流態化氯化(fluid bed chlorination)
亦稱沸騰氯化。粉狀的待氯化物料在流態化床內與氣體氯化劑作用生成氯化物的一種鹵化冶金方法。氯化過程待氯化的粉狀氧化物、碳化物、氮化物或粗金屬等連續加入流態化爐(見流態化氯化法生產四氯化鈦),氣體氯化劑Cl2或HCl氣體從爐底部經氣體分布裝置均勻流過料層,其流速超過物料的最小臨界速度時,物料便形成流態化床(或稱沸騰層)。在流化床內控制一定溫度,氯化劑與待氯化物料發生氯化反應生成氯化物。氣態產物和煙塵經收塵系統除去大部分高沸點氯化物及粉塵后,沸點稍低的氯化產物經冷凝系統冷凝,不凝性氣體如空氣、過剩氯、HCl、CO、CO2進入尾氣處理系統,氯化殘渣則定期(或連續)由氯化爐的排渣口排出,整個氯化過程是連續進行的。
應用與熔鹽氯化和豎爐氯化相比,流態化氯化有四方面特點。(1)由于流化床內傳質、傳熱快,物料成分與溫度分布均勻,故氯化反應速度快,生產能力大。例如流態化氯化高鈦渣生產四氯化鈦時,按床層橫截面積計算,日生產TiCl4能力可達30~40t/m2,為豎爐氯化的5~8倍。(2)熱利用率高,高鈦渣在直徑大于500mm的流態化氯化爐內氯化時,即可自熱進行。(3)生產流程短,不需經過制團、焦化等過程。(4)易于實現自動化連續生產。但流態化氯化對固體物料的粒度及粒度分布、氯化劑的流速要求嚴格,操作技術難度較大;煙塵率大,需要大而有效的收塵設備;流態化氯化系氣、固相反應,若低熔點、高沸點的物質(如CaCl:、MgCl2、MnCl2)在流態化床內超過一定比例,便會因粉料粘結而破壞正常的流態化狀態使氯化過程不能正常進行。故需把流態化氯化的原料中的Ca0、MgO、MnO等含量限制在一定的范圍內。
流態化氯化生產四氯化鈦是20世紀60~70年代開始應用于工業生產的,并隨后得到迅速推廣。流態化氯化在金紅石、高鈦渣氯化生產四氯化鈦,或鈦鐵礦選擇氯化除鐵生產人造金紅石和無水三氯化鐵方面,取代了舊式的豎爐氯化法。此外,也用于氯化鋯英石(見锫英石氯化)或氯化二氧化鋯和二氧化鉿生產四氯化鋯和四氯化鉿(見二氧化鋯氯化)。生產鈦、鋯、鉿箭化物時都以氯氣作為氯化劑和建立流態化床的流i己劑。在多晶硅生產中,用氯化氫氣體在流態化爐中爭化粗硅生產三氯氫硅。
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