氯化法钛白粉的安全隐患及防范措施

刘欣华　于成如

摘 要：氯化法钛白粉生产过程是连续地、全自动化的生产过程。氯化法生产的钛白粉相比硫酸法光感和化学性更好，质量更高；生产成本比硫酸法低，而且三废排放较少，可基本实现无害排放；生产工艺线路较短，厂房相对较少，设备数量和生产人员也相对较少。但是氯化法生产钛白粉设备复杂、材料费高，主要还有安全隐患较多。该文主要针对氯化法生产钛白粉工艺存在的安全风险进行识别和分析，分析研究各类安全风险隐患的防范措施。

关键词：钛白粉 氯化法 安全因素 安全隐患

中图分类号：TQ134 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0110-01

1 概述

钛白粉又叫二氧化钛（TiO2），呈白色，属于无毒的无机颜料，白度和光亮度都比较高，主要应用于橡胶、化纤、造纸、涂料等行业。目前，行业内钛白粉主要采用硫酸法和氯化法两种生产工艺，其中硫酸法三废排放较多，对环境污染严重且产品质量不高。随着全球环保法规日益规范，国外很多国家20世纪90年代以后投建的钛白粉企业基本上都采用氯化法生产钛白粉。据有关部门统计，我国产量在百万顿以上的钛白粉生产厂家约有80家，75%以上为中小企业。相对国外，我国钛白粉产业集中度偏低，布局也不合理，多数厂家仍使用硫酸法工艺。在国家环境保护政策趋于严格的情况下，钛白粉企业的环保治理成本增加，加上硫酸法生产的钛白粉在功能、适用范围等方面无法满足高端市场的需求，因此，氯化法生产钛白粉是未来我国钛白粉行业发展的必由之路，更是国家化工基础产业持续创新、不断升级换代的必然结果。但同时氯化法生产钛白粉中的氯气（或液氯）毒性、腐蚀性都很强，操作过程易燃、易爆等安全隐患较多，对生产人员的操作规程要求严格，因此每个企业都需要学会识别氯化法生产钛白粉的危险因素，并掌握规避和防范的措施和方法。

2 氯化法生产钛白粉的工艺流程

氯化法生产钛白粉主要包括氯化、氧化和后处理等三个主要的工艺工段，细分的话可分为原料准备——沸腾氯化——固体杂质除去（纯化）——粗四氯化钛的冷凝——氯化尾气处理——四氯化钛的精制——氧化——二氧化钛表面处理——过滤和干燥——汽流粉碎——产品包装等11个步骤。

2.1 氯化阶段

主要使用沸腾氯化炉（通常用钢制成，衬有耐火材料并罩有外部水冷套）。高钛渣或金红石矿等富钛料经粉磨后，按照工艺要求将石油焦、氯化钠和钛渣等原料配料，进入混合仓搅拌后，使用压缩空气风力输送进入高温的沸腾氯化炉中；氧化工序返回的氯气从氯化炉底进入，在1000℃左右的温度下连续进行氯化反应；经过高温化学反应、旋风分离和逐级冷凝后，滤除泥浆得到粗制TiO4。TiO4经除矾、蒸馏等工序后，除去四氯化硅等低沸点杂质，得到纯度相对较高的精制TiO4。

2.2 氧化工段

主要使用氧化反应器。精制TiO4经蒸发预热后，与预热的氧气、晶型转化促进剂、成核剂等物质以不同方式输送至氧化反应器。氧化反应的主反应通常在1350～1850℃进行（氧化反应本身引发温度在800℃以上），反应生成的TiO2随反应器出来的气流在循环氯气的作用温度骤降至680℃以下，随后沿程管路继续冷却至190℃，利用分离器和收集器从氯气在将TiO2分离出来，载经脱氯工序处理后进入下一道工序。

2.3 后处理阶段

主要包括打浆、研磨、化学品制备、表面处理、过滤洗涤、喷雾干燥、微粉碎等工序后，出来的TiO2成品通过输送机进入料仓，然后使用包装机进行装袋，最后送往中转料仓。

3 氯化法生产钛白粉的安全风险分析及防范措施研究

3.1 氯化阶段的中毒、窒息危险有害因素分析

氯化炉虽然采用的优质耐火材料，但其使用寿命也是有限的。氯化阶段最初主要采取电加热获取反应热量，反应开始后，氯化反应本身释放的热量足以满足氯化反应的需要，不再需要外部提供热量。此时若温度控制不当，则可能出现两种情况：温度过低，原料中的TiO2不能充分转化成TiCl4，没有反应的氯气通过氯化炉排出；温度太高，氯化炉内材料将受高温融化，氯化炉可能被堵塞。无论哪种情况，在生产装置中使用的氯气或液氯，以及氯化反应中生成大量氯化物、酸雾和夹带的未反应原料粒子在很短时间内释放出来。如果设备密闭不严或未经处理就排放，泄露后对身体造成伤害，易引发中毒事故。

3.2 氧化时高达1000℃左右的氧、一氧化碳、甲苯等都是十分危险的易燃、易爆的物质，易引发火灾和爆炸事故。

氧化反应器中同时存在有甲苯、氧、一氧化碳等易燃易爆气体，若反应容器排气管堵塞，极易引发输送管道或反应容器的爆炸。此外由于电气设备产生故障，操作过程中出现打火或未使用防爆电器，均有可能引发火灾或爆炸，因此，电气设备的防爆也是安全防范的重点。

3.3 触电危险因素分析

由于氯化法生产钛白粉设备复杂，在设备使用和操作过程中，因操作不当、设备维护不到位、安全防护设施老化等原因，都有可能导致操作人员触电的事故发生。引发触电的危险因素包括电气绝缘损坏或老化、设备漏电、安全距离不够（如户内线路、用电设备及检修时安全距离等）、电工违章作业、电器质量问题或按照不规范，以及建筑结构五防一通不达标等。

3.4 机械伤害和噪声危害因素分析

钛白粉生产过程中，风机、电动机、搅拌机、球磨机等各种机械同时运转。若设备运行中缺少防护或防护不规范，以及检修过程中工具使用不当等都有可能造成机械伤害事故。此外，各类机械设备运行时振动会产出的声音比较大，长期出于此类环境的人员可能会听力下降，或引起神经衰弱、心血管和消化系统疾病；噪声还会干扰和影响信息的交流，使操作人员不能清晰收到语音信息，容易造成操作失误率上升。建议工作人员如果長时间操作的话，可采取消音、吸音处理和采用独立的隔音房。

3.5 高处坠落危险因素分析

钛白粉生产装置中有很多位置较高的操作平台、斜梯、架空管道等设施，如果在生产操作、检修作业中，不注意安全管理及自我防护，很容易发生坠落事故，造成人员伤害。因此检修时，尽量避免上下交叉作业，防止高处落物伤人；必须进行上下交叉作业时，要采取保护措施，同时职工一定要戴好安全帽，防止物体打击事故及由此造成的高处坠落事故。

参考文献

[1] 徐高栋.关于我国钛白产业的发展现状以及未来市场规范问题分析[J].中国粉体工业，2011（2）：11-14.

[2] 王敏，刘茁，李玉杰，等.氯化法生产二氧化钛装置的职业卫生现状调查[J].工业卫生与职业病，2006（2）：96-97.

[3] 李冬梅.氯化法钛白粉生产中收尘渣的回收处理工艺研究[J].锦州师范学院学报，2003（2）：8-10.