氯化法鈦白粉的安全隱患及防范措施

劉欣華　于成如

摘 要：氯化法鈦白粉生產過程是連續地、全自動化的生產過程。氯化法生產的鈦白粉相比硫酸法光感和化學性更好，質量更高；生產成本比硫酸法低，而且三廢排放較少，可基本實現無害排放；生產工藝線路較短，廠房相對較少，設備數量和生產人員也相對較少。但是氯化法生產鈦白粉設備復雜、材料費高，主要還有安全隱患較多。該文主要針對氯化法生產鈦白粉工藝存在的安全風險進行識別和分析，分析研究各類安全風險隱患的防范措施。

關鍵詞：鈦白粉 氯化法 安全因素 安全隱患

中圖分類號：TQ134 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（b）-0110-01

1 概述

鈦白粉又叫二氧化鈦（TiO2），呈白色，屬于無毒的無機顏料，白度和光亮度都比較高，主要應用于橡膠、化纖、造紙、涂料等行業。目前，行業內鈦白粉主要采用硫酸法和氯化法兩種生產工藝，其中硫酸法三廢排放較多，對環境污染嚴重且產品質量不高。隨著全球環保法規日益規范，國外很多國家20世紀90年代以后投建的鈦白粉企業基本上都采用氯化法生產鈦白粉。據有關部門統計，我國產量在百萬頓以上的鈦白粉生產廠家約有80家，75%以上為中小企業。相對國外，我國鈦白粉產業集中度偏低，布局也不合理，多數廠家仍使用硫酸法工藝。在國家環境保護政策趨于嚴格的情況下，鈦白粉企業的環保治理成本增加，加上硫酸法生產的鈦白粉在功能、適用范圍等方面無法滿足高端市場的需求，因此，氯化法生產鈦白粉是未來我國鈦白粉行業發展的必由之路，更是國家化工基礎產業持續創新、不斷升級換代的必然結果。但同時氯化法生產鈦白粉中的氯氣（或液氯）毒性、腐蝕性都很強，操作過程易燃、易爆等安全隱患較多，對生產人員的操作規程要求嚴格，因此每個企業都需要學會識別氯化法生產鈦白粉的危險因素，并掌握規避和防范的措施和方法。

2 氯化法生產鈦白粉的工藝流程

氯化法生產鈦白粉主要包括氯化、氧化和后處理等三個主要的工藝工段，細分的話可分為原料準備——沸騰氯化——固體雜質除去（純化）——粗四氯化鈦的冷凝——氯化尾氣處理——四氯化鈦的精制——氧化——二氧化鈦表面處理——過濾和干燥——汽流粉碎——產品包裝等11個步驟。

2.1 氯化階段

主要使用沸騰氯化爐（通常用鋼制成，襯有耐火材料并罩有外部水冷套）。高鈦渣或金紅石礦等富鈦料經粉磨后，按照工藝要求將石油焦、氯化鈉和鈦渣等原料配料，進入混合倉攪拌后，使用壓縮空氣風力輸送進入高溫的沸騰氯化爐中；氧化工序返回的氯氣從氯化爐底進入，在1000℃左右的溫度下連續進行氯化反應；經過高溫化學反應、旋風分離和逐級冷凝后，濾除泥漿得到粗制TiO4。TiO4經除礬、蒸餾等工序后，除去四氯化硅等低沸點雜質，得到純度相對較高的精制TiO4。

2.2 氧化工段

主要使用氧化反應器。精制TiO4經蒸發預熱后，與預熱的氧氣、晶型轉化促進劑、成核劑等物質以不同方式輸送至氧化反應器。氧化反應的主反應通常在1350～1850℃進行（氧化反應本身引發溫度在800℃以上），反應生成的TiO2隨反應器出來的氣流在循環氯氣的作用溫度驟降至680℃以下，隨后沿程管路繼續冷卻至190℃，利用分離器和收集器從氯氣在將TiO2分離出來，載經脫氯工序處理后進入下一道工序。

2.3 后處理階段

主要包括打漿、研磨、化學品制備、表面處理、過濾洗滌、噴霧干燥、微粉碎等工序后，出來的TiO2成品通過輸送機進入料倉，然后使用包裝機進行裝袋，最后送往中轉料倉。

3 氯化法生產鈦白粉的安全風險分析及防范措施研究

3.1 氯化階段的中毒、窒息危險有害因素分析

氯化爐雖然采用的優質耐火材料，但其使用壽命也是有限的。氯化階段最初主要采取電加熱獲取反應熱量，反應開始后，氯化反應本身釋放的熱量足以滿足氯化反應的需要，不再需要外部提供熱量。此時若溫度控制不當，則可能出現兩種情況：溫度過低，原料中的TiO2不能充分轉化成TiCl4，沒有反應的氯氣通過氯化爐排出；溫度太高，氯化爐內材料將受高溫融化，氯化爐可能被堵塞。無論哪種情況，在生產裝置中使用的氯氣或液氯，以及氯化反應中生成大量氯化物、酸霧和夾帶的未反應原料粒子在很短時間內釋放出來。如果設備密閉不嚴或未經處理就排放，泄露后對身體造成傷害，易引發中毒事故。

3.2 氧化時高達1000℃左右的氧、一氧化碳、甲苯等都是十分危險的易燃、易爆的物質，易引發火災和爆炸事故。

氧化反應器中同時存在有甲苯、氧、一氧化碳等易燃易爆氣體，若反應容器排氣管堵塞，極易引發輸送管道或反應容器的爆炸。此外由于電氣設備產生故障，操作過程中出現打火或未使用防爆電器，均有可能引發火災或爆炸，因此，電氣設備的防爆也是安全防范的重點。

3.3 觸電危險因素分析

由于氯化法生產鈦白粉設備復雜，在設備使用和操作過程中，因操作不當、設備維護不到位、安全防護設施老化等原因，都有可能導致操作人員觸電的事故發生。引發觸電的危險因素包括電氣絕緣損壞或老化、設備漏電、安全距離不夠（如戶內線路、用電設備及檢修時安全距離等）、電工違章作業、電器質量問題或按照不規范，以及建筑結構五防一通不達標等。

3.4 機械傷害和噪聲危害因素分析

鈦白粉生產過程中，風機、電動機、攪拌機、球磨機等各種機械同時運轉。若設備運行中缺少防護或防護不規范，以及檢修過程中工具使用不當等都有可能造成機械傷害事故。此外，各類機械設備運行時振動會產出的聲音比較大，長期出于此類環境的人員可能會聽力下降，或引起神經衰弱、心血管和消化系統疾病；噪聲還會干擾和影響信息的交流，使操作人員不能清晰收到語音信息，容易造成操作失誤率上升。建議工作人員如果長時間操作的話，可采取消音、吸音處理和采用獨立的隔音房。

3.5 高處墜落危險因素分析

鈦白粉生產裝置中有很多位置較高的操作平臺、斜梯、架空管道等設施，如果在生產操作、檢修作業中，不注意安全管理及自我防護，很容易發生墜落事故，造成人員傷害。因此檢修時，盡量避免上下交叉作業，防止高處落物傷人；必須進行上下交叉作業時，要采取保護措施，同時職工一定要戴好安全帽，防止物體打擊事故及由此造成的高處墜落事故。

參考文獻

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