[发明专利]一种熔盐氯化生产TiCl4

权利要求书

1.一种熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：深度氯化

将熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐放入深度氯化炉中进行深度氯化，将废盐中的杂质氯化为低沸点氯化物，得到氯化熔盐；深度氯化为将氯化气体通入熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐中，进行深度氯化；其中，深度氯化的温度为600~900℃，氯化气体中，氯气的体积浓度大于70%；所述的杂质为Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、FeCl₂，对应的低沸点氯化物为AlCl₃、SiCl₄、TiCl₄和FeCl₃；

其中，低沸点氯化物从氯化熔盐中逸出分离，得到含有高沸点氯化物的熔盐混合物；高沸点氯化物为沸点大于深度氯化温度的氯化物，具体为NaCl、KCl、MnCl₂、MgCl₂和CaCl₂；

步骤2：精馏分离提纯

将低沸点氯化物进行精馏分离提纯；

步骤3：预电解除杂

将含有高沸点氯化物的熔盐混合物进行预电解除杂，得到净化后的氯化熔盐；

步骤4：逐级电解分离

将净化后的氯化熔盐进行逐级电解分离：

(1)控制分解电压U为2.4VU≤3.0V，得到金属Mg和Cl₂，电解完成后，氯化熔盐中MgCl₂的质量百分浓度小于2%，得到剩余熔盐；

(2)将剩余熔盐继续进行电解，控制分解电压U为3.2V≤U≤3.5V，采用液态金属Bi为阴极，石墨作为阳极，阴极产物为Bi-Ca合金，阳极产物为氯气，电解后，得到低钙熔盐；低钙熔盐中CaCl₂的质量百分浓度为2%~5%；

(3)将阴极产物Bi-Ca合金进行真空蒸馏，得到金属Ca和液态金属Bi，液态金属Bi返回步骤4(2)作为阴极原料；

步骤5：低钙熔盐处理

低钙熔盐返回熔盐氯化法制备TiCl₄工序，剩余部分进行电解，电解的分解电压U为3.8V≤U≤4.0V，阴极得到Na和K的混合金属，可用作金属还原剂使用，阳极得到氯气收集。

2.根据权利要求1所述的熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，其特征在于，所述的步骤2中，AlCl₃采用电解法制备液态金属铝和氯气，液态金属铝还原SiCl₄制备铝硅中间合金和氯化铝，其反应温度为700~1000℃，得到的氯化铝返回熔盐电解槽电解制备液态金属铝和氯气；精馏分离的FeCl₃作为产品。

3.根据权利要求1所述的熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，其特征在于，所述的步骤3中，除杂过程为：

先控制分解电压U为1.8V≤U≤2.0V，电解去除残留的Fe，得到海绵铁初级产品；

在控制分解电压U为2.2V≤U≤2.4V，进行除Mn，得到海绵锰初级产品。

4.根据权利要求1所述的熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，其特征在于，所述的步骤3中，除杂过程中，采用的温度为深度氯化温度，阴极、阳极均采用石墨电极。

5.根据权利要求1所述的熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，其特征在于，步骤4(1)中，石墨作为阳极，不锈钢为阴极，电解温度为650~800℃，电流密度在0.1~1.0A/cm²，电解时间为8~16h。

6.根据权利要求1所述的熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，其特征在于，所述的熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，得到的氯气作为步骤1中，深度氯化的原料，返回熔盐氯化生产TiCl₄工序中。