四氯化钛生产工艺分析

马 超

（宝钛华神钛业有限公司，辽宁 锦州 121000）

四氯化钛是当前生产行业中重要的原材料，其在材料制造方面具有重要的促进作用，因此在四氯化钛的生产过程中，其规模不断扩大，并且在越来越多的行业中都得到了广泛的应用。想要保证四氯化钛的生产数量以及质量，进而需要四氯化钛行业有序运转，需要对四氯化钛的生产工艺进行探究。

1 四氯化钛的生产现状

1.1 国内现状

我国现今的四氯化钛生产过程中会采用固定的岩矿来作为四氯化钛生产的原材料，并且在四氯化钛的生产过程中会使用到四氯化钛燃烧炉。我国生产过程中采用的燃烧炉并不具备筛板，能够有效帮助原材料顺利地通过入口进入到炉内，在生产过程中，会使用高温将原材料进行提炼，并在过程中排出产生的废气以及生产中剩余的四氯化钛残渣，最终输出完好的四氯化钛。这种方式能够保证生产过程中不会出现筛板堵塞的现象，但是会导致产生的废料较多，对原材料的利用率相对较低。

1.2 国外现状

国外在四氯化钛的生产方面开始注重对于四氯化钛的生产效率以及生产质量的提升。其使用的是筛板布气的方式来进行生产，并且在四氯化钛的生产过程中向其中加入了对于相应的四氯化钛的燃烧自控方式，可以有效地控制四氯化钛的生产原材料的放置数量。其在对于四氯化钛的纯度控制方面起到的作用较好，可以降低四氯化钛生产过程中的损耗，促进四氯化钛的生产效率，提升原材料生产利用率。

2 四氯化钛的生产问题

2.1 炉型较小

当前我国的四氯化钛的生产过程中，受到限制的主要因素就是我国的生产燃烧炉的炉型较小，这导致四氯化钛一次性生产的量难以满足行业的需求，四氯化钛的生产效率相对较低。我国平均的四氯化钛生产燃烧炉的炉型在生产方面仅能满足4 500 t/a的生产量，这对于四氯化钛的生产来说远远不能满足需求，因此需要加强四氯化钛的生产数量，提升四氯化钛的燃烧炉的炉型大小。

2.2 尘渣处理不到位

在四氯化钛的生产过程中，会产生废气以及尘渣，需要将这部分尘渣进行清理以及回收才能保证四氯化钛中对环境的保护。但是在实际的尘渣气体处理排放中，大多会直接将尘渣排入到处理装置中进行处理，之后根据相应的四氯化钛尘渣处理反应对其进行清理，但是在过程中很容易造成冲洗槽的堵塞，这会严重影响装置对尘渣的处理效率。而且还会导致部分尘渣在生产出来之后无法得到有效处理就直接排放，并不利于四氯化钛的绿色生产。

2.3 系统处理不到位

在四氯化钛生产过程中，我国对于实际的生产处理方面的效果并不理想。在生产中会经常产出废水以及废气，但是在处理这些废水废气的过程中，部分系统的处理效果并不能够达到合格的标准。绝大部分的废水废气在处理之后都不能实现有效地净化，导致绝大部分的废水废气在生产之后只能废弃，不能在净化后重新进行循环，不利于四氯化钛生产的循环利用，对于环境也会造成不良影响。

3 四氯化钛的生产工艺

3.1 沸腾化氯

沸腾化氯是经常使用的一种四氯化钛的生产方式，在沸腾化氯的生产过程中，会将含有钛的物质作为原料。在实际的生产过程中，其会将氯气作为主要的反应原材料之一注入到燃烧炉内，之后将原料注入，并加入石油焦。在燃烧的过程中，氯气是气体形式，其会悬浮在燃烧炉的内部，并且会与含钛的原材料之间发生反应。在高温下，氯气在反应过程中会逐渐出现沸腾的现象，这会让炉内的各个原材料之间进行全面充分地接触与反应，加快生产效率，提高生产质量。在这种方式下，四氯化钛的生产效率较高，能够保证最终产出的四氯化钛的纯度与生产量较高，并且可以极大地减少生产后出现的废渣，是目前比较受欢迎的一种生产工艺。

但是在实际的生产中，沸腾化氯的方法仍然存在一些问题需要改进。在四氯化沸腾化氯的过程中，其需要定时排出尘渣，但是在排渣期间是不能进行生产活动的。因此在实际的四氯化钛生产过程中，这就会导致沸腾化氯的生产效率受到一定的影响。在实际的四氯化钛生产过程中，对于其产生的相应的尘渣以及泥浆，一般会采用水冲洗的方式来进行清理。但是这种方式很容易造成在四氯化钛的尘渣以及废水废气的处理过程中造成环境污染，因此需要对该种方式进行优化与控制，争取降低四氯化钛生产对于环境方面的影响。

3.2 熔盐化氯

熔盐化氯四氯化钛的生产方式也是四氯化钛生产中常见的一种工艺，其主要的特点就是能够对部分含有较多杂质的原材料进行生产。其可以将钛渣以及石油焦与原材料放进燃烧炉中进行反应，在炉中，氯气会与材料中的熔盐物质相互反应，进而促进氯气与材料之间的反应速率，帮助其实现了对于四氯化钛的有效生产，实现了对部分杂质较多的原材料的利用。但是在该种工艺的生产条件下，其实际的生产工艺并不能完全符合现今的四氯化钛生产的需求，因为该种生产方式下生产的成品是粗四氯化钛，在质量上有一定限制。而且其生产工艺普及性不高，因此在实际的操作中，其生产的炉内容量过小，这导致熔盐化氯工艺的生产实操性仍然有待提高。

3.3 配料工艺

在四氯化钛生产过程中，想要促进其生产质量的提升，就需要将四氯化钛的生产原材料的质量提升上来，并对四氯化钛的原材料进行合理处理。在四氯化钛的生产过程中，氯气作为主要的材料之一，一般情况下都能够保证其有效地供应。在含钛的物质原材料的搜索中，由于一般情况下进行四氯化钛生产，含钛的物质在理论上都可以作为其生产的原材料。但是在具体选择的过程中，需要控制其内部杂质的含量。由于大部分含钛原材料中都含有一定的钙元素以及镁元素，这种元素最终会影响到四氯化钛的生产效率以及生产质量。因此在选择含钛材料的过程中，需要考虑到相应的含钛原料的杂质含量以提高四氯化钛生产过程中的生产效率。在配料工艺中，最重要的一个特性就是材料的颗粒特性，该种特性能够体现出材料的颗粒直径大小，材料的颗粒性对于四氯化钛生产具有重要的影响作用。在四氯化钛生产过程中，如果其材料的颗粒性相对较大，就会在材料生产中出现颗粒生产速率较快的现象。如果材料的颗粒性不足，其在四氯化钛的生产中对于其他材料的反应速率就会下降，进而导致四氯化钛的生产出现问题，导致其生产效率出现下降趋势。因此在进行配料的过程中，需要控制好材料的颗粒性。在四氯化钛的生产过程中，一般会采用0.1~0.2 mm大小的颗粒进行生产，该颗粒大小区间内的颗粒可以有效地促进四氯化钛的生产速率提升，进而在配料方面实现对于四氯化钛生产效率的促进。

在生产之前，需要将石油焦晾晒干，保证其表面的洁净以及干燥，而钛原料需要被打碎与石油焦充分混合后才能被送入到炉内进行生产，以保证在生产过程中其能够与氯气以及其他材料进行充分混合，进而保证四氯化钛的生产质量。

3.4 余热节能工艺

在四氯化钛生产过程中，会产生大量的热能以及蒸汽，一般情况下，该部分蒸汽在产出之后就会消散在空气中，并未得到有效的利用。但是近年来国家倡导绿色生产的理念影响下，需要对蒸汽的余热循环利用进行探究。在产出的蒸汽中，一般蒸汽可以达到150 ℃左右，其热能足够驱动生产过程，因此在蒸汽余热的使用中，主要针对蒸汽余热使用方面进行设计，最先需要将蒸汽余热使用在四氯化钛生产方面，由于在四氯化钛生产过程中，其会使用1 000 ℃左右的高温来促进材料之间互相成型，但是在生产出之后，四氯化钛的温度会逐渐降低。这时可以使用蒸汽的余热将其温度保持在65℃左右，能够保证其有效存放。

而且在四氯化钛的厂房中设置相应的余热换热器，能够有效地保证四氯化钛厂房中其他设备的供暖性能，在厂房的运行中，蒸汽余热可以在经过换热之后将热量传递到厂房的循环水系统中，以此来节省厂房的循环水成本。并且在四氯化钛的生产中，其需要使用到液氯来进行汽化，并将氯气输入到燃烧炉内，在蒸气余热的作用下，其可以代替原本的新蒸汽来作为液氯的收集途径以及循环水的补充。保证液氯在四氯化钛的生产过程中可以不断保持形态稳定，并且还可以节省大量的循环水的使用量，降低四氯化钛生产过程中的成本以及能源消耗，进而促进四氯化钛的生产进步。

3.5 除钒工艺

除钒是四氯化钛生产过程中的重要部分，目前在我国四氯化钛的生产过程中，除钒技术的使用主要分为矿物油除钒、铜丝除钒以及铝粉除钒几种方式。在矿物除钒的方式中，其主要是通过矿物之间的反应来实现除钒的效果，在矿物油除钒的操作中，其在实际操作中具有简便性，并且所用的成本较小，是比较常见的一种除钒方式。在铜丝除钒的过程中，其能够保证最终的四氯化钛的除钒效果较好，但是在实际的应用过程中，铜丝除钒方法的效率不足，并且铜丝除钒的过程中会产生部分有害物难以进行清洁，不利于对环境保护，该方法的使用频率相对较少。铝粉除钒工艺比较适合实际，其在实际操作中可以保证不对环境造成影响，并且在生产效率以及生产质量方面具有较好的作用。但是其投资较大，需要企业方面加强成本投资，是现今使用比较频繁的一种四氯化钛除钒工艺。

4 四氯化钛生产未来发展趋势

4.1 富钛料

在四氯化钛的制造过程中，最常见的就是富钛料的使用，其在四氯化钛的生产过程中占据重要的地位，因此在未来的四氯化钛发展过程中，需要对富钛料的使用进行探究。在四氯化钛的生产过程中，一般使用的富钛料都是天然形成，其内部含有钙镁杂质，这种富钛料的使用不利于四氯化钛的生产效率提升。因此在发展过程中，应该将富钛料提前进行处理与精炼，使其内部的杂质减少，促进其在四氯化钛制作过程中的有效应用。富钛料的除杂工作中，将原材料进行精炼是比较常见的一种方式，但是在富钛料的除杂中，还需要注意除杂原料的使用。由于除杂不仅需要高温精炼，还需要加入金红石以促进其杂质的去除速率。但是金红石的生产量相对不足，难以满足四氯化钛生产中富钛料的杂质去除需求。为了保证四氯化钛生产的稳定性，我国开始使用盐酸作为原料来制造金红石。以对相应的富钛料进行除杂。这种方式可以有效地扩大四氯化钛生产中富钛料的去除效率。同时还需要扩大金红石的引进，向国外具有较多金红石的国家进口金红石，以保证在四氯化钛的生产过程中，富钛料的除杂工作能够满足其实际的生产需求。

4.2 废气处理新技术

在四氯化钛生产过程中，并不能实现原材料的完全燃尽与完全融合，因此在生产过程中，会不可避免地出现四氯化钛生产中的废气，这需要工作人员对其中生产出的废气进行处理，以免其污染环境。在处理过程中，需要将废气进行过滤以及洗涤。在现今的废气处理中，由于洗涤技术并不先进，导致四氯化钛的废气在实际的处理过程中并不能实现良好的环境保护，并且其废气处理效率也并不高。可以在未来发展中将废气处理进行多次循环，最先将废气输送进废气的洗涤塔中，将其与洗涤塔中的蒸汽以及盐酸进行混合处理。之后进行二次洗涤的过程中，需要将废气中被洗出的有害物质进行回收，可以将其进行处理后重新作为原材料重新送进四氯化钛的生产过程中，进而有效地利用废气的回收处理残渣，避免其排放出去造成环境污染。

4.3 除钒技术创新

在现今的除钒工艺中，比较常见的是铜丝除钒、矿物油除钒以及铝粉除钒三种方式。这三种方式在使用过程中有其实际的优势，最具有优势并且使用范围较广的方式就是铝粉除钒，这种方式能够有效地实现除钒，并且在实际的操作过程中并不会导致环境污染，是比较常见的一种除钒方式。但是在铝粉除钒的过程中，由于其造价相对较高，并且铝粉性质相对比较活跃，很容易在实际的除钒过程中出现爆炸的情况，对于生产过程的安全性有一定的影响，需要国家方面在铝粉除钒的基础上对其进行改进。

5 结论

四氯化钛生产工艺涉及到多个方面，并且其生产对于我国的制造业以及部分生产行业有着重要影响。在四氯化钛的生产过程中，需要对四氯化钛生产过程中的原材料以及化氯工艺进行控制，优化除钒手段以及废气处理手段，进而实现对于四氯化钛的有效生产，为我国的生产提供有效的材料供应。