延長氯化系統連續運行時間的方法探析

王紹清

(云南新立有色金屬有限公司，云南 昆明 650100)

0 引言

國內熔鹽氯化法生產粗四氯化鈦的工廠，在剛開始啟爐和生產的過程中都會遇到熔鹽返回到氯氣噴槍里面，使噴槍堵塞;淋洗循環槽的泥漿量過大，使槽子的液下泵不能運轉;石墨電極燒穿，熔鹽泄漏等問題。這些問題若不能及時處理，會使氯化系統停車，不能夠連續運行。

1 熔鹽氯化工藝

熔鹽氯化技術是針對高鈣鎂含量的含鈦原料難以采用沸騰氯化技術的問題，采用的一種生產粗四氯化鈦的技術。目前只有錦州鐵合金廠鈦白粉分廠采用這種技術［1-2］。熔鹽氯化的具體工藝是將配好的高鈦渣、石油焦、氯化鈉混合物料送到爐子里，在一定的溫度下與氯氣在熔鹽中進行氯化反應。當氯氣流噴入熔鹽后對熔鹽和反應物產生了強烈的攪動，氯氣流本身分散成許多小泡，逐漸由底部向上移動，懸浮于熔鹽中的固體物料，隨熔鹽和氣泡的流動分散于整個熔體中，使反應物之間有良好的接觸，使反應充分進行［3］。反應后生成的四氯化鈦，以蒸汽和氣體混合物通過頂部排氣口進入收塵器，一些高沸點和低沸點氯化物被冷凝，未被冷凝下來的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進入一級淋洗塔，在淋洗塔里被用循環水冷卻過的四氯化鈦噴淋，之后液體進入淋洗循環槽，一部分漿料返回氯化爐進行溫度控制，另一部分打到套管冷卻器進行冷卻。未冷卻下來的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進入二級淋洗塔，被四氯化鈦噴淋后液體流入淋洗循環槽，四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進入一級冷凝塔，經過四氯化鈦噴淋后，液體流入冷凝循環槽，四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進入二級冷凝塔，再經過用冷凍鹽水冷卻后的四氯化鈦噴淋后液體流入冷凝循環槽，蒸汽和氣體混合物進入捕滴器，在經過氣液分離后液體流入冷凝循環槽，出來的工藝尾氣，經過離心鈦風機送工藝尾氣處理。冷凝循環槽里的四氯化鈦液體通過溢流口流入粗四氯化鈦收集槽，之后用泵打到高位槽，溢流到濃密機里面進行沉降，過濾后底流濃泥漿送入底流攪拌槽，而澄清液溢流入粗四氯化鈦貯罐，產出粗四氯化鈦。

2 延長系統連續運行時間的方法

通過對熔鹽氯化工藝的了解，認識到要想解決系統易停車的問題，得從工藝控制和設備改造兩方面著手。

2.1 優化工藝控制

(1)在熔鹽氯化法生產粗四氯化鈦中，熔鹽氯化爐四氯化鈦蒸汽和氣體出口溫度的控制尤為重要，它決定著收塵器的收塵效率。

若出口溫度高，則進入收塵器的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的溫度就高，在收塵器的重力收塵下，溫度變化范圍很小，使混合物中的許多物質都是處于氣體狀態下，被收塵下來的物質很少，導致進入淋洗塔的物質過多，淋洗槽子的泥漿量過大，致使液下泵不能運轉，系統停車;若出口溫度低，進入收塵器的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的溫度就低，混合物中的許多物質被收塵下來，減少進入淋洗塔的量，從而減少淋洗循環槽的泥漿。

熔鹽氯化爐四氯化鈦蒸汽和氣體混合物出口的溫度，主要是受泥漿噴淋和氯氣加入量的影響。泥漿噴淋是用淋洗循環槽上的返漿泵，將泥漿輸送到氯化爐里，通過與高溫的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物接觸，蒸發帶走四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的熱量，降低四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的出口溫度。熔鹽氯化反應是放熱反應，這跟氯氣的流量有關，氯氣量越大，反應就越劇烈，放出的熱量也就越多，爐子的溫度就會越高，相應的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的出口溫度越高;反之，氯氣量越小，則四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的出口溫度越低。出口溫度與混漿量情況見表1。

表1 出口溫度及泥漿量情況Tab.1 Outlet tempreture and slurry quantity

通過表1數據可知，出口溫度越高，槽子中的泥漿量就越大，液下泵的故障率就會更高。為了確保泵的連續運行，通過增大泥漿噴淋量或減小氯氣加入量，從而降低四氯化鈦蒸汽和氣體的出口溫度，減少淋洗循環槽內的泥漿量，避免槽子內的液下泵因泥漿堵塞而不能運轉，導致系統停車。

(2)在熔鹽氯化法生產粗四氯化鈦中，氯氣是通過噴槍加入氯化爐，氯氣的壓力控制就決定了爐子的運行時間。若氯氣壓力過小，則不能夠充分的攪動熔鹽，使氯化反應不完全，影響產品的產量和浪費成本。而且壓力過小，熔鹽會倒流入噴槍內，在噴槍內掛壁，將噴槍堵死，使氯氣不能進入爐子，導致系統的停車;但是氯氣的壓力過大，會造成熔鹽起泡［1］，一方面使氯氣迅速穿透熔鹽，不能夠充分的和物料反應就隨四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進入尾氣，使尾氣含氯量增加，另一方面熔鹽會進入螺旋給料機里，造成螺旋給料機堵死，使混合物料不能夠加入爐子內，導致系統的停車。可見，通過對氯氣的壓力進行控制，也可以有效地避免系統的停車，延長系統的連續運行時間。

2.2 設備改造

(1)系統的運行離不開液下泵的運轉。降低液下泵的電機轉速，減小葉輪的磨損，可以增加液下泵的連續運行壽命，延長系統的連續運行時間。

(2)淋洗槽子的泥漿量過大，致使液下泵不能運轉，系統停車。可以在淋洗槽子的底部開孔，連接管道到泥漿罐，不定期地打開閥門將泥漿排入泥漿罐里并且及時的將泥漿罐里的泥漿處理掉，從而減少淋洗槽子內的泥漿，確保液下泵的運行，延長系統的連續運行時間。

3 延長系統連續運行時間方法的可行性

國內熔鹽氯化法生產粗四氯化鈦的廠家，通過對氯氣壓力的控制、氯氣加入量的控制和返漿量的控制，延長系統的連續運行時間;通過對液下泵電機轉速降低的方法，以延長系統的連續運行時間，例如錦州鐵合金鈦業、攀鋼鈦業等。綜上所述，通過優化工藝控制和改造設備，以延長系統連續運行時間是可行的。

4 結語

影響系統連續運行時間的因素有熔鹽氯化爐四氯化鈦蒸汽和氣體出口溫度、氯氣的壓力、液下泵和槽子內堆積泥漿。通過對這些因素的控制或改進，可以確保生產的連續運行，延長系統連續運行的時間。

［1］莫畏，鄧國珠，羅方承.鈦冶金［M］.2版.北京:冶金工業出版社，1998.

［2］肖永華.熔鹽氯化爐熱平衡分析［D］.成都:四川大學，2002.

［3］常躍仁.四氯化鈦生產工藝研究［J］.有色礦冶，2009(4):37-39.