氯化物熔盐中钙镁离子固化工艺的热力学分析VIP专享VIP免费

第32卷第3期2011年7月钢铁钒钛IR0NSTEELVANADIUMTⅡlANIUMVo1．32．No．3July2011氯化物熔盐中钙镁离子固化工艺的热力学分析居殿春，卿阳2，严定鎏，陈志勇2，李向阳(1．钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室，北京100081；2．锦州钛业有限公司，辽宁锦州121005)摘要：分析了在高钛渣熔盐氯化过程中氯化物熔盐介质物化性能恶化的原因，并提出钙镁离子固化工艺以改善氯化物熔盐介质的物化性能，通过热力学研究了钙镁离子固化工艺的可行性。固化剂与钙镁离子反应的吉布斯自由能均小于零，反应均能自发进行。当以Na2S04作为固化剂，温度低于1073K时，氯化物熔盐中k。=[Ca2][s0：一]和k=[M][s0：一]均小于2．5×10～；当以Na3P04作为固化剂，温度低于1173K时，k=[ca2][Po：一]扔<2．5×10～，k。=[Mg2][P()：一]<1×10～。关键词：高钛渣；熔盐氯化；钙镁离子；固化工艺；热力学中图分类号：TF823文献标识码：A文章编号：1004—7638(2011)03—0025—05ThermodynamicAnalysisofCa2andMg2CuringProcessinMoltenChloridesJuDianchun，QingYang2，YahDingliu，ChenZhiyong，LiXiangyang(1．StateKeyLaboratory0fAdvancedSteelProcessesandProducts，CISRI，Beijing100081，China；2．JinzhouTitaniumCo．，Ltd．，Jinzhou121002，Liaonlng，China)Abstract：Thereasonsofdeteriorationofphysicalandchemicalpropertiesofmoltenchloridesduringtool—ten-saltchlorinationoftitania—richsuewerediscussed．andaprocessofcuringofCa2andMg2inmol-tenchloridesWaSproposedwhichCanimprovethepropertiesofmoltenchlorides，alsothefeasibilityoftheCa2andMgcuringprocesswasverifiedbythermodynamics．TheGibbsfreeenergyofcuringreactionsislessthanzero，thustheycallspontaneousreaction．WhenNa2SO4asacuringagentandthetempera-tureisbelow1073K，bothofkp=[ca][so：一]andkp=[Mg2][so：一]arelessthan2．5×10一。；whenNa3PO4asacuringagentandthetemperatureisbelowl173K，k。=[Ca2][Po；一]2／3<2．5×10_。。，k。=[Mg][Po：一]／3<1×10_。．Keywords：titania—richshg；moltensaltchlorination；CaandMg；curingprocess；thermodynamicso篓在全球高品位钛精矿日趋枯竭及我国攀枝(熔盐氯化和沸腾氯化)之一，以其对原料的高度适收稿日期：2011—03—22作者简介：居殿春(1981一)，男，江苏宝应人，博士生，主要从事钢铁材料及熔盐氯化研究。·26·钢铁钒钛2011年第32卷应性及产品质量的优异性，受到钛冶金行业的关注和研究HJ。该工艺不足之处在于生产中会产生大量的废盐废渣-6]，而废盐废渣处理一直是熔盐氯化法难以克服的障碍，这也导致熔盐氯化法在世界范围内的推广和应用受到了一定程度的限制。国内对废盐废渣的无害化处理已有一些研究]，但处理工艺复杂、流程冗长、成本较高，所以极少有工业应用。笔者分析了在高钛渣熔盐氯化过程中氯化物熔盐介质物化性能恶化的原因，提出了钙镁离子固化工艺以改善氯化物熔盐的物化性能，并通过热力学研究了氯化物熔盐中钙镁离子固化工艺的可行性。1氯化物熔盐物化性能恶化原因1954年C．H．COnaXOB、M．K．Ba．q6exoB等人J提出以氯化物熔盐作为氯化高钛渣的介质，将高钛渣、石油焦混合粉料从氯化炉内熔盐介质上方匀速加入，氧化工段返回含氧的氯气或补充的新鲜氯气从氯化炉底部的通氯管高速喷入，在氯化物熔盐介质中完成高钛渣加碳氯化反应。高钛渣在氯Ytt~：J熔盐介质中发生的主要反应如下：TiO2+2C12+C=TiC14+C02(1)高钛渣中除TiO之外，还含有一定量的CaO、MgO等氧化物杂质n。。，副反应有：11CaO+cl2+÷c=CaCh++co2(2)11MgO+cl2+÷c=Mgcl2++co2(3)熔盐氯化炉正常运行温度在973—1073K【1，副反应(2)、(3)的产物CaC1、MgC1：溶解于氯化物熔盐介质中，氯化物熔盐介质的主要成分为NaC1、KC1[。1．1氯化物熔盐的黏度副反应产物CaC1：、MgC1进入熔融NaC1一KC1介质后，形成ca“、Mg及cl一，由于Ca¨、Mg2的电荷数比Na、K高，与cl一及其他粒子之间静电引力更大，造成氯化物熔盐介质的黏度增大；此外，当Ca“、M2富集到一定程度时与NaC1一K...