的流量等对氮化钒铁中氮含量的影响,得出最佳工艺参数。研究结果表明:配碳比(C/O)为0.65~0.7,铁粉20%~60%,混合物成型压力为9 MP,氮化温度1 450~1 500℃,氮化时间120~140 min,氮气流量2.5~3 L/min,产物钒含量40%~65%,氮含量12%~14%,密度3.5 g/cm~3。与传统工艺相比具有工艺简单,成本低廉,制备的氮化钒铁氮含量高、密度大等优势。     

溶质元素对X80管线钢碳氮化物析出行为的影响

为了明晰X80管线钢凝固过程中析出物粒子析出规律。采用Thermo-calc软件对X80管线钢凝固过程中奥氏体、铁素体相转变温度,析出物类型,析出物开始析出温度与析出相最大质量分数进行热力学分析。计算结果表明:X80管线钢凝固过程析出相主要包括MnS相、AlN相、铁素体相及奥氏体相、富钛相碳氮析出相、富铌相碳氮析出相与碳化钒析出相。富钛相碳氮析出相析出温度为1 390℃,质量分数为1.2×10~(-4),析出相随C元素和Nb元素的含量增加而受到抑制。N元素和Ti元素含量增加会促进富钛相碳氮析出相生成,V元素质量分数增量对富钛相碳氮化物无明显规律。富铌相碳氮析出相在1 110℃析出,质量分数为1.3×10~(-3),随C元素和Nb元素的含量增加,促进富铌相碳氮析出相析出。增加N元素与Ti元素含量抑制富铌相碳氮析出相析出,V元素对富铌相碳氮化物无明显影响规律。碳化钒析出相析出温度为596℃,析出相质量分数为4.59×10~(-5),增加C元素和V元素含量利于碳化钒相析出,Nb元素含量增加对碳化钒相起到一定抑制作用。     

钒铝合金用五氧化二钒制取技术研究

钒铝合金主要作为制作钛合金、高温合金的中间合金及某些特殊合金的添加剂,五氧化二钒是制备钒铝合金的重要原料。在实验室条件下,通过返溶除硅、碱性沉钒工艺制备的五氧化二钒符合钒铝合金原料的要求,纯度达到了99.5%,Si、Cr、Fe均小于0.05%。工业试验工艺稳定,五氧化二钒的纯度达到99.5%,杂质含量小于0.05%。确定的适宜工艺参数为:除硅剂A与硅摩尔比为1.05、除硅反应pH值为10.0,除硅反应温度为70℃、除硅反应时间为60 min、沉钒反应沉钒剂与钒摩尔比为3.1、沉钒反应温度为60℃、沉钒反应时间为60 min。     

精制中不同除钒试剂对TiCl_(4)及海绵钛质量对比分析研究

介绍了为研究不同除钒工艺生产的四氯化钛产品质量情况,以同一批次粗四氯化钛原料,分别开展了铝粉除钒与脂肪酸除钒工业试验研究。研究结果表明,采用铝粉除钒与脂肪酸除钒生产的精四氯化钛产品中FeCl_(3)、SiCl_(4)、VOCl_(3)和AlCl_(3)基本相当,但脂肪酸除钒生产的四氯化钛中总碳和总氧含量相对偏高,且精馏后总碳和总氧含量波动更大,两种工艺制备的四氯化钛用于海绵钛生产后,海绵钛产品质量基本相当。     

仪器分析技术在海绵钛生产过程质量控制中的应用

建立了四氯化钛和海绵钛中杂质的等离子发射光谱测定方法等仪器分析技术,应用于海绵钛生产过程质量控制。结果表明:测定四氯化钛中Si Cl4、Fe Cl3、VOCl3和Sn量,加标回收率为98.0%~101.2%,分析相对标准偏差在1.75%~13.56%之间;测定海绵钛中Mn、Mg、Si、Fe、Ni、Cr、V、AL、Mo、Cu、Y、Zr和Sn等杂质,回收率在96.0%~104.0%之间。样品中杂质含量在0.003%以上时,分析相对标准偏差在1.43%~18.18%之间;杂质含量在0.003%以下时,分析相对标准偏差在12.0%~50.0%之间。     

高钛渣加碳氯化反应热力学在熔盐氯化中的应用

通过对高钛渣各组分氧化物加碳氯化反应的热力学计算与分析,发现循环氯气中的氧气与石油焦的燃烧反应是影响熔盐氯化炉温度的主要因素,而炉温的稳定控制是提高熔盐氯化炉运行效率的关键;在900~1 500 K时,高钛渣加碳氯化热力学趋势表明:所有氧化物在氯化过程中全部转变为氯化物,但实际反应中Al2O3、尤其是SiO2仅有很小一部分被氯化,同时确定了此温度区间各组分氧化物加碳氯化难易顺序;热力学条件对TiO2和SiO2氯化率的影响近于一致,所以从热力学角度不能进一步有效降低SiO2的氯化率而减少TiCl4中Si含量。     

钒钛磁铁矿金属化球团熔分-深还原过程热量损失以及影响钒入铁因素分析

对钒钛磁铁矿金属化球团熔分-深还原过程热量损失进行了计算,讨论了熔分温度、二元碱度、熔分渣中FeO含量、钛走向以及铁水中Si含量对钒进铁影响。结果表明:熔分过程的热量损失为6.34%左右;熔分温度为1 570℃,二元碱度为1.1~1.2,熔分渣中FeO的含量为8%~12%,合理控制配碳比以及适当的提高铁水中的Si含量,有利于熔分过程中钒进铁。