專利名稱：氯化冶金中的混合泥漿處理方法及四氯化鈦生產工藝、系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對氯化冶金中所產生的混合泥漿進行處理的方法，該方法可應用于四氯化鈦、四氯化硅等低沸點金屬氯化物的回收。此外，本發明還涉及采用上述處理方法的四氯化鈦生產工藝和生產設備。
背景技術：
四氯化鈦的生產屬典型的氯化冶金。在四氯化鈦的生產過程中，從氯化爐逸出的爐氣所含的高沸點雜質和隨氣流帶來的固體雜質經收塵器收塵冷凝后，其大部分與四氯化鈦分離，但仍有少部分狗(12、CaCl2, A1C13、MgCl2等雜質(約占10% )在通過淋洗設備時被淋洗下來，被帶入四氯化鈦中，通常采用濃密機、過濾器等固液分離裝置將其中雜質分離出來。懸浮在四氯化鈦中的高沸點氯化物等雜質通過濃密機沉積在其底部，由這些雜質與四氯化鈦所組成混合泥漿通過濃密機底部的螺旋卸料機排出。目前，用什么設備來處理這些含固量在50%左右的混合泥漿，以提高金屬回收率及消除處理泥漿所帶來的環境污染成為了所有生產廠家急待解決的問題。大多數廠家還是采用濃密機沉降后直接沖掉、布袋壓濾后直接沖掉、蒸發器蒸發等。直接沖掉或布袋壓濾后直接沖掉都會造成資源浪費及環境污染；蒸發器蒸發時加料量、加料時間等不容易控制，渣粘度大，極易造成堵塞，不能完全干燥，同時蒸發器造價高、檢修、維護工作量大等，不能適應大型氯化爐產生的泥漿的處理。專利文獻CN102092783A公開了一種四氯化鈦沉淀泥漿干燥方法，提出了以離心噴霧干燥技術來實現混合泥漿的干燥處理，從而回收混合泥漿中易揮發的四氯化鈦，而混合泥漿中的高沸點雜質則在干燥時從氣體中沉淀下來，得以清理或再利用。然而，該離心噴霧干燥方法中使用的載熱氣體采用的是空氣、氮氣、氬氣中的一種或幾種，并且在冷卻回收四氯化鈦后，這些載熱氣體還要返回噴霧干燥環節循環使用。因此，該方法必須在整個干燥過程中配置相應的載熱氣體干燥、加熱等設備。另外，該方法并沒有與原有四氯化鈦生產流程很好地結合，因此未能利用原生產流程中的顯熱。
發明內容
本發明解決的第一個技術問題是提供一種使用與待回收的金屬氯化物為同一金屬氯化物的氣體作為載熱氣流對混合泥漿進行噴霧干燥的氯化冶金中的混合泥漿處理方法。解決該技術問題所采取的技術方案是氯化冶金中的混合泥漿處理方法，該混合泥漿是由待回收的金屬氯化物與雜質組成，其步驟為首先，使用與待回收的金屬氯化物為同一金屬氯化物的氣體作為載熱氣流對該混合泥漿進行噴霧干燥；然后，對噴霧干燥后的氣體進行除塵凈化；最后，對除塵凈化后的氣體進行冷凝并得到待回收的金屬氯化物液體。以四氯化鈦的生產為例混合泥漿中的待回收的金屬氯化物即為四氯化鈦，混合泥漿中雜質主要包含高沸點的其他金屬氯化物、鈦等，而載熱氣流則為四氯化鈦氣體。當然，該四氯化鈦氣體中也允許含有其他雜質。理想的做法是直接將原有四氯化鈦生產流程中的氯化爐的爐氣作為載熱氣流，此時，就可以直接利用爐氣本身的熱量對混合泥漿進行噴霧干燥，以充分利用原生產流程中的顯熱。由于混合泥漿中的待回收的金屬氯化物與噴霧干燥時使用的載熱氣流為同一物質，因此能夠避免引入其他雜質，提高金屬氯化物的回收率，也便于直接運用氯化爐的爐氣作為載熱氣流從而簡化混合泥漿的回收處理流程，降低設備投資和運行費用。另外，對除塵凈化后的氣體進行冷凝后的尾氣可通過進一步的處理后被排放或回收，而不再返回噴霧干燥環節循環使用，從而省去載熱氣體干燥、加熱等設備。本發明解決的第二個技術問題是提供一種采用上述方法的四氯化鈦生產工藝。解決該技術問題所采取的技術方案是四氯化鈦生產工藝，包括如下步驟一、將氯化爐的爐氣通入噴霧干燥器；二、對噴霧干燥器排出的氣體進行除塵凈化；三、對除塵凈化后的氣體進行冷凝；四、對冷凝后的液體進行固液分離，得到粗四氯化鈦液以及由待回收的四氯化鈦與雜質組成的混合泥漿；五、將混合泥漿打入上述噴霧干燥器中，從而以所述爐氣為載熱氣流對該混合泥漿進行噴霧干燥。上述四氯化鈦生產工藝是將噴霧干燥技術與現有四氯化鈦生產流程的有機結合， 它利用現有四氯化鈦生產流程中的氯化爐所生成的爐氣對送至噴霧干燥器的混合泥漿進行噴霧干燥，噴霧干燥后排出的氣體直接按現有四氯化鈦生產流程進行除塵凈化、冷凝、固液分離，固液分離后的混合泥漿又被送回噴霧干燥器，如此循環而使混合泥漿的量始終維持在較低的水平，而粗四氯化鈦液的產量則相應提高。因此，本發明的四氯化鈦生產工藝是以原有四氯化鈦生產流程為載體，并利用了原流程中的顯熱，以簡單、高效的方式實現了混合泥漿處理，相比于背景技術中所述的四氯化鈦沉淀泥漿干燥方法熱利用效率更高，且設備更加簡化，運行成本更低。本發明解決的第三個技術問題是提供一種采用上述方法的四氯化鈦生產系統。解決該技術問題所采取的技術方案是四氯化鈦生產系統，它包括順序連接的氯化爐、收塵器、冷凝器、固液分離裝置以及混合泥漿儲存裝置，其改進點在于還包括用于以所述氯化爐的爐氣為載熱氣流對所述混合泥漿儲存裝置中的混合泥漿進行噴霧干燥的噴霧干燥器，該噴霧干燥器的進氣端口與氯化爐排氣口相連，排氣端口與收塵器的進氣口相連，待干燥物料的輸入端口通過混合泥漿輸送裝置與混合泥漿儲存裝置相連。在上述系統中，氯化爐、收塵器、冷凝器、固液分離裝置以及混合泥漿儲存裝置均為四氯化鈦生產流程中的已有設備。所不同的是，本發明還在氯化爐和收塵器之間設有噴霧干燥器；另外，為將混合泥漿儲存裝置中的混合泥漿打入噴霧干燥器，還在混合泥漿儲存裝置與噴霧干燥器之間設有混合泥漿輸送裝置(如設有泵的輸送管道)，其具體結構不再贅述。噴霧干燥器可以采用市售設備，也可以根據需要自行設計。本發明采用的噴霧干燥器的具體結構為噴霧干燥器具有一個外殼，該外殼內設有一隔板從而將該外殼內的空腔分為底部相連的左腔室和右腔室，所述左腔室和右腔室的下方設有沉渣室，沉渣室的底部設有排渣端口，所述進氣端口設在左腔室的頂部，所述排氣端口設在右腔室的頂部，所述待干燥物料的輸入端口則與安裝在右腔室內的噴霧裝置相連。
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由此，使上述噴霧干燥器不僅結構簡單，且兼具機械除塵及噴霧干燥的功能。其工作方式為從氯化爐排出的爐氣首先進入左腔室并由上向下運動至沉渣室，此過程中，爐氣內的部分微粒或粉塵沉降到沉渣室的底部；此后，爐氣進入右腔室并由下向上運動，此過程中，高溫爐氣與從噴霧裝置噴出的混合泥漿噴霧接觸并發生熱交換，混合泥漿噴霧中的四氯化鈦受熱揮發并隨爐氣從右腔室頂部的排氣端口排出再進入收塵器，而混合泥漿噴霧中的高沸點雜質則被干燥成為微粒或粉塵并部分沉降到沉渣室的底部。需要指出的是，上述這種結構的噴霧干燥器實際上是隔板收塵器與噴霧干燥器的一種有機結合。本發明之所以采用這種結構，其根本原因是因為僅本發明想到在現有四氯化鈦生產流程中的隔板收塵器中上安裝噴霧裝置從而使其變為噴霧干燥器，用以在基本不改變現有四氯化鈦生產流程的基礎上實現本發明的四氯化鈦生產工藝。將隔板收塵器與噴霧裝置進行組合的這個想法本身對于本領域技術人員而言是不容易想到的，這種結合是一種非顯而易見的結合。進一步的，所述噴霧裝置的安裝位置靠近右腔室的頂部。由此，高溫爐氣與混合泥漿噴霧發生逆流換熱，提高混合泥漿噴霧與爐氣的換熱效率。 進一步的，所述噴霧裝置采用離心霧化器。本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
圖1為本發明四氯化鈦生產系統的結構示意圖。圖2為本發明四氯化鈦生產工藝的流程圖。圖3為本發明四氯化鈦生產系統中噴霧干燥器的具體結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的說明。首先，對本發明的“噴霧干燥”定義如下噴霧干燥是利用噴霧的方法，使混合泥漿成為霧滴分散在載熱氣流中，混合泥漿噴霧與載熱氣流以并流、逆流或混流方式相互接觸， 從而使混合泥漿中的待回收的金屬氯化物氣化，而混合泥漿中的高沸點雜質被干燥成為微粒或粉塵過程。本發明的噴霧干燥器可以采用離心式噴霧干燥器、壓力式噴霧干燥器或氣流式噴霧干燥器等，但優選離心式噴霧干燥器。如圖1所示，本發明的四氯化鈦生產系統包括順序連接的氯化爐1、收塵器3、冷凝器4、固液分離裝置5以及混合泥漿儲存裝置6，在此基礎上，該系統還包括用于以所述氯化爐1的爐氣為載熱氣流對所述混合泥漿儲存裝置6中的混合泥漿進行噴霧干燥的噴霧干燥器2，該噴霧干燥器2的進氣端口 a與氯化爐1排氣口相連，排氣端口 b與收塵器3的進氣口相連，待干燥物料的輸入端口 c通過混合泥漿輸送裝置與混合泥漿儲存裝置6相連。其中，如圖1所示，固液分離裝置5具體由濃密機fe和過濾器恥組成，濃密機fe和過濾器恥的底部均與混合泥漿儲存裝置6相連，而濃密機fe上部的清液則通過管道泵入過濾器恥的進液口，從過濾器恥的出液口得到粗四氯化鈦液。此外，冷凝器4具體采用淋洗塔，而收塵器3具體采用重力除塵器。當然，冷凝器4可以采用其他的冷凝設備，收塵器3也可以采用慣性除塵器或旋風除塵器等。下面結合圖2對圖1的四氯化鈦生產系統的生產流程進行具體說明。首先，從氯化爐1排出的爐氣從噴霧干燥器2的進氣端口 a進入噴霧干燥器2中，同時，前面已生成的混合泥漿從混合泥漿儲存裝置6經混合泥漿輸送裝置從噴霧干燥器2的待干燥物料的輸入端口 c打入噴霧干燥器2中，這時，進入噴霧干燥器2的高溫爐氣作為載熱氣流與噴霧干燥器2中的混合泥漿噴霧接觸并發生發生熱交換，混合泥漿噴霧中的四氯化鈦受熱揮發并隨爐氣從噴霧干燥器2的的排氣端口 b排出后再進入收塵器3，而混合泥漿噴霧中的高沸點雜質則被干燥成為微粒或粉塵并部分沉降到噴霧干燥器2的底部，并定時從噴霧干燥器2底部的排渣端口 d排出；從噴霧干燥器2排出的氣體進入收塵器3后，其中的微粒或粉塵進一步的沉淀，而經收塵器3除塵凈化后的氣體再進入淋洗塔噴淋冷凝，這時四氯化鈦氣體被冷凝為液體，然后進入濃密機fe進行沉降，淋洗塔的尾氣則通過進一步的處理后被排放或回收；濃密機fe上部的清液通過管道泵入過濾器恥的進液口，從過濾器恥的出液口得到粗四氯化鈦液，濃密機fe下部的混合泥漿與經過濾器恥截留的混合泥漿進入混合泥漿儲存裝置6，然后再通過混合泥漿輸送裝置從噴霧干燥器2的待干燥物料的輸入端口 c打回噴霧干燥器2中，從而對混合泥漿進行處理。如圖3所示，作為噴霧干燥器2的具體結構，噴霧干燥器2具有一個外殼201，該外殼201內設有一隔板202從而將該外殼201內的空腔分為底部相連的左腔室203和右腔室204，所述左腔室203和右腔室204的下方設有沉渣室205，沉渣室205的底部設有排渣端口 d，所述進氣端口 a設在左腔室203的頂部，所述排氣端口 b設在右腔室204的頂部，所述待干燥物料的輸入端口 c則與安裝在右腔室204內的噴霧裝置206相連。此外，噴霧裝置206的安裝位置靠近右腔室204的頂部并采用采用離心霧化器。該噴霧干燥器2兼具機械除塵及噴霧干燥的功能。從氯化爐1排出的爐氣首先進入左腔室203并由上向下運動至沉渣室205，此過程中，爐氣內的部分微粒或粉塵沉降到沉渣室205的底部；此后，爐氣進入右腔204室并由下向上運動，此過程中，高溫爐氣與從噴霧裝置206噴出的混合泥漿噴霧接觸并發生熱交換，混合泥漿噴霧中的四氯化鈦受熱揮發并隨爐氣從右腔室204頂部的排氣端口 b排出再進入收塵器3，而混合泥漿噴霧中的高沸點雜質則被干燥成為微粒或粉塵并部分沉降到沉渣室205的底部。
權利要求
1.氯化冶金中的混合泥漿處理方法，該混合泥漿是由待回收的金屬氯化物與雜質組成，其步驟為首先，使用與待回收的金屬氯化物為同一金屬氯化物的氣體作為載熱氣流對該混合泥漿進行噴霧干燥；然后，對噴霧干燥后的氣體進行除塵凈化；最后，對除塵凈化后的氣體進行冷凝并得到待回收的金屬氯化物液體。
2.采用權利要求1所述的氯化冶金中的混合泥漿處理方法的四氯化鈦生產工藝，包括如下步驟一、將氯化爐的爐氣通入噴霧干燥器；二、對噴霧干燥器排出的氣體進行除塵凈化；三、對除塵凈化后的氣體進行冷凝；四、對冷凝后的液體進行固液分離，得到粗四氯化鈦液以及由待回收的四氯化鈦與雜質組成的混合泥漿；五、將混合泥漿打入上述噴霧干燥器中，從而以所述爐氣為載熱氣流對該混合泥漿進行噴霧干燥。
3.采用權利要求1所述的氯化冶金中的混合泥漿處理方法的四氯化鈦生產系統，它包括順序連接的氯化爐(1)、收塵器(3)、冷凝器G)、固液分離裝置(5)以及混合泥漿儲存裝置(6)，其特征在于它還包括用于以所述氯化爐(1)的爐氣為載熱氣流對所述混合泥漿儲存裝置(6)中的混合泥漿進行噴霧干燥的噴霧干燥器O)，該噴霧干燥器O)的進氣端口 (a)與氯化爐⑴排氣口相連，排氣端口(b)與收塵器(3)的進氣口相連，待干燥物料的輸入端口(c)通過混合泥漿輸送裝置與混合泥漿儲存裝置(6)相連。
4.如權利要求3所述的四氯化鈦生產系統，其特征在于所述噴霧干燥器(2)具有一個外殼001)，該外殼O01)內設有一隔板(202)從而將該外殼O01)內的空腔分為底部相連的左腔室(20 和右腔室004)，所述左腔室(20 和右腔室Q04)的下方設有沉渣室005)，沉渣室Q05)的底部設有排渣端口⑷，所述進氣端口(a)設在左腔室Q03)的頂部，所述排氣端口(b)設在右腔室(204)的頂部，所述待干燥物料的輸入端口(c)則與安裝在右腔室O04)內的噴霧裝置(206)相連。
5.如權利要求4所述的四氯化鈦生產系統，其特征在于所述噴霧裝置Q06)的安裝位置靠近右腔室O04)的頂部。
6.如權利要求4或5所述的四氯化鈦生產系統，其特征在于所述噴霧裝置(206)采用離心霧化器。
全文摘要
本發明公開了一種氯化冶金中的混合泥漿處理方法以及采用該方法的四氯化鈦生產工藝和設備。該處理方法的步驟為首先，使用與待回收的金屬氯化物為同一金屬氯化物的氣體作為載熱氣流對該混合泥漿進行噴霧干燥；然后，對噴霧干燥后的氣體進行除塵凈化；最后，對除塵凈化后的氣體進行冷凝并得到待回收的金屬氯化物液體。采用該方法的四氯化鈦生產工藝包括如下步驟一、將氯化爐的爐氣通入噴霧干燥器；二、對噴霧干燥器排出的氣體進行除塵凈化；三、對除塵凈化后的氣體進行冷凝；四、對冷凝后的液體進行固液分離，得到粗四氯化鈦液以及由待回收的四氯化鈦與雜質組成的混合泥漿；五、將混合泥漿打入上述噴霧干燥器中，從而對該混合泥漿進行噴霧干燥。
文檔編號C01B33/107GK102502801SQ20111033964
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年11月1日
發明者汪濤, 郭定江, 高麟 申請人:成都易態科技有限公司