本發(fā)明涉及鈦冶金工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于處理含有較高固相物雜質(zhì)的粗四氯化鈦的裝置和沉降方法。
背景技術(shù)：
金屬鈦及鈦合金由于具有比強度高、密度小、耐高溫與低溫性能、耐酸堿腐蝕等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、能源化工冶金、民用等領(lǐng)域，四氯化鈦作為制備氯化鈦白、海綿鈦的重要中間原料，其生產(chǎn)過程中因鈦渣或含鈦礦物中雜質(zhì)元素的同時氯化，使得粗四氯化鈦中的雜質(zhì)含量增加，若粗四氯化鈦中雜質(zhì)若未能得到較好去除，則會以四倍濃度在海綿鈦中富集，對海綿鈦質(zhì)量產(chǎn)生極大影響；對于中國攀西地區(qū)高鈣鎂雜質(zhì)含量的鈦渣原料常采熔鹽氯化法制備粗四氯化鈦，須經(jīng)沉降除雜、管事過濾器除雜、精制除雜等工序去除AlCl3、FeCl3、SiCl4、VOCl3等雜質(zhì)以獲得質(zhì)量合格的精四氯化鈦用于海綿鈦、氯化鈦白的生產(chǎn)。
目前，國內(nèi)外對粗四氯化鈦沉降的處理方法、研究報道較少。中國發(fā)明專利CN103505915A公開了一種四氯化鈦沉降槽及提取澄清液體的方法，其重點在于介紹沉降槽的構(gòu)造。中國發(fā)明專利CN103191835A公開了一種包含四氯化鈦儲罐、機殼、機座、差速器、電機的四氯化鈦渣液分離離心機，其目的在于解決現(xiàn)有四氯化鈦固液分離過程中密封效果差、設(shè)備磨損腐蝕快、運行維護成本高、嚴重污染環(huán)境等技術(shù)問題。而試驗證明采用沉降槽連續(xù)沉降模式難以有效處理固含量較高的粗四氯化鈦；離心機雖能在短時間內(nèi)實現(xiàn)粗四氯化鈦中的不溶固相物雜質(zhì)，但難以實現(xiàn)連續(xù)進出料及大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種處理含有較高固相物雜質(zhì)的粗四氯化鈦的裝置和沉降方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：處理含有較高固相物雜質(zhì)的粗四氯化鈦的裝置，包括濃密機、位于濃密機底部排料口的螺旋提料機、以及用于盛裝沉降后的溶液的清液儲罐和收集沉降泥漿的泥漿罐，還包括靜置沉降池和計量罐，所述靜置沉降池的上部通過管道與計量罐相連，所述計量罐通過管道連接至濃密機，計量罐上設(shè)有流量閥可精確控制液體進入濃密機的流速。
所述濃密機采用容積為55～66m3的型號。
處理含有較高固相物雜質(zhì)的粗四氯化鈦的沉降方法，包括以下步驟：
a、對粗四氯化鈦按固體雜質(zhì)含量進行分類，含量≥25g/L的分為一類，含量＜25g/L的分為一類；
b、含量＜25g/L的溶液，首先將溶液輸入計量罐，然后進料至濃密機進行連續(xù)溢流沉降處理；
c、含量≥25g/L的溶液，在進行步驟b之前，先將溶液放入靜置沉降池進行靜置沉降處理，沉降一段時間后將沉降池上部清夜送至計量罐，再按b步驟進行連續(xù)溢流沉降處理；
d、連續(xù)溢流沉降處理后的清液從濃密機上部溢出，輸送至清液儲罐，沉降后的泥漿通過沉降池和濃密機底部的螺旋提料機輸送至泥漿罐。
進一步的是，在步驟b中進行連續(xù)溢流沉降處理時，從計量罐至濃密機的進料速度控制在1.7～2.1t/h，濃密機攪拌器的旋轉(zhuǎn)速率為0.4～0.8rmp/min。
進一步的是，在步驟c中對溶液進行靜置沉降處理的時間按y＝0.0542x+0.85進行計算，其中，y為靜置沉降時間，其單位為h，x為沉降前粗四氯化鈦的固體雜質(zhì)含量，其單位為g/L。
進一步的是，步驟d中進行連續(xù)溢流沉降處理時，應(yīng)保持螺旋提料機連續(xù)工作，轉(zhuǎn)速控制在5～15rmp/min,避免濃密機內(nèi)底部泥漿堵塞排料管。
本發(fā)明的有益效果是：通過在傳統(tǒng)的濃密機外加設(shè)靜置沉降池和計量罐，對于固體雜質(zhì)含量≥25g/L的溶液首先進行靜置沉降處理，然后取上部清液進行連續(xù)溢流沉降處理，這種方式可直接處理較高固相物雜質(zhì)的粗四氯化鈦，連續(xù)穩(wěn)定分離粗四氯化鈦中的不溶固體雜質(zhì)，大幅提高了四氯化鈦的生產(chǎn)效率，有效避液體輸送過程因雜質(zhì)含量較高帶來的管道堵塞，同時也極大降低了粗四氯化鈦精制過程中蒸餾釜電阻絲燒損頻率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標記為，1-濃密機，2-螺旋提升機，3-清液儲罐，4-泥漿罐，5-靜置沉降池，6-計量罐。
具體實施方式
以下通過附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明處理含有較高固相物雜質(zhì)的粗四氯化鈦的裝置，包括濃密機1、位于濃密機1底部排料口的螺旋提料機2、以及用于盛裝沉降后的溶液的清液儲罐3和收集沉降泥漿的泥漿罐4，還包括靜置沉降池5和計量罐6，所述靜置沉降池5的上部通過管道與計量罐6相連，所述計量罐6通過管道連接至濃密機1，計量罐6上設(shè)有流量閥可精確控制液體進入濃密機的流速。傳統(tǒng)工藝在進行四氯化鈦沉降處理時大多只通過濃密機進行溢流沉降處理，但對于固體雜質(zhì)含量較高的溶液，單靠濃密機沉降效果不好。本發(fā)明通過設(shè)置靜置沉降池先對溶液進行初步沉降，然后再進行溢流沉降，可大大提高溢流沉降效果，并且通過計量罐對流速進行精確控制，能實現(xiàn)連續(xù)溢流沉降，生產(chǎn)效率和質(zhì)量都有明顯提高。根據(jù)實際生產(chǎn)情況，一般采用容積為55～66m3的型號，沉降效果好，生產(chǎn)效率高。
處理含有較高固相物雜質(zhì)的粗四氯化鈦的沉降方法，包括以下步驟：
a、對粗四氯化鈦按固體雜質(zhì)含量進行分類，含量≥25g/L的分為一類，含量＜25g/L的分為一類；
b、含量＜25g/L的溶液，首先將溶液輸入計量罐，然后進料至濃密機進行連續(xù)溢流沉降處理；
c、含量≥25g/L的溶液，在進行步驟b之前，先將溶液放入靜置沉降池進行靜置沉降處理，沉降一段時間后將沉降池上部清夜送至計量罐，再按b步驟進行連續(xù)溢流沉降處理；
d、連續(xù)溢流沉降處理后的清液從濃密機上部溢出，輸送至清液儲罐，沉降后的泥漿通過沉降池和濃密機底部的螺旋提料機輸送至泥漿罐。
經(jīng)過長期試驗分析后發(fā)現(xiàn)，只有當固體雜質(zhì)含量低于25g/L時，直接用濃密機進行溢流沉降才能達到有效的沉降效果，對于固體雜質(zhì)含量高于25g/L的，應(yīng)先進行靜置沉降處理，使部分固體雜質(zhì)沉降到池底，然后再對上部的清液進行溢流沉降處理，如此才能達到預(yù)期的沉降效果。
進一步的，在步驟b中進行連續(xù)溢流沉降處理時，從計量罐至濃密機的進料速度控制在1.7～2.1t/h，濃密機攪拌器的旋轉(zhuǎn)速率為0.4～0.8rmp/min。經(jīng)過多次試驗后得出，按照1.7～2.1t/h的進料速度以及0.4～0.8rmp/min的轉(zhuǎn)速進行控制，能保證濃密機的連續(xù)運行，沉降效果好，同時可以保證底部泥漿具有良好的流動性，便于排出。
在步驟c中對溶液進行靜置沉降處理的時間按y＝0.0542x+0.85進行計算，其中，y為靜置沉降時間，其單位為h，x為沉降前粗四氯化鈦的固體雜質(zhì)含量，其單位為g/L。靜置沉降時間也是經(jīng)過長期使用和試驗得出的結(jié)論，按照這個時間進行沉降處理，能達到最佳的沉降效果和生產(chǎn)效率。
步驟d中進行連續(xù)溢流沉降處理時，應(yīng)保持螺旋提料機連續(xù)工作，轉(zhuǎn)速控制在5～15rmp/min,避免濃密機內(nèi)底部泥漿堵塞排料管。螺旋提升機主要是用于間歇性的對泥漿進行清理，排料周期為2次/天～4次/天，當未進行排料操作時，提料螺旋進行連續(xù)正轉(zhuǎn)操作，轉(zhuǎn)速為5～15rmp/min,避免濃密機內(nèi)底部泥漿堵塞排料管。
下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例1
對固含量低于25g/L的粗四氯化鈦進行連續(xù)溢流沉降，其控制參數(shù)及沉降前后結(jié)果如表1所示：
表1連續(xù)溢沉降前后固含量變化情況
連續(xù)溢流沉降過程控制濃密機攪拌器轉(zhuǎn)速為0.5rmp/min，進料量為1.7～2t.h-1，沉降后粗四氯化鈦固含量平均降低2g/L，其值均可≤4g/L。
實施例2
首先對固體雜質(zhì)含量大于25g/L的粗四氯化鈦進行單獨靜置沉降處理，結(jié)果如表2所示，樣品A、B、C、D沉降前的固體雜質(zhì)含量分別為323g/L、221g/L、59.5g/L、25.5g/L，分靜置沉降15h、8h、5h、1.5h后粗四氯化鈦的上部清夜固含量明顯降低，均可≤10g/L。
表2粗四氯化鈦靜置沉降前后固含量及成分
采用靜置沉降后粗四氯化鈦清夜進行連續(xù)溢流沉降，進一步降低粗鈦固含量，其結(jié)果如表3所示：
表3連續(xù)溢沉降前后固含量變化情況
連續(xù)溢流沉降后粗四氯化鈦固含量均可≤4g/L。靜置沉降與連續(xù)溢流沉降相結(jié)合可有效處理較高固體雜質(zhì)含量的粗四氯化鈦，實現(xiàn)固液有效分離。
以上兩個實施例充分說明本裝置和沉降方法可有效處理高固含量的四氯化鈦，所得粗四氯化鈦清夜中固相物含量≤4g/L。采用該方法處理后所得的粗四氯化鈦可大幅提高生產(chǎn)效率、有效避液體輸送過程因雜質(zhì)含量較高帶來的管道堵塞、極大降低粗四氯化鈦精制過程中蒸餾釜電阻絲燒損頻率，具有很好的實用性和應(yīng)用前景。