在一定條件下,反應(yīng)空間也會發(fā)生氣相反應(yīng),生成一些爬壁鈦和粉末鈦。爬壁鈦粘附在反應(yīng)器壁上,粉末鈦法蘭則沉積于熔體里或爬壁鈦上。爬壁鈦法蘭主要是揮發(fā)在空間或冷凝在反應(yīng)器壁上的鈉與氣相TiCl4進行還原反應(yīng)的產(chǎn)物。爬壁鈦一般質(zhì)量較差,易燃燒,既影響還原產(chǎn)物取出操作,又降低鈦的實收率,應(yīng)設(shè)法盡量使其減少,可采取的措施基本和鎂法工藝相同。
預(yù)加鈉法的還原過程和機理,與同時加料法大同小異。差別是由加料方式不同引起的。從操作過程而言,它類似鎂法工藝,鈉是一次預(yù)加的,然后徐徐加滿入TiCl4。
預(yù)加鈉法和同時加料法相比較,其還原過程和相態(tài)反應(yīng)是相同的。也就是主要反應(yīng)區(qū)在熔體的整個表面,反應(yīng)主要相態(tài)是在整個熔體沸騰的鈉面進行的氣(TiCl4)—液(Na)反應(yīng),其次還有熔體表面上空進行的氣(TiCl4)—氣(Na)相反應(yīng)和熔體內(nèi)進行的液(TiCl4)—液(Na)相反應(yīng),反應(yīng)空間有時也會發(fā)、生氣相反應(yīng)。只要熔體溫度控制在800℃以上,反應(yīng)主要生成鈦法蘭粒,并向反應(yīng)器下部沉積和聚集成塊體。還原過程和同時加料法大致相同。
在預(yù)加鈉法還原過程中,鈦法蘭塊也不搭“橋”,對熔體下部的預(yù)加鈉擴散上浮有利。但隨著還原的繼續(xù)進行,在反應(yīng)后期,反應(yīng)生成物海綿欽和Nacl的累積,熔體高度增加,反應(yīng)器底郵購鈉上浮至液面途徑增長,擴散阻力有所增加,還原速度稍有降低。因此,反應(yīng)速度與反應(yīng)過程的階段性有關(guān)。反應(yīng)前期和中期反應(yīng)速度較大,后期有所降低。
反應(yīng)初期生成的鈦法蘭粒,在高溫下活性大,吸附液鈉中的雜質(zhì)氧等,并沉積至底部,形成合氧量含鐵量高的底部粘壁鈦。反應(yīng)接近終點時,加入的四氯化鈦和剩下溶于液NaCl的鈉作用,由于擴散阻力大,反應(yīng)速度逐漸變小。故臨近終點時應(yīng)適時地停止加料。
預(yù)加鈉法工藝,按理論計算最終生成物的容積比反應(yīng)前約增加了37%。若在豎式罐體里,預(yù)加鈉初始液面為1.2米時,則最終產(chǎn)物液面高為1.6米。故高溫帶集寧在反應(yīng)器上部1.2米至1.6米處,反應(yīng)區(qū)域狹窄。
產(chǎn)品仍然聚集呈坨狀,沉積在熔體下部,鹽層分布在熔體上部,鈦法蘭中間夾雜有鹽。如果熔體的溫度較低(<800℃時),鈦坨寧間夾雜的鹽就更多。
相關(guān)鏈接