四氯化鈦生產(chǎn)工藝分析

馬 超

（寶鈦華神鈦業(yè)有限公司，遼寧 錦州 121000）

四氯化鈦是當(dāng)前生產(chǎn)行業(yè)中重要的原材料，其在材料制造方面具有重要的促進(jìn)作用，因此在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，其規(guī)模不斷擴(kuò)大，并且在越來越多的行業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。想要保證四氯化鈦的生產(chǎn)數(shù)量以及質(zhì)量，進(jìn)而需要四氯化鈦行業(yè)有序運(yùn)轉(zhuǎn)，需要對(duì)四氯化鈦的生產(chǎn)工藝進(jìn)行探究。

1 四氯化鈦的生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)現(xiàn)狀

我國現(xiàn)今的四氯化鈦生產(chǎn)過程中會(huì)采用固定的巖礦來作為四氯化鈦生產(chǎn)的原材料，并且在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中會(huì)使用到四氯化鈦燃燒爐。我國生產(chǎn)過程中采用的燃燒爐并不具備篩板，能夠有效幫助原材料順利地通過入口進(jìn)入到爐內(nèi)，在生產(chǎn)過程中，會(huì)使用高溫將原材料進(jìn)行提煉，并在過程中排出產(chǎn)生的廢氣以及生產(chǎn)中剩余的四氯化鈦殘?jiān)?，最終輸出完好的四氯化鈦。這種方式能夠保證生產(chǎn)過程中不會(huì)出現(xiàn)篩板堵塞的現(xiàn)象，但是會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生的廢料較多，對(duì)原材料的利用率相對(duì)較低。

1.2 國外現(xiàn)狀

國外在四氯化鈦的生產(chǎn)方面開始注重對(duì)于四氯化鈦的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量的提升。其使用的是篩板布?xì)獾姆绞絹磉M(jìn)行生產(chǎn)，并且在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中向其中加入了對(duì)于相應(yīng)的四氯化鈦的燃燒自控方式，可以有效地控制四氯化鈦的生產(chǎn)原材料的放置數(shù)量。其在對(duì)于四氯化鈦的純度控制方面起到的作用較好，可以降低四氯化鈦生產(chǎn)過程中的損耗，促進(jìn)四氯化鈦的生產(chǎn)效率，提升原材料生產(chǎn)利用率。

2 四氯化鈦的生產(chǎn)問題

2.1 爐型較小

當(dāng)前我國的四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，受到限制的主要因素就是我國的生產(chǎn)燃燒爐的爐型較小，這導(dǎo)致四氯化鈦一次性生產(chǎn)的量難以滿足行業(yè)的需求，四氯化鈦的生產(chǎn)效率相對(duì)較低。我國平均的四氯化鈦生產(chǎn)燃燒爐的爐型在生產(chǎn)方面僅能滿足4 500 t/a的生產(chǎn)量，這對(duì)于四氯化鈦的生產(chǎn)來說遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，因此需要加強(qiáng)四氯化鈦的生產(chǎn)數(shù)量，提升四氯化鈦的燃燒爐的爐型大小。

2.2 塵渣處理不到位

在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生廢氣以及塵渣，需要將這部分塵渣進(jìn)行清理以及回收才能保證四氯化鈦中對(duì)環(huán)境的保護(hù)。但是在實(shí)際的塵渣氣體處理排放中，大多會(huì)直接將塵渣排入到處理裝置中進(jìn)行處理，之后根據(jù)相應(yīng)的四氯化鈦塵渣處理反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行清理，但是在過程中很容易造成沖洗槽的堵塞，這會(huì)嚴(yán)重影響裝置對(duì)塵渣的處理效率。而且還會(huì)導(dǎo)致部分塵渣在生產(chǎn)出來之后無法得到有效處理就直接排放，并不利于四氯化鈦的綠色生產(chǎn)。

2.3 系統(tǒng)處理不到位

在四氯化鈦生產(chǎn)過程中，我國對(duì)于實(shí)際的生產(chǎn)處理方面的效果并不理想。在生產(chǎn)中會(huì)經(jīng)常產(chǎn)出廢水以及廢氣，但是在處理這些廢水廢氣的過程中，部分系統(tǒng)的處理效果并不能夠達(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)。絕大部分的廢水廢氣在處理之后都不能實(shí)現(xiàn)有效地凈化，導(dǎo)致絕大部分的廢水廢氣在生產(chǎn)之后只能廢棄，不能在凈化后重新進(jìn)行循環(huán)，不利于四氯化鈦生產(chǎn)的循環(huán)利用，對(duì)于環(huán)境也會(huì)造成不良影響。

3 四氯化鈦的生產(chǎn)工藝

3.1 沸騰化氯

沸騰化氯是經(jīng)常使用的一種四氯化鈦的生產(chǎn)方式，在沸騰化氯的生產(chǎn)過程中，會(huì)將含有鈦的物質(zhì)作為原料。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，其會(huì)將氯氣作為主要的反應(yīng)原材料之一注入到燃燒爐內(nèi)，之后將原料注入，并加入石油焦。在燃燒的過程中，氯氣是氣體形式，其會(huì)懸浮在燃燒爐的內(nèi)部，并且會(huì)與含鈦的原材料之間發(fā)生反應(yīng)。在高溫下，氯氣在反應(yīng)過程中會(huì)逐漸出現(xiàn)沸騰的現(xiàn)象，這會(huì)讓爐內(nèi)的各個(gè)原材料之間進(jìn)行全面充分地接觸與反應(yīng)，加快生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量。在這種方式下，四氯化鈦的生產(chǎn)效率較高，能夠保證最終產(chǎn)出的四氯化鈦的純度與生產(chǎn)量較高，并且可以極大地減少生產(chǎn)后出現(xiàn)的廢渣，是目前比較受歡迎的一種生產(chǎn)工藝。

但是在實(shí)際的生產(chǎn)中，沸騰化氯的方法仍然存在一些問題需要改進(jìn)。在四氯化沸騰化氯的過程中，其需要定時(shí)排出塵渣，但是在排渣期間是不能進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的。因此在實(shí)際的四氯化鈦生產(chǎn)過程中，這就會(huì)導(dǎo)致沸騰化氯的生產(chǎn)效率受到一定的影響。在實(shí)際的四氯化鈦生產(chǎn)過程中，對(duì)于其產(chǎn)生的相應(yīng)的塵渣以及泥漿，一般會(huì)采用水沖洗的方式來進(jìn)行清理。但是這種方式很容易造成在四氯化鈦的塵渣以及廢水廢氣的處理過程中造成環(huán)境污染，因此需要對(duì)該種方式進(jìn)行優(yōu)化與控制，爭取降低四氯化鈦生產(chǎn)對(duì)于環(huán)境方面的影響。

3.2 熔鹽化氯

熔鹽化氯四氯化鈦的生產(chǎn)方式也是四氯化鈦生產(chǎn)中常見的一種工藝，其主要的特點(diǎn)就是能夠?qū)Σ糠趾休^多雜質(zhì)的原材料進(jìn)行生產(chǎn)。其可以將鈦渣以及石油焦與原材料放進(jìn)燃燒爐中進(jìn)行反應(yīng)，在爐中，氯氣會(huì)與材料中的熔鹽物質(zhì)相互反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)氯氣與材料之間的反應(yīng)速率，幫助其實(shí)現(xiàn)了對(duì)于四氯化鈦的有效生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)部分雜質(zhì)較多的原材料的利用。但是在該種工藝的生產(chǎn)條件下，其實(shí)際的生產(chǎn)工藝并不能完全符合現(xiàn)今的四氯化鈦生產(chǎn)的需求，因?yàn)樵摲N生產(chǎn)方式下生產(chǎn)的成品是粗四氯化鈦，在質(zhì)量上有一定限制。而且其生產(chǎn)工藝普及性不高，因此在實(shí)際的操作中，其生產(chǎn)的爐內(nèi)容量過小，這導(dǎo)致熔鹽化氯工藝的生產(chǎn)實(shí)操性仍然有待提高。

3.3 配料工藝

在四氯化鈦生產(chǎn)過程中，想要促進(jìn)其生產(chǎn)質(zhì)量的提升，就需要將四氯化鈦的生產(chǎn)原材料的質(zhì)量提升上來，并對(duì)四氯化鈦的原材料進(jìn)行合理處理。在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，氯氣作為主要的材料之一，一般情況下都能夠保證其有效地供應(yīng)。在含鈦的物質(zhì)原材料的搜索中，由于一般情況下進(jìn)行四氯化鈦生產(chǎn)，含鈦的物質(zhì)在理論上都可以作為其生產(chǎn)的原材料。但是在具體選擇的過程中，需要控制其內(nèi)部雜質(zhì)的含量。由于大部分含鈦原材料中都含有一定的鈣元素以及鎂元素，這種元素最終會(huì)影響到四氯化鈦的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量。因此在選擇含鈦材料的過程中，需要考慮到相應(yīng)的含鈦原料的雜質(zhì)含量以提高四氯化鈦生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)效率。在配料工藝中，最重要的一個(gè)特性就是材料的顆粒特性，該種特性能夠體現(xiàn)出材料的顆粒直徑大小，材料的顆粒性對(duì)于四氯化鈦生產(chǎn)具有重要的影響作用。在四氯化鈦生產(chǎn)過程中，如果其材料的顆粒性相對(duì)較大，就會(huì)在材料生產(chǎn)中出現(xiàn)顆粒生產(chǎn)速率較快的現(xiàn)象。如果材料的顆粒性不足，其在四氯化鈦的生產(chǎn)中對(duì)于其他材料的反應(yīng)速率就會(huì)下降，進(jìn)而導(dǎo)致四氯化鈦的生產(chǎn)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致其生產(chǎn)效率出現(xiàn)下降趨勢。因此在進(jìn)行配料的過程中，需要控制好材料的顆粒性。在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，一般會(huì)采用0.1~0.2 mm大小的顆粒進(jìn)行生產(chǎn)，該顆粒大小區(qū)間內(nèi)的顆?？梢杂行У卮龠M(jìn)四氯化鈦的生產(chǎn)速率提升，進(jìn)而在配料方面實(shí)現(xiàn)對(duì)于四氯化鈦生產(chǎn)效率的促進(jìn)。

在生產(chǎn)之前，需要將石油焦晾曬干，保證其表面的潔凈以及干燥，而鈦原料需要被打碎與石油焦充分混合后才能被送入到爐內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，以保證在生產(chǎn)過程中其能夠與氯氣以及其他材料進(jìn)行充分混合，進(jìn)而保證四氯化鈦的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.4 余熱節(jié)能工藝

在四氯化鈦生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱能以及蒸汽，一般情況下，該部分蒸汽在產(chǎn)出之后就會(huì)消散在空氣中，并未得到有效的利用。但是近年來國家倡導(dǎo)綠色生產(chǎn)的理念影響下，需要對(duì)蒸汽的余熱循環(huán)利用進(jìn)行探究。在產(chǎn)出的蒸汽中，一般蒸汽可以達(dá)到150 ℃左右，其熱能足夠驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)過程，因此在蒸汽余熱的使用中，主要針對(duì)蒸汽余熱使用方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，最先需要將蒸汽余熱使用在四氯化鈦生產(chǎn)方面，由于在四氯化鈦生產(chǎn)過程中，其會(huì)使用1 000 ℃左右的高溫來促進(jìn)材料之間互相成型，但是在生產(chǎn)出之后，四氯化鈦的溫度會(huì)逐漸降低。這時(shí)可以使用蒸汽的余熱將其溫度保持在65℃左右，能夠保證其有效存放。

而且在四氯化鈦的廠房中設(shè)置相應(yīng)的余熱換熱器，能夠有效地保證四氯化鈦廠房中其他設(shè)備的供暖性能，在廠房的運(yùn)行中，蒸汽余熱可以在經(jīng)過換熱之后將熱量傳遞到廠房的循環(huán)水系統(tǒng)中，以此來節(jié)省廠房的循環(huán)水成本。并且在四氯化鈦的生產(chǎn)中，其需要使用到液氯來進(jìn)行汽化，并將氯氣輸入到燃燒爐內(nèi)，在蒸氣余熱的作用下，其可以代替原本的新蒸汽來作為液氯的收集途徑以及循環(huán)水的補(bǔ)充。保證液氯在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中可以不斷保持形態(tài)穩(wěn)定，并且還可以節(jié)省大量的循環(huán)水的使用量，降低四氯化鈦生產(chǎn)過程中的成本以及能源消耗，進(jìn)而促進(jìn)四氯化鈦的生產(chǎn)進(jìn)步。

3.5 除釩工藝

除釩是四氯化鈦生產(chǎn)過程中的重要部分，目前在我國四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，除釩技術(shù)的使用主要分為礦物油除釩、銅絲除釩以及鋁粉除釩幾種方式。在礦物除釩的方式中，其主要是通過礦物之間的反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)除釩的效果，在礦物油除釩的操作中，其在實(shí)際操作中具有簡便性，并且所用的成本較小，是比較常見的一種除釩方式。在銅絲除釩的過程中，其能夠保證最終的四氯化鈦的除釩效果較好，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，銅絲除釩方法的效率不足，并且銅絲除釩的過程中會(huì)產(chǎn)生部分有害物難以進(jìn)行清潔，不利于對(duì)環(huán)境保護(hù)，該方法的使用頻率相對(duì)較少。鋁粉除釩工藝比較適合實(shí)際，其在實(shí)際操作中可以保證不對(duì)環(huán)境造成影響，并且在生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)質(zhì)量方面具有較好的作用。但是其投資較大，需要企業(yè)方面加強(qiáng)成本投資，是現(xiàn)今使用比較頻繁的一種四氯化鈦除釩工藝。

4 四氯化鈦生產(chǎn)未來發(fā)展趨勢

4.1 富鈦料

在四氯化鈦的制造過程中，最常見的就是富鈦料的使用，其在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中占據(jù)重要的地位，因此在未來的四氯化鈦發(fā)展過程中，需要對(duì)富鈦料的使用進(jìn)行探究。在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，一般使用的富鈦料都是天然形成，其內(nèi)部含有鈣鎂雜質(zhì)，這種富鈦料的使用不利于四氯化鈦的生產(chǎn)效率提升。因此在發(fā)展過程中，應(yīng)該將富鈦料提前進(jìn)行處理與精煉，使其內(nèi)部的雜質(zhì)減少，促進(jìn)其在四氯化鈦制作過程中的有效應(yīng)用。富鈦料的除雜工作中，將原材料進(jìn)行精煉是比較常見的一種方式，但是在富鈦料的除雜中，還需要注意除雜原料的使用。由于除雜不僅需要高溫精煉，還需要加入金紅石以促進(jìn)其雜質(zhì)的去除速率。但是金紅石的生產(chǎn)量相對(duì)不足，難以滿足四氯化鈦生產(chǎn)中富鈦料的雜質(zhì)去除需求。為了保證四氯化鈦生產(chǎn)的穩(wěn)定性，我國開始使用鹽酸作為原料來制造金紅石。以對(duì)相應(yīng)的富鈦料進(jìn)行除雜。這種方式可以有效地?cái)U(kuò)大四氯化鈦生產(chǎn)中富鈦料的去除效率。同時(shí)還需要擴(kuò)大金紅石的引進(jìn)，向國外具有較多金紅石的國家進(jìn)口金紅石，以保證在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，富鈦料的除雜工作能夠滿足其實(shí)際的生產(chǎn)需求。

4.2 廢氣處理新技術(shù)

在四氯化鈦生產(chǎn)過程中，并不能實(shí)現(xiàn)原材料的完全燃盡與完全融合，因此在生產(chǎn)過程中，會(huì)不可避免地出現(xiàn)四氯化鈦生產(chǎn)中的廢氣，這需要工作人員對(duì)其中生產(chǎn)出的廢氣進(jìn)行處理，以免其污染環(huán)境。在處理過程中，需要將廢氣進(jìn)行過濾以及洗滌。在現(xiàn)今的廢氣處理中，由于洗滌技術(shù)并不先進(jìn)，導(dǎo)致四氯化鈦的廢氣在實(shí)際的處理過程中并不能實(shí)現(xiàn)良好的環(huán)境保護(hù)，并且其廢氣處理效率也并不高?？梢栽谖磥戆l(fā)展中將廢氣處理進(jìn)行多次循環(huán)，最先將廢氣輸送進(jìn)廢氣的洗滌塔中，將其與洗滌塔中的蒸汽以及鹽酸進(jìn)行混合處理。之后進(jìn)行二次洗滌的過程中，需要將廢氣中被洗出的有害物質(zhì)進(jìn)行回收，可以將其進(jìn)行處理后重新作為原材料重新送進(jìn)四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，進(jìn)而有效地利用廢氣的回收處理殘?jiān)?，避免其排放出去造成環(huán)境污染。

4.3 除釩技術(shù)創(chuàng)新

在現(xiàn)今的除釩工藝中，比較常見的是銅絲除釩、礦物油除釩以及鋁粉除釩三種方式。這三種方式在使用過程中有其實(shí)際的優(yōu)勢，最具有優(yōu)勢并且使用范圍較廣的方式就是鋁粉除釩，這種方式能夠有效地實(shí)現(xiàn)除釩，并且在實(shí)際的操作過程中并不會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，是比較常見的一種除釩方式。但是在鋁粉除釩的過程中，由于其造價(jià)相對(duì)較高，并且鋁粉性質(zhì)相對(duì)比較活躍，很容易在實(shí)際的除釩過程中出現(xiàn)爆炸的情況，對(duì)于生產(chǎn)過程的安全性有一定的影響，需要國家方面在鋁粉除釩的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

5 結(jié)論

四氯化鈦生產(chǎn)工藝涉及到多個(gè)方面，并且其生產(chǎn)對(duì)于我國的制造業(yè)以及部分生產(chǎn)行業(yè)有著重要影響。在四氯化鈦的生產(chǎn)過程中，需要對(duì)四氯化鈦生產(chǎn)過程中的原材料以及化氯工藝進(jìn)行控制，優(yōu)化除釩手段以及廢氣處理手段，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于四氯化鈦的有效生產(chǎn)，為我國的生產(chǎn)提供有效的材料供應(yīng)。