氯化法鈦白粉生產工藝及產污環節研究

＊齊滿富

（龍佰集團 河南 454150）

鈦白粉就是指二氧化鈦，形態結構為白色粉末，屬于極為重要的無機化工原料。在同等白色原料中，鈦白粉的密度更小，顏料體積高，同時具備半導體性能，穩定性更強。當前工業在生產鈦白粉時主要分為兩種工藝，一種為硫酸法，另一種為氯化法，通過對兩種方法的對比，氯化法的優勢更為明顯，是當前我國企業常用的生產工藝之一。而企業在生產鈦白粉時，也應當始終秉持著綠色節能理念，在綠色發展工藝的使用下，提高鈦白粉生產的節能性，通過對產污環節的分析，降低氯化法對環境的污染。

1.鈦白粉使用重要性及產污環節處理的重要意義

鈦白粉對涂料工業的發展起到了重要的推動意義，應用鈦白粉所制作出的涂料色彩更為鮮艷，且具有較高的覆蓋性及著色度，在顏料用量方面也更加節省，能夠維護介質的物理穩定，也能夠有效提升漆膜的強度以及附著力，在鈦白粉的作用下，漆膜產生裂紋的幾率較小，同時又能夠有效防止紫外線與水分的侵擾，延長其使用壽命。當前塑料工業中也經常應用到鈦白粉，使得塑料制品的綜合性能更加良好，且具有較高的耐熱性及抗光性，進而延長塑料制品的使用壽命，同時也能夠有效降低生產成本。在造紙業中也會常常用到鈦白粉，鈦白粉會作為填充料，加入到紙張生產中，尤其是在高級紙張制作中，能夠使得紙張保持良好的光澤度。此外，在油墨生產中也會應用鈦白粉，使得油墨不易變色，增強其著色度與濕潤度。在化妝品生產中，粉質類化妝品幾乎都會添加鈦白粉，鈦白粉自身無毒能夠有效降低皮膚的油膩感，使得皮膚更加通透，提高妝感效果。

鈦白粉化學性能更穩定，耐熱性能高，高質量的鈦白粉在社會生產中有重要作用。氯化法生產鈦白粉的工藝屬于清潔工藝之一，是未來鈦白粉生產的主要方向，但氯化法也會帶來一定的污染，而且這些污染也會對人體有所侵害，因此應當嚴格控制鈦白粉生產的產污環節，通過嚴格把關，科學處理生產過程中形成的污水廢氣，實現無污染生產。通過對污水的有效處理，能夠維護當地的水質質量，起到美化生態環境的作用，提高居民的生活水平，踐行可持續發展理念，進而為企業的可持續發展奠定良好基礎。

2.鈦白粉兩種生產工藝對比

(1)硫酸法

硫酸法生產鈦白粉需要用到的原料包括硫酸與鈦精礦，具體生產環節就是在鈦精礦中加入硫酸溶液，使其發生化學反應而后生成硫酸亞鈦。在生產反應結束，則需要進行后續的提純處理，過濾掉溶液中的不溶性物質，隨后應用真空結晶去除溶液中七水硫酸亞鐵。在完成提純處理工序后，需要利用水解方式將其轉化為偏鈦酸，并去除其中的礦物鹽類物質。最后，加熱溶液，蒸發其中的水分，提取出二氧化鈦的形態為晶狀體。此種方法的優勢在于能夠生產出銳鈦型產品，企業生產原料價格低廉，生產技術已經趨于成熟，但要用到的生產設備較為簡便，整個反應過程可控；缺點在于所產生的廢物量較大，需要較高能源消耗，與氯化法相比，最終生產出的鈦白粉純度較低，使用過的硫酸無法進行回收利用。

(2)氯化法

使用氯化法生產鈦白粉，主要應用到的原料包括高鈦渣以及石油焦。具體生產環節中將石油焦作為反應還原劑，而在高溫的作用下，高鈦渣會出現氯化反應，形成四氯化鈦，隨著高溫的不斷作用，四氯化鈦生成二氧化鈦，而后在進行精制處理即可。此種方法優勢在于生產流程短，適合批量化生產中，且生產出的鈦白粉質量高，不需要較高能耗，產生的氯氣可以回收再利用，對環境造成的污染小。缺點在于氧化反應過快，設備很容易出現堵塞的情況，生產成本稍高，需要原材料符合質量需求。

3.氯化法鈦白粉生產工藝探究

通過對兩種生產工藝的對比，也可以發現氯化法能耗更低，且更適用于連續化生產中，對環境的影響小，所以更符合工業生產的需求。當前氯化法生產鈦白粉工藝流程主要包括氯化反應、氧化反應以及還原處理三個階段。

(1)生產工藝原理及流程

①氯化配料階段

在進行氯化反應前，應當根據生產配置比例，將已經提濃過的高鈦渣與石油焦放置在輸送機中。將二者充分混合后送至流化器，通過風送法對其完成收塵處理，處理完成后的原料則送至緩和料倉，開始準備進行氯化反應。在配料階段粉碎高鈦渣與石油焦過程中可以應用粉塵回收系統，利用排風措施將粉碎后的原料從收塵器排放到空氣中。

②氯化反應階段

在完成配料階段的工作之后，高鈦渣與石油焦會被放置到氯化爐中產生氯化反應。氯化反應中的氯氣主要來源于氧化反應，同時也會在反應過程中相應的補充氯氣，屬于混合原料的一種。在氯化反應進行過程中，會相應的釋放熱量，在確保熱量能夠支持氯化反應進行后，就可以停止加熱操作。當氯化反應結束以后，可向氯化爐內加入四氯化鈦以及鈦渣組合成的泥漿，這兩類組成泥漿主要來源于精制階段，屬于回收再利用。在回收四氯化鈦過程中，首先應當降溫處理熱氣流，而后使用分離器對其進行分離提取。在分離過程中能夠有效提取出其中的納鎂鐵雜質，然后在分離器頂端釋放出四氯化鈦，并使用冷凝器冷卻處理氣體。在氣體冷卻之后，四氯化鈦則會轉化為液態形式，隨后在精制階段完成對四氯化鈦的除釩處理。將三級冷凝器中的氯化氣體從頂端排放之后，隨后需要將其送至尾氣處理環節，進一步處理其中包含的一氧化碳、氯氣、鹽酸、二氧化鈦以及極少量的四氧化鈦。在結束氯化反應后會產生落差的固體廢物，這些廢物主要包括鐵、釩、硅等氯化物，也包括并未發生反應的礦粉、碳粉物質。在處理固體廢渣時，可以采用石灰水對其進行沖洗，四氧化鈦在水解反應中會形成鹽酸氣體。其中的氯化不凝氣體則會進行下一步處理。

③精制處理階段

在完成氯化反應過程后，化學礦物油則會與液體狀的粗氯化鈦按照固定比例放置到反應容器中，準備進行除釩精制處理。在反應過程中應當科學控制反應中的溫度與壓力，使得礦物油能夠與粗氯化鈦進行充分反應，以此生成二氯化鈦。二氯化鈦經過反應后，具有不溶性的特點，在反應結束以后，四氯化鈦在蒸發作用下則會轉換為氣體形態，而后以氣體的形式進入到蒸餾塔中。蒸餾塔則會在頂部將四氯化鈦氣體排出，并利用冷凝器對其進行冷凝處理，形成精制狀態的四氯化鈦。隨后對其采取除釩處理，所產生的廢棄釩渣，則將其送回氯化階段，進而實現對四氯化鈦的回收。

④氧化處理階段

在完成精制處理階段后，形成的精制四氯化鈦則要將其放置到預熱器之中。而后對其進行間接加熱處理，所產生的四氯化鈦氣體經過預熱處理后，則會被送至氯化鋁反應發生器中，然后再向發生器中加入精準計量后的氯氣與鋁粉，使得二者之間能夠充分發生化合反應。氯氣與鋁粉經過化合反應后會生成氯化鋁，且在反應過程中會產生熱量，進而實現對四氯化鈦的預熱處理，隨后將四氯化鈦以及氯化鋁放置到氧化裝置中，準備進行氧化反應。在燃料油的間接加熱過程中，向燃燒器中加入氧氣，然后通過甲苯燃燒實現對氧氣的加熱處理，進而滿足氧化反應發生的條件。氧氣在經過加熱處理后，則會被放置到氧化反應器中，與加熱處理完成后的四氯化鈦發生反應，最終形成二氧化鈦以及氯氣。此時二氧化鈦為氣體形式，漂浮在尾氣中，因此需要通過冷卻處理，將氣體狀態的二氯化鈦轉化為固態的二氯化鈦，并使用布袋過濾器完成收集。為了防止二氧化鈦在冷卻過程中與反應器出現粘壁現象，應當在氧化反應器冷卻過程中加入氯化鈉晶體。在反應結束后所產生的氯氣，則會被放置氯化反應階段，對其進行回收再利用。產生的二氧化鈦則將其放置到打漿槽中，并使用脫鹽水完成處理，在完成打漿與脫氯后，則準備二氧化鈦的最后處理工作。在氧化反應過程中會出現脫氯廢氣，需要將此類廢氣送至尾氣處理系統之中完成處理，減少對環境的污染與破壞。在進行預熱處理過程中，對四氧化鈦以及氧氣所采取的加熱處理原料為低硫燃料油，這時所產生的主要污染物為二氧化硫，那么也需要采取相應的處理方式對其進行回收處理。

⑤后處理階段

在完成氧化反應之后，二氧化鈦成品隨之形成，而后則需要進行后處理。后處理階段的主要工作內容就是分散加濕打磨二氧化鈦，包括處理產品表面，通過洗滌過濾、加熱干燥、細磨處理等多個環節，完成對二氧化鈦成品的包裝。在完成氧化反應后的二氧化鈦也需要與分散劑按照固定比例送至料漿罐之中，并將其攪拌分散，經過分散處理這一流程之后，需要使用研磨機對二氧化鈦料漿中進行研磨處理程序，使其中的粗整顆粒能夠被去除，使得二氧化鈦料漿符合標準。隨后將其泵送至表面處理罐之中，完成表面處理。在具體處理過程中，在表面處理助劑的作用下，能夠實現二氧化鈦料漿的精細化處理，合理控制處理條件，而后生成不同種類的鈦白粉。在完成對二氧化鈦料漿的表面處理工作之后，需要將料漿泵送至過濾機器之中，通過洗滌完成對雜質的處理與過濾。在洗滌流程后，會形成二氧化鈦濾餅，將其送至到氣流粉碎機中準備進行處理。在過熱蒸汽的條件下，通過超微粉處理方式處理二氧化鈦粒子，將其與蒸汽共同放置到過濾器之中。最后使用冷卻器冷卻處理二氧化鈦，形成二氧化鈦粒子，將其放入到成品料倉過程完成包裝處理。后處理階段所產生的污染物主要為干燥氣以及氣粉機尾氣中形成的二氧化鈦粉塵，通過洗滌過濾，將二氧化鈦粉塵形成粉塵廢水，而后回收再利用其中的SS和鹽物質。

(2)氯化法生產工藝要點

隨著企業對氯化法生產工藝的不斷探索與創新，針對鈦白粉的生產已經形成了一套高效且合理的生產工藝。在生產鈦白粉的過程中，雖然每個企業所選擇的生產方法都存在一定的差異，但就整體情況來看，大致工藝流程基本相符，需遵循相應的生產要點。首先，需要確保氯化鈉所使用的生產原料質量，在鈦白粉的生產工藝中，應控制好各原料質量。而在配料處理環節應當通過干燥處理的方式，將原料水分控制在最低水平，在確保原料足夠干燥后，將其放置在氯化爐中，準備進行氯化反應。在完成氯化反應后，氣體氯化物的處理需要采取冷卻處理方式，具體處理方式需要結合處理需求而展開。如果氯化物的沸點和熔點過高，那么則應當先對其進行分離；如果氯化物的沸點較低，那么則可以選擇冷凝處理，直接分離即可。對于液態形式的氯化物，首先應當過濾處理溶液中的雜質，以免雜質影響最終的成品質量。

4.氯化法鈦白粉產污環節研究

氯化法使用過程中常見的污染物包括廢水、廢氣、固體廢物。在不同氯化法的處理階段中，所形成的污染廢物之間存在一定的差距。污染氣體的形成主要包括：原料在破碎階段會產生一些污染氣體與粉塵，而在進行氯化反應階段時，粉塵會形成氯氣，而氯化氫與二氧化硫都屬于污染氣體；在四氯化鈦進行預加熱處理、氧化反應階段以及干燥階段都會產生污染環境的粉塵及廢氣，而且屬于連續產生的廢氣，所以要對這些階段采取針對性的廢氣處理方式。而在氯化階段及洗滌階段，需要對反應物進行清洗，那么則會產生污水。廢水的形成方式大多數是以階段性為主，只有在洗滌階段會產生連續性廢水，因此要及時將廢水送到污水處理廠完成處理。除此之外，在使用氯化法生產鈦白粉過程中，也會出現固體污染物，這些固體污染物主要是在氯化階段所形成，主要構成為氯化物、未發生反應的石油焦、重金屬等；而在氧化階段也會產生金屬氧化物與重金屬，這些固體廢物都需要送到專門的處理機構完成處理，以此降低對生態環境的影響。

5.鈦白粉節能減耗基本措施

在化工生產過程中，需要不斷完善生產技術，以此推動企業的可持續發展。在使用氯化法生產鈦白粉過程中，需要消耗大量的能源，為了減少能源過度消耗問題的發生，那么化工企業在生產過程中，就可以利用阻垢劑解決這一難題。化工企業在生產過程中通過使用機電傳輸設備，能夠有效保障生產效率及效果。但由于化工生產離不開化學反應，因此會對機電設備產生一定的腐蝕，隨著對設備使用期限的不斷延長，腐蝕問題及污垢附著問題都會逐漸加劇，進而在一定程度上影響了機電設備的實際性能。另外在生產過程中，只有確保生產流程的合理性，才能夠提高企業生產效率，保證最終經濟效益。但就企業的實際資源管理工作情況來看，還存在一定的缺陷，因此作為化工企業，在經營中應對資源的利用情況，設立相應的管理機制，充分保障能源的利用率，減少過度消耗問題的發生，踐行節能生產理念，實現化工企業的可持續發展。

6.結束語

綜上所述，鈦白粉作為當前最為常見的化工原料之一，在多個行業中都有所應用。為了滿足市場對鈦白粉的需求，化工企業就應當積極完善鈦白粉的生產工藝流程，提高生產質量。當前氯化法在鈦白粉生產中最為常見，能夠有效提高生產效率，保證產品質量，而產生相應的能源消耗較低。但在氯化階段與氧化階段，仍然會產生污染物，這就需要企業采取相應的處理方式，以免破壞生態環境。而企業在生產鈦白粉過程中，也應當將節能消耗落實到各個生產環節之中，作為工作人員，務必要樹立節能減排的生產觀念，通過對節能技術的使用以及廢棄物監管制度的不斷落實，降低污染物對環境的破壞，響應國家綠色生產理念的號召，堅守國家經濟發展政策，助力企業在市場中長久發展，實現可持續發展目標。