JPH0226828A - 四塩化チタン製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はチタン含有鉱石、合成ルチル等のチタン含有原
料を塩素化して四塩化チタンを製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

金属チタンの製造原料である四塩化チタンは、チタン含
有鉱石、合成ルチル等のチタン含有原料を塩素化するこ
とにより製造される。この場合、通常は金属性円筒容器
の内側を耐火物でライニングした塩化炉内で、チタン含
有原料と石油コークスとを塩素ガスにより９５０〜１０
７０℃の温度で流動化させることが行われる。炉内で粒
子が流動化する層は流動層、流動層における反応は流動
反応と呼ばれている。

このような四塩化チタン製造方法において流動反応を継
続していくと、原料中やライニング材の侵食された部分
に含まれる物質のなかの相対的に反応速度の遅い物質、
すなわち９５０〜１０７０″Ｃの温度域でＴ　ｉ　Ｏ！
　、Ｃより反応速度の遅いＳｉＯ□、Ｚｒｏｔ　、Ａｎ
！ｉ　０ｓ等の物質（以下これらを難反応性物質と呼ぶ
）が、徐々に流動層内に蓄積し、多いときにはこれらの
難反応性物質が流動層重量の５０％を超えることもある
。

流動層において難反応性物質が増加すると、反応速度が
速いＴ　ｉ　Ｏｘ　、　Ｃ（以下これらを反応性物質と
呼ぶ）の濃度が相対的に低くなり、反応性を悪化させる
。

この対策としては、反応温度の上昇と流動層高の増大と
が知られている。反応温度を高くすると、難反応性物質
の反応が促進され、難反応物質の蓄積が抑制される。流
動層の高さを増大させたときには、流動層において難反
応物質の占める比率が相対的に低下し、反応性悪化が抑
えられる。しかるに、これらの対策は難反応性物質の蓄
積による反応性悪化を抑える一方で、次のような弊害を
生じる。

〔発明が解決しようとする課題］ 反応温度を高くしようとしてコークスを燃焼させると、
コークスが消費され、更に炭酸ガスの平衡がＣＯに偏る
ため、コークスの消費量が増加し、四塩化チタンの製造
コストを増加させる。又、塩化炉のライニング材の侵食
も増大する。流動層高さを上げた場合は流動層高さの上
がった分が新しいライニング材に接することになり、そ
の部分が余計に侵食され新たな難反応性′！ｙＪ質を流
動層に供給する。さらに時間の経過とともに原料中の難
反応性物質が同しように蓄積してしまう。したがって、
期待するほどの効果は得られない。

流動層において難反応性物質が十分に制限されないと、
流動層に含まれる原料量が少なくなるので、塩化炉操業
の余裕時間が不足し、運転者は厳密な操業管理を強いら
れるといった問題も生じる。また、操業の経過にともな
って難反応性物質も徐々には反応するが、通常の操業温
度では反応速度はきわめて遅い。

本発明は斯かる状況に鑑み、コークスの消費量や流動層
高を増大させることなく、難反応性物質の蓄積を抑える
四塩化チタン製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 流動反応による四塩化チタンの製造において、流動層に
蓄積される難反応性物質と反応性物質とを分離できれば
、流動層から難反応性物質のみを除去でき、その蓄積を
防ぐことが可能となる。本発明者らは、難反応性物質が
おしなべて非導電性であり、導電性である反応性物質と
は電気導電性の上で明確に区別できることから、流動層
を形成する粒子を静電選鉱により導電性のものと非導電
性のものとに分離すれば、非導電性の難反応物質のみが
高効率で排出でき、その蓄積が防止できることを知見し
た。

本発明の方法は斯かる知見に基づき開発されたもので、
流動塩化炉内でチタン含有原料を塩素化して四塩化チタ
ンを製造する方法において、流動塩化炉内の流動層を形
成する粒子を炉外に抜き出し、抜き出した粒子を静電選
鉱して導電性のものと非導電性のものとに分離し、非導
電性の粒子を除外する一方で導電性の粒子を炉内に再投
入することにより、難反応性物質の炉内蓄積を防止する
ものである。

〔作　　用〕

静電選鉱とは、従来はある物質が静電場に入る前に、あ
るいは入る際に表面電荷をあたえられた場合、その電荷
の符号によっである電極には反発し、他の電極には吸引
されるという現象を利用したものであったが、最近では
表面電荷のみではなく粒子の電気伝導度の差により同様
の現象が起こることを利用して鉱石を選鉱することも可
能になっている。

流動塩化炉内の流動層を形成する粒子に対し、このよう
な静電選鉱を施し、導電性のものと非導電性のものに分
離し、導電性のものを炉内に再投入することにより難反
応性物質のみが抽出され、難反応性物質の炉内蓄積が防
止される。

［実施例］ 第１図は本発明の方法の具体的手順を示すフロー図であ
る。

流動塩化炉ｌは内面が耐火物２でライニングされている
。塩化炉ｌ内には合成ルチル等のチタン含有原料とコー
クスとが装填される。この状態で炉上方より塩素ガスを
注入することにより流動層３が形成され、四塩化チタン
ガスが炉上方より取り出される。

一方、流動層３を形成する粒子は一部が炉外に抜き出さ
れて熱交換器４に送られ、冷却された後、導出管６を通
して静電選鉱機５に送られ、導電性のものと非導電性の
ものとに分離される。導出管６には抜き出し粒子に伴な
われた炉内ガスのみを炉内に戻すためごく少量のＮ２あ
るいはＡｒガスを流す。

静電選鉱を行う前に冷却を行うのは、炉内の粒子温度が
約１０００°Ｃであり、選鉱装置に特別な耐熱構造をし
なければならないためである。冷却温度は２５０　”Ｃ
超では耐熱構造が必要であり、９０°Ｃ未満ではごくわ
ずか残留した塩化物が粒子表面に付着し、それらが空気
中の水分を吸着してどの粒子も導電性となり分離効率が
低下するので、９０〜２５０°Ｃの範囲が好ましい。

静電選鉱においては、電極間電圧は５〜５０ｋｖとする
のが好ましい。５ｋｖ未満では分離効率が悪化し、５０
ｋｖでは装置が大きくなり高価となる。

静電選鉱を施された粒子のうち導電性のものは流動塩化
炉ｌにチタン含有原料およびコークスとともに再投入さ
れる。非導電性のものはそのまま廃棄するか、もしくは
１または複数回の再静電選鉱を経て廃棄する。再静電選
鉱は導電性粒子と非導電性粒子との分離効率を高め、非
導電性粒子とともに廃棄される導電性粒子の量を少なく
する。再静電選鉱には１回目の静電選鉱に使用する選鉱
機を使用してもよいし、別の選鉱機を使用してもよい。

次に実施結果の説明を行う。いずれの実施結果において
も、四塩化チタンの製造は金属製円筒容器内を耐火物で
ライニングした塩素他炉において、チタン含有鉱石と石
油コークスを１０００　’Ｃにて下部からの塩素ガスで
流動化させながら行なわれた。

Ｏ実施結果１ 塩化炉１内の流動層３から８０ｋｇ／Ｈｒの速度で粒子
を連続的に抜きとって熱交換器４に供給し、２００°Ｃ
まで冷却した後、静電選鉱に供給した。静電選鉱におけ
る電極間電圧は１８ｋＶとした。その結果、粒子は７２
．６％の導電性粒子と２７．４％の非導電性粒子とに分
離された。各粒子の構成を第２表に示す。

第　　　２　　　表 導電性粒子はその大部分が反応性物質（ＴｉＯ□、Ｃ）
である。非導電性粒子はその３／４が難反応性物質（Ｓ
　ｉＯＺ　、Ａｌ−ｔ　０３　、Ｚｒ０ｚ等）である。

導電性粒子を塩化炉ｌに再投入し、非導電性粒子を廃棄
することにより、反応温度や流動層高を必要以上に上昇
させなくても難反応性物質が炉内に蓄積されるのが防止
される。

流動量において難反応性物質が２５ｗｔ％を占めた段階
で上記条件にて粒子の抜き出しおよび分離を行い、難反
応性物質の含有量を５ｗｔ％まで低下させた。これによ
り反応温度９９０℃のままで反応を続行できた。また、
この操業により炉ライニング材の侵食も抑制され、炉寿
命を約１．５倍に延長することができた。

Ｏ実施結果２ 熱交換器４で粒子を室温まで冷却する以外は、実施結果
１と同じ条件で操業を行った。導電性粒子と非導電性粒
子との分離効率および各粒子の構成は、第３表に示され
るように実施結果１とほとんど変わらなかった。しかし
、通常は粒子を室温まで冷却すると、粒子表面に塩化物
が付着し、表面導電性が変化して分離効率を低下させる
ことが懸念されるので、冷却温度は９０°Ｃ以上とする
のがよい。

第　　　３　　　表 Ｏ実施結果３ 実施結果１で分離抽出された非導電性粒子に対して再度
静電選鉱を施した。電極間電圧は２０ｋｖ、静電選鉱機
における粒子フィード速度は１２０ｋｇ／Ｈｒとした。

結果は、第４表に示されるように、非導電性粒子が１９
．３％の導電性粒子と８０．７％の非導電性粒子とに分
離された。これより、複数回の静電選鉱により非導電性
粒子中の難反応性物質濃度が一層高まり、非導電性粒子
とともに廃棄される反応性物質の量が減少する。

第 表 要がないので、不必要にコークスを消費させることがな
く、また流動層高を高める必要がないのでラインニング
材の侵食も抑制され、これらの両面からも経済性を向上
させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の代表的手順を示すフロー図であ
る。 図中、１：流動塩化炉、３：流動層、５：静電選鉱機。 ［発明の効果］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、流動塩化炉内でチタン含有原料を塩素化して四塩化
   チタンを製造する方法において、流動塩化炉内の流動層
   を形成する粒子を炉外に抜き出し、抜き出した粒子を静
   電選鉱して導電性のものと非導電性のものとに分離し、
   非導電性の粒子を除外する一方で導電性の粒子を炉内に
   再投入することにより、難反応性物質の炉内蓄積を防止
   することを特徴とする四塩化チタン製造方法。