海绵钛生产中粗TiCl4新型除钒试剂的研究

论文摘要

四氯化钛（TiCl4）是生产海绵钛和氯化法生产钛白重要的中间产品。粗TiCl4（氯化液）是一种红粽色浑浊液,含有许多有害杂质,成分十分复杂。这些杂质直接影响海绵钛和钛白粉的质量,因此必须对粗TiCl4进行精制提纯。粗TiCl4中的钒杂质主要是三氯氧钒（VOCl3）和少量的四氯化钒（VCl4）,它们的存在使TiCl4呈黄色。精制除钒的目的,不仅是为了脱色,而且是为了除氧。这是TiCl4精制过程中极为重要的环节。TiCl4和VOCl3两者间的沸点差（仅相差9℃）和相对挥发度（α=1.22）都比较小,为达到分离要求所需的回流比和理论塔板数都很大,所以在工业生产中,一般不采用精馏方法除钒（即物理除钒法）,而是采用化学法除钒。化学法除钒是在粗TiCl4中加入一种化学试剂,使VOCl3杂质被选择性还原或选择性沉淀,生成难溶的钒化合物与TiCl4相互分离。目前,在工业生产中应用的有如下四种方法,即铜除钒、铝粉除钒、硫化氢除钒和有机物除钒法。有机物除钒是一种比较理想的除钒方法,国外已广泛应用这种方法。本文研究开发了一种新型除钒试剂—NR试剂,通过实验探讨了其对除钒反应的各种影响因素,确定了优化实验条件。等离子发射光谱（ICP-AES）检测表明:当NR试剂用量为原料量的0.8%,反应温度130～140℃,反应时间60min时,氯化液（来自遵义钛厂）中的钒含量从0.14%降至0.0003%～0.0005%,比色度≤5 mgK2Cr2O7/L,达到了工业级精TiCl4的标准（钒含量≤0.0007%）,除钒效果较好;且除钒设备简单,残渣量少,易于处理和回收钒;NR试剂原料来源广,价格便宜,除钒成本低。本文阐述了氯化液组成的物性特征、主要杂质的性质及处理方法;对有机物除钒原理和分离方法的选择进行了分析和探讨;比较和评价了四种工业除钒法的优缺点和应用范围;从理论上计算了氧化还原反应进行的可行性;对钒的分析方法亦作了详细的介绍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 四氯化钛的性质及用途
• 1.2 粗四氯化钛精制及除钒
• 1.3 国内外粗四氯化钛除钒工艺现状及水平
• 1.4 课题研究目的及意义
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第2章 氯化液分离及除钒基本理论分析
• 2.1 氯化液（原料）组成及物性特征
• 2.1.1 氯化液组成
• 2.1.2 分离物组分物性特征
• 2.2 原料物系的分离方法
• 2.2.1 分离方法选择
• 2.2.2 分离方法的确定
• 4中主要杂质的精馏分离'>2.2.3 粗TiCl₄中主要杂质的精馏分离
• 2.2.4 化学分离方法及氧化还原反应
• 2.3 热力学理论分析
• 2.3.1 电化学理论
• 2.3.2 化学除钒法的电化学计算
• 2.4 钒的分析方法
• 2.4.1 ICP-AES法
• 2.4.2 比色度法
• 2.4.3 目视比色法
• 2.4.4 氧化法
• 2.5 本章小结
• 第3章 粗四氯化钛除钒实验研究
• 3.1 原料来源
• 3.2 实验仪器及药品
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验药品
• 3.3 实验方法及工艺方案
• 3.4 分析检测
• 3.4.1 ICP-AES法
• 3.4.2 比色度法
• 3.5 四氯化硅精馏实验结果
• 3.6 除钒试剂选择
• 3.6.1 实验原理
• 3.6.2 实验结果
• 3.7 NR试剂除钒实验及影响因素探讨
• 3.8 结果讨论
• 3.8.1 不同除钒试剂实验结果及分析
• 3.8.2 试剂种类对除钒效果的影响
• 3.8.3 NR试剂的动力学影响因素
• 3.9 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 参与发表的论文目录
• 参加科研项目
• 参加学术会议