淺析四氯化鈦工藝技術(shù)

廉榮申

（中航天赫（唐山）鈦業(yè)有限公司，河北省唐山063000）

四氯化鈦生產(chǎn)是以高鈦渣（金紅石）為原料，和石油焦按照 100：28～33 的比例均勻混合后入爐，在高溫下通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)而生成，爐氣經(jīng)過氣固分離、液化、過濾得到粗四氯化鈦，尾氣經(jīng)水洗、堿洗后達(dá)標(biāo)排放，粗四氯化鈦經(jīng)精餾得到成品精四氯化鈦，工藝過程分為氯化和精制兩步來完成，氯化階段根據(jù)原料的不同所采取的工藝路線有所區(qū)別，分為沸騰氯化法和熔鹽氯化法；精餾過程根據(jù)除釩方式的不同分為礦物油除釩、銅絲除釩、鋁粉除釩，下面筆者結(jié)合經(jīng)驗(yàn)談?wù)勊穆然伾a(chǎn)工藝。

1 四氯化鈦沸騰氯化法工藝技術(shù)

沸騰氯化法是目前主流工藝技術(shù)，通過在爐內(nèi)沸騰產(chǎn)生顆粒碰撞從而產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)的主方程式為：TiO2＋C＋2CI2==TiCI4＋CO2＋Q，此反應(yīng)通過放熱能夠使其維持順利進(jìn)行。反應(yīng)產(chǎn)生的爐氣經(jīng)氣固分離器降溫并分離大部分固體粉塵，進(jìn)入淋洗吸收系統(tǒng)進(jìn)行液化處理，未被吸收的尾氣經(jīng)過水洗堿洗后合格排放，吸收下來的四氯化鈦經(jīng)過固液分離得到半成品四氯化鈦，固體含量較高的泥漿返噴回收塵器氣化分離。

該過程根據(jù)原料純度的不同在設(shè)備結(jié)構(gòu)上有所區(qū)別，當(dāng)原料純度達(dá)到93%以上、氧化鈣含量0.3%以下、氧化鎂含量0.9%以下時(shí)采用的氯化爐一般為有篩板上排渣的方式進(jìn)行，配套的收塵器為旋風(fēng)式收塵器；原料純度在90%～93%時(shí)，氧化鈣和氧化鎂含量超過上述指標(biāo)一倍以內(nèi)的一般配套無篩板下排渣的方式，同時(shí)收塵器為重力沉降式多級串聯(lián)方式。一般認(rèn)為主含量高、氧化鈣、氧化鎂含量較低的原料是人造金紅石（主要通過酸洗得到），而高鈦渣是通過電爐燒分離大部分鐵和雜質(zhì)得到。目前在國內(nèi)以生產(chǎn)高鈦渣為主，金紅石幾乎全靠進(jìn)口。

筆者認(rèn)為從技術(shù)發(fā)展方向來看更應(yīng)該從源頭出發(fā)提高原料純度，采取更優(yōu)的工藝來發(fā)展。

2 熔鹽氯化法工藝技術(shù)

熔鹽氯化工藝技術(shù)是一種低溫氯化技術(shù)，它和沸騰氯化的本質(zhì)區(qū)別在于氯化爐內(nèi)混合物料的存在狀態(tài)不同，熔鹽氯化是以氯化鈉等熔鹽在熔融狀態(tài)下，讓物料均勻存在于熔巖中，近似于液相的狀態(tài)下進(jìn)行氯化反應(yīng)，爐氣在出爐前用大量四氯化鈦進(jìn)行噴淋冷卻，使?fàn)t氣在400～500℃的條件下出爐。此工藝產(chǎn)生的粗四氯化鈦質(zhì)量較好，能用低品位鈦渣作為原料來生產(chǎn)，但問題是產(chǎn)生大量廢鹽，目前為止，廢鹽的處理還沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，環(huán)保問題更加突出，不推薦此工藝大力發(fā)展，特別是鈦白粉這種用量大的行業(yè)。

3 四氯化鈦精餾工藝技術(shù)

精餾過程主要按除釩方式不同而劃分，目前主要有礦物油除釩、銅絲除釩、鋁粉除釩三種工藝技術(shù)，其主要的特點(diǎn)及應(yīng)用方向如下。

3.1 礦物油除釩工藝

礦物油除釩的裝置具有簡單、投資最小、運(yùn)行成本最低、易大型化等特點(diǎn)，環(huán)保壓力較小，產(chǎn)品質(zhì)量一般，目前廣泛應(yīng)用于鈦白粉行業(yè)，其他行業(yè)應(yīng)用較少。

3.2 銅絲除釩工藝

銅絲除釩的過程具有連續(xù)性較差、生產(chǎn)成本較高、不易大型化等特點(diǎn)，環(huán)保相對難解決，產(chǎn)品質(zhì)量較好；目前主要應(yīng)用于海綿鈦行業(yè)及化工等領(lǐng)域，處于相對落后狀態(tài)中。

3.3 鋁粉除釩工藝

鋁粉除釩工藝具有投資較大、連續(xù)性好、易于大型化、成本適中等特點(diǎn)，環(huán)保問題不突出，產(chǎn)品質(zhì)量較好，目前主要應(yīng)用于海綿鈦行業(yè)，一般和熔鹽氯化配套建設(shè)。

筆者認(rèn)為一方面應(yīng)加大高品位鈦渣在國內(nèi)的生產(chǎn)，另一方面應(yīng)加快工藝技術(shù)的升級換代，早日擺脫原料受國外制約的局面，增強(qiáng)環(huán)保意識和質(zhì)量意識，朝著高質(zhì)量、清潔化的方向邁進(jìn)！