四氯化钛性质和制取

大致介绍了四氯化钛的性质和生产的方法和工艺流程。

四氯化钛制取(preparation of titanium tetrachloride)

以富钛物料为原料，经氯化、冷凝分离、精制等处理产出精四氯化钛的过程，为钛冶金流程的主要组成部分。富钛物料包括金红石、钛渣和人造金红石等。富钛物料氯化产出的是混合炉气，须经过富钛物料氯化产物冷凝分离和粗四氯化钛精制才获得纯的TiCl4。TiCl4是生产金属钛和钛白的原料，亦可用作发烟剂，也是制备TiCl3(制取聚丙烯的催化剂)的原料。

20世纪50年代，随着海绵钛和氯化法钛白的生产发展，TiCl4生产亦达到工业规模。富钛物料氯化早期采用竖炉氯化法生产四氯化铁，随后又发展了熔盐氯化法生产四氯化钛和流态化氯化法生产四氯化钛。1989年世界TiCl4生产能力约400万t／a，其中90％采用流态化氯化法生产。

四氯化钛性质纯四氯化钛为无色透明、密度较大、不导电的液体，未经精制的粗TiCl4一般呈淡黄色或红褐色。TiCl4的主要物理性质列举于表1。

表1 TiCl4的主要物理性质

TiCl4不易燃也不易爆，但挥发性大，与水接触时发生激烈反应，生成容积很大的黄色沉淀(以盐酸与Ti(OH)nCIx分子式表示的化合物)，并放出大量热量；在接触大气时即与空气中水分反应，产生有强刺激性和腐蚀性的HCl白烟。所以TiCl4要储存在气密性好的容器中。

纯TiCl4在常温下对铁几乎不腐蚀，粗TiCl4或部分水解的TiCl4中溶有HCl时则会腐蚀铁。TiCl4可溶解多种气体、液体和固体杂质。TiCl4在一定温度下可与氧气、镁、钠及铝发生作用，其反应分别是氯化法生产钛白、镁热还原法生产海绵钛和钠热还原法生产海绵钛以及铝还原法制备TiCl3的基础。

氯化反应 富钛物料中的钛除以TiO2形态存在外，在钛渣中还以Ti3O5、Ti2O3、TiO等形态存在；另含有多种杂质氧化物FeO、Fe2O3、MnO、MgO、CaO、Al2O3、SiO2等。在有碳质还原剂存在时富钛物料中各组分在高温下均可与Cl2反应生成相应的氯化物。其中的TiO2加碳氯化反应为：1／2TiO2+(1+η)／2C+Cl2=1／2TiCl4+ηCO+(1—η)／2CO2式中η是表征氧化物加碳氯化时受碳的气化反应影响程度的数值。以TiO2为例，其反应可看作是下面两个反应之和：

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