有色冶金概论1 技能点8：钛白 氯化法生产钛白.ppt

氯化法生产钛白 氯化氧化法（简称氯化法）是生产钛白的一种先进方法，它是用氯气分解含钛物料，使其中钛的化合物氯化转变成四氯化钛，提纯后四氯化钛在高温下氧化生成二氧化钛和氯气。生成的氯气返回绿化钛原料，生成的二氧化钛经后处理的钛白产品。 1、四氯化钛气相氧化反应热力学和动力学 1.1 热力学 1.2、动力学 A 反应温度 四氯化钛和氧在500~600oC开始反应，但在此温度下反应比较慢；随着温度的升高，反应速度成幂次函数增加。在600~1100oC温度范围内反应从受化学反应控制变为受动力学控制。在1100oC以上，反应时间小于10-2s，反应的活化能为138kJ/mol。 产品的晶型主要取决于反应的引发温度。当引发温度为500~1100oC时，得到的主要是锐钛矿型TiO2；引发温度在1200~1300oC之间，产品金红石率可达65~70%。为了获得具有优异颜料性能的钛白，必须预热TiCl4和O2，使引发温度高于1200oC，最好达1400~1600oC。 B 反应时间 当TiCl4预热温度为450~500oC、O2预热温度1700oC，反应温度1300oC，反应停留时间控制在0.05~0.08s，可获得平均粒径为0.2?m的产品。 C 成核剂和晶型转化剂的影响 　锐钛型TiO2即使在高温转化成金红石型TiO2的速度也十分缓慢，经数秒钟后其转化率也不高。停留时间如此长或继续延长时间是不允许的，因为生产粒子因停留时间长而过分长大而完全失去颜料性能。 　AlCl3比TiCl4优先氧化生成Al2O3， Al2O3微晶核不仅是TiCl4氧化成核剂，而且是锐钛型TiO2的有效晶型转化剂。氯化法钛白生产中， AlCl3的添加量一般为TiCl4重量的1~2%. 1.3 　氧化反应器 　要制取具有优良颜料性能的金红石型TiO2产品，必须在以下条件下进行TiCl4的气相氧化反应： （１）在高于1200oC的温度下引发反应，即需要将反应物(TiCl4、AlCl3、O2)预热至较高温度后才能引入氧化反应器进行加热、混合和反应； （２）需要加入适量AlCl3作为成核剂和晶型转化促进剂； （３）反应停留时间要控制在毫秒范围内； （４）要采用结构合理的装置以及采用有效防止结疤和除疤的措施，来确保氧化反应的连续进行。 　由此可见，反应器的设计是及其重要的。 Cl2 图 9-16 料幕式反应器 返回反应尾气将含有TiO2的气体悬浮物淬冷至700oC以下,以防止TiO2粒子继续长大。