氯化法钛白粉生产工艺及产污环节研究

＊齐满富

（龙佰集团 河南 454150）

钛白粉就是指二氧化钛，形态结构为白色粉末，属于极为重要的无机化工原料。在同等白色原料中，钛白粉的密度更小，颜料体积高，同时具备半导体性能，稳定性更强。当前工业在生产钛白粉时主要分为两种工艺，一种为硫酸法，另一种为氯化法，通过对两种方法的对比，氯化法的优势更为明显，是当前我国企业常用的生产工艺之一。而企业在生产钛白粉时，也应当始终秉持着绿色节能理念，在绿色发展工艺的使用下，提高钛白粉生产的节能性，通过对产污环节的分析，降低氯化法对环境的污染。

1.钛白粉使用重要性及产污环节处理的重要意义

钛白粉对涂料工业的发展起到了重要的推动意义，应用钛白粉所制作出的涂料色彩更为鲜艳，且具有较高的覆盖性及着色度，在颜料用量方面也更加节省，能够维护介质的物理稳定，也能够有效提升漆膜的强度以及附着力，在钛白粉的作用下，漆膜产生裂纹的几率较小，同时又能够有效防止紫外线与水分的侵扰，延长其使用寿命。当前塑料工业中也经常应用到钛白粉，使得塑料制品的综合性能更加良好，且具有较高的耐热性及抗光性，进而延长塑料制品的使用寿命，同时也能够有效降低生产成本。在造纸业中也会常常用到钛白粉，钛白粉会作为填充料，加入到纸张生产中，尤其是在高级纸张制作中，能够使得纸张保持良好的光泽度。此外，在油墨生产中也会应用钛白粉，使得油墨不易变色，增强其着色度与湿润度。在化妆品生产中，粉质类化妆品几乎都会添加钛白粉，钛白粉自身无毒能够有效降低皮肤的油腻感，使得皮肤更加通透，提高妆感效果。

钛白粉化学性能更稳定，耐热性能高，高质量的钛白粉在社会生产中有重要作用。氯化法生产钛白粉的工艺属于清洁工艺之一，是未来钛白粉生产的主要方向，但氯化法也会带来一定的污染，而且这些污染也会对人体有所侵害，因此应当严格控制钛白粉生产的产污环节，通过严格把关，科学处理生产过程中形成的污水废气，实现无污染生产。通过对污水的有效处理，能够维护当地的水质质量，起到美化生态环境的作用，提高居民的生活水平，践行可持续发展理念，进而为企业的可持续发展奠定良好基础。

2.钛白粉两种生产工艺对比

(1)硫酸法

硫酸法生产钛白粉需要用到的原料包括硫酸与钛精矿，具体生产环节就是在钛精矿中加入硫酸溶液，使其发生化学反应而后生成硫酸亚钛。在生产反应结束，则需要进行后续的提纯处理，过滤掉溶液中的不溶性物质，随后应用真空结晶去除溶液中七水硫酸亚铁。在完成提纯处理工序后，需要利用水解方式将其转化为偏钛酸，并去除其中的矿物盐类物质。最后，加热溶液，蒸发其中的水分，提取出二氧化钛的形态为晶状体。此种方法的优势在于能够生产出锐钛型产品，企业生产原料价格低廉，生产技术已经趋于成熟，但要用到的生产设备较为简便，整个反应过程可控；缺点在于所产生的废物量较大，需要较高能源消耗，与氯化法相比，最终生产出的钛白粉纯度较低，使用过的硫酸无法进行回收利用。

(2)氯化法

使用氯化法生产钛白粉，主要应用到的原料包括高钛渣以及石油焦。具体生产环节中将石油焦作为反应还原剂，而在高温的作用下，高钛渣会出现氯化反应，形成四氯化钛，随着高温的不断作用，四氯化钛生成二氧化钛，而后在进行精制处理即可。此种方法优势在于生产流程短，适合批量化生产中，且生产出的钛白粉质量高，不需要较高能耗，产生的氯气可以回收再利用，对环境造成的污染小。缺点在于氧化反应过快，设备很容易出现堵塞的情况，生产成本稍高，需要原材料符合质量需求。

3.氯化法钛白粉生产工艺探究

通过对两种生产工艺的对比，也可以发现氯化法能耗更低，且更适用于连续化生产中，对环境的影响小，所以更符合工业生产的需求。当前氯化法生产钛白粉工艺流程主要包括氯化反应、氧化反应以及还原处理三个阶段。

(1)生产工艺原理及流程

①氯化配料阶段

在进行氯化反应前，应当根据生产配置比例，将已经提浓过的高钛渣与石油焦放置在输送机中。将二者充分混合后送至流化器，通过风送法对其完成收尘处理，处理完成后的原料则送至缓和料仓，开始准备进行氯化反应。在配料阶段粉碎高钛渣与石油焦过程中可以应用粉尘回收系统，利用排风措施将粉碎后的原料从收尘器排放到空气中。

②氯化反应阶段

在完成配料阶段的工作之后，高钛渣与石油焦会被放置到氯化炉中产生氯化反应。氯化反应中的氯气主要来源于氧化反应，同时也会在反应过程中相应的补充氯气，属于混合原料的一种。在氯化反应进行过程中，会相应的释放热量，在确保热量能够支持氯化反应进行后，就可以停止加热操作。当氯化反应结束以后，可向氯化炉内加入四氯化钛以及钛渣组合成的泥浆，这两类组成泥浆主要来源于精制阶段，属于回收再利用。在回收四氯化钛过程中，首先应当降温处理热气流，而后使用分离器对其进行分离提取。在分离过程中能够有效提取出其中的纳镁铁杂质，然后在分离器顶端释放出四氯化钛，并使用冷凝器冷却处理气体。在气体冷却之后，四氯化钛则会转化为液态形式，随后在精制阶段完成对四氯化钛的除钒处理。将三级冷凝器中的氯化气体从顶端排放之后，随后需要将其送至尾气处理环节，进一步处理其中包含的一氧化碳、氯气、盐酸、二氧化钛以及极少量的四氧化钛。在结束氯化反应后会产生落差的固体废物，这些废物主要包括铁、钒、硅等氯化物，也包括并未发生反应的矿粉、碳粉物质。在处理固体废渣时，可以采用石灰水对其进行冲洗，四氧化钛在水解反应中会形成盐酸气体。其中的氯化不凝气体则会进行下一步处理。

③精制处理阶段

在完成氯化反应过程后，化学矿物油则会与液体状的粗氯化钛按照固定比例放置到反应容器中，准备进行除钒精制处理。在反应过程中应当科学控制反应中的温度与压力，使得矿物油能够与粗氯化钛进行充分反应，以此生成二氯化钛。二氯化钛经过反应后，具有不溶性的特点，在反应结束以后，四氯化钛在蒸发作用下则会转换为气体形态，而后以气体的形式进入到蒸馏塔中。蒸馏塔则会在顶部将四氯化钛气体排出，并利用冷凝器对其进行冷凝处理，形成精制状态的四氯化钛。随后对其采取除钒处理，所产生的废弃钒渣，则将其送回氯化阶段，进而实现对四氯化钛的回收。

④氧化处理阶段

在完成精制处理阶段后，形成的精制四氯化钛则要将其放置到预热器之中。而后对其进行间接加热处理，所产生的四氯化钛气体经过预热处理后，则会被送至氯化铝反应发生器中，然后再向发生器中加入精准计量后的氯气与铝粉，使得二者之间能够充分发生化合反应。氯气与铝粉经过化合反应后会生成氯化铝，且在反应过程中会产生热量，进而实现对四氯化钛的预热处理，随后将四氯化钛以及氯化铝放置到氧化装置中，准备进行氧化反应。在燃料油的间接加热过程中，向燃烧器中加入氧气，然后通过甲苯燃烧实现对氧气的加热处理，进而满足氧化反应发生的条件。氧气在经过加热处理后，则会被放置到氧化反应器中，与加热处理完成后的四氯化钛发生反应，最终形成二氧化钛以及氯气。此时二氧化钛为气体形式，漂浮在尾气中，因此需要通过冷却处理，将气体状态的二氯化钛转化为固态的二氯化钛，并使用布袋过滤器完成收集。为了防止二氧化钛在冷却过程中与反应器出现粘壁现象，应当在氧化反应器冷却过程中加入氯化钠晶体。在反应结束后所产生的氯气，则会被放置氯化反应阶段，对其进行回收再利用。产生的二氧化钛则将其放置到打浆槽中，并使用脱盐水完成处理，在完成打浆与脱氯后，则准备二氧化钛的最后处理工作。在氧化反应过程中会出现脱氯废气，需要将此类废气送至尾气处理系统之中完成处理，减少对环境的污染与破坏。在进行预热处理过程中，对四氧化钛以及氧气所采取的加热处理原料为低硫燃料油，这时所产生的主要污染物为二氧化硫，那么也需要采取相应的处理方式对其进行回收处理。

⑤后处理阶段

在完成氧化反应之后，二氧化钛成品随之形成，而后则需要进行后处理。后处理阶段的主要工作内容就是分散加湿打磨二氧化钛，包括处理产品表面，通过洗涤过滤、加热干燥、细磨处理等多个环节，完成对二氧化钛成品的包装。在完成氧化反应后的二氧化钛也需要与分散剂按照固定比例送至料浆罐之中，并将其搅拌分散，经过分散处理这一流程之后，需要使用研磨机对二氧化钛料浆中进行研磨处理程序，使其中的粗整颗粒能够被去除，使得二氧化钛料浆符合标准。随后将其泵送至表面处理罐之中，完成表面处理。在具体处理过程中，在表面处理助剂的作用下，能够实现二氧化钛料浆的精细化处理，合理控制处理条件，而后生成不同种类的钛白粉。在完成对二氧化钛料浆的表面处理工作之后，需要将料浆泵送至过滤机器之中，通过洗涤完成对杂质的处理与过滤。在洗涤流程后，会形成二氧化钛滤饼，将其送至到气流粉碎机中准备进行处理。在过热蒸汽的条件下，通过超微粉处理方式处理二氧化钛粒子，将其与蒸汽共同放置到过滤器之中。最后使用冷却器冷却处理二氧化钛，形成二氧化钛粒子，将其放入到成品料仓过程完成包装处理。后处理阶段所产生的污染物主要为干燥气以及气粉机尾气中形成的二氧化钛粉尘，通过洗涤过滤，将二氧化钛粉尘形成粉尘废水，而后回收再利用其中的SS和盐物质。

(2)氯化法生产工艺要点

随着企业对氯化法生产工艺的不断探索与创新，针对钛白粉的生产已经形成了一套高效且合理的生产工艺。在生产钛白粉的过程中，虽然每个企业所选择的生产方法都存在一定的差异，但就整体情况来看，大致工艺流程基本相符，需遵循相应的生产要点。首先，需要确保氯化钠所使用的生产原料质量，在钛白粉的生产工艺中，应控制好各原料质量。而在配料处理环节应当通过干燥处理的方式，将原料水分控制在最低水平，在确保原料足够干燥后，将其放置在氯化炉中，准备进行氯化反应。在完成氯化反应后，气体氯化物的处理需要采取冷却处理方式，具体处理方式需要结合处理需求而展开。如果氯化物的沸点和熔点过高，那么则应当先对其进行分离；如果氯化物的沸点较低，那么则可以选择冷凝处理，直接分离即可。对于液态形式的氯化物，首先应当过滤处理溶液中的杂质，以免杂质影响最终的成品质量。

4.氯化法钛白粉产污环节研究

氯化法使用过程中常见的污染物包括废水、废气、固体废物。在不同氯化法的处理阶段中，所形成的污染废物之间存在一定的差距。污染气体的形成主要包括：原料在破碎阶段会产生一些污染气体与粉尘，而在进行氯化反应阶段时，粉尘会形成氯气，而氯化氢与二氧化硫都属于污染气体；在四氯化钛进行预加热处理、氧化反应阶段以及干燥阶段都会产生污染环境的粉尘及废气，而且属于连续产生的废气，所以要对这些阶段采取针对性的废气处理方式。而在氯化阶段及洗涤阶段，需要对反应物进行清洗，那么则会产生污水。废水的形成方式大多数是以阶段性为主，只有在洗涤阶段会产生连续性废水，因此要及时将废水送到污水处理厂完成处理。除此之外，在使用氯化法生产钛白粉过程中，也会出现固体污染物，这些固体污染物主要是在氯化阶段所形成，主要构成为氯化物、未发生反应的石油焦、重金属等；而在氧化阶段也会产生金属氧化物与重金属，这些固体废物都需要送到专门的处理机构完成处理，以此降低对生态环境的影响。

5.钛白粉节能减耗基本措施

在化工生产过程中，需要不断完善生产技术，以此推动企业的可持续发展。在使用氯化法生产钛白粉过程中，需要消耗大量的能源，为了减少能源过度消耗问题的发生，那么化工企业在生产过程中，就可以利用阻垢剂解决这一难题。化工企业在生产过程中通过使用机电传输设备，能够有效保障生产效率及效果。但由于化工生产离不开化学反应，因此会对机电设备产生一定的腐蚀，随着对设备使用期限的不断延长，腐蚀问题及污垢附着问题都会逐渐加剧，进而在一定程度上影响了机电设备的实际性能。另外在生产过程中，只有确保生产流程的合理性，才能够提高企业生产效率，保证最终经济效益。但就企业的实际资源管理工作情况来看，还存在一定的缺陷，因此作为化工企业，在经营中应对资源的利用情况，设立相应的管理机制，充分保障能源的利用率，减少过度消耗问题的发生，践行节能生产理念，实现化工企业的可持续发展。

6.结束语

综上所述，钛白粉作为当前最为常见的化工原料之一，在多个行业中都有所应用。为了满足市场对钛白粉的需求，化工企业就应当积极完善钛白粉的生产工艺流程，提高生产质量。当前氯化法在钛白粉生产中最为常见，能够有效提高生产效率，保证产品质量，而产生相应的能源消耗较低。但在氯化阶段与氧化阶段，仍然会产生污染物，这就需要企业采取相应的处理方式，以免破坏生态环境。而企业在生产钛白粉过程中，也应当将节能消耗落实到各个生产环节之中，作为工作人员，务必要树立节能减排的生产观念，通过对节能技术的使用以及废弃物监管制度的不断落实，降低污染物对环境的破坏，响应国家绿色生产理念的号召，坚守国家经济发展政策，助力企业在市场中长久发展，实现可持续发展目标。