[发明专利]一种熔盐氯化生产TiCl4

说明书

一种熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，该方法将熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐进行深度氯化，将废盐中的杂质氯化为低沸点氯化物，低沸点氯化物从氯化熔盐中逸出分离，进行精馏分离提纯；含有高沸点氯化物的熔盐混合物进行预电解除杂，然后进行逐级电解分离，先分离Mg，再以液态金属Bi为阴极，石墨作为阳极，阴极产物为Bi‑Ca合金，Bi‑Ca合金进行真空蒸馏，得到金属Ca和液态金属Bi，低钙熔盐返回熔盐氯化法制备TiCl₄工序，剩余部分进行电解。该方法既提高了生产效益，又为废盐回收利用提供了方法，大幅度降低钛冶金生产成本，环境绿色友好，适合在工业生产中进行应用推广。

技术领域

本发明涉及一种熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，具体涉及熔盐深度氯化、氯化铝电解、氯化硅铝热还原制备铝硅合金、碱金属氯化物电解分离的方法，属于无机化学技术领域。

背景技术

近年来，随着我国电解钛工业的迅速发展，对钛资源的需求量急剧增加。因此，大量含钙高的高钛渣被应用于TiCl₄的生产，这些含钙高的钛资源大多采用熔盐氯化工艺技术，导致生产过程中产生大量废盐。这类废盐大多都是采用填埋的方式进行处理，污染环境，是钛工业健康发展亟待解决的问题。所以采用合适的工艺提取废盐中的有价元素Al、Si、Ca、Mg、 Na和K等，并将部分处理过后的NaCl和KCl熔盐返回熔盐氯化工艺，可综合利用废盐，避免对环境的污染，对于钛冶金工业生产具有重要意义。

目前也有熔盐氯化法生产TiCl₄所排放废熔盐的处理方法，见图4。该方法利用湿法冶金原理，将熔盐中可溶组分与不溶组分分离，用碱对可溶组分中和分离。该方法主要将NaCl、 KCl、MgCl₂、CaCl₂等组分用水溶解，然后调整pH值沉淀其中的钙和Mg，然后蒸发水得到氯化钠与氯化钾的晶体等。该方法仅对废盐进行了无害化处理，并没有将其中有价元素回收利用实现废盐资源化。

在发明2011104200361中公开了一种处理熔盐氯化法生产TiCl₄所产生废熔盐的方法，该方法采用在500-900℃保温静置，分层，即上层(漂浮层)、中层(熔盐层)和下层(沉淀层)，然后分层处理。上层为混有少量熔盐的焦炭，分离后可返回熔盐氯化炉重复使用，或回收废焦炭；中层的熔盐经除铁、除锰还原处理后，冷却到室温，经水处理和Na₂CO₃处理后,熔盐可完全循环利用，并可生产Mn-Fe合金(或金属Mn)、MgCO₃和CaCO₃微粉、AlCl₃、SiCl₄和Cl₂，以及利用废熔盐的余热及处理含Cl^-废水，取得经济效益和社会效益。该方法利用先火法分离再湿法处理，过程中能量消耗较高，高温余热无法利用，且流程较长，工艺相对比较复杂。

发明内容

针对现有熔盐氯化法生产TiCl₄过程中，其排放的废熔盐污染环境问题，本发明提出了一种熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法。本发明旨在综合回收利用废盐中有价元素并消除环境污染，设计并开发废盐深度氯化-多级电解的工艺技术，可解决钛冶金工业氯气消耗高、氯化钠熔盐消耗大和废盐污染等一系列问题，利用该技术处理废盐可得到金属Al、 Al-Si合金、Mg、Ca等产品，氯气产品可以返回熔盐氯化工艺使用。既提高了生产效益，又为废盐回收利用提供了方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的一种熔盐氯化生产TiCl₄所排放废盐的综合回收利用方法，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；