四氯化鈦生產工藝分析

馬 超

（寶鈦華神鈦業有限公司，遼寧 錦州 121000）

四氯化鈦是當前生產行業中重要的原材料，其在材料制造方面具有重要的促進作用，因此在四氯化鈦的生產過程中，其規模不斷擴大，并且在越來越多的行業中都得到了廣泛的應用。想要保證四氯化鈦的生產數量以及質量，進而需要四氯化鈦行業有序運轉，需要對四氯化鈦的生產工藝進行探究。

1 四氯化鈦的生產現狀

1.1 國內現狀

我國現今的四氯化鈦生產過程中會采用固定的巖礦來作為四氯化鈦生產的原材料，并且在四氯化鈦的生產過程中會使用到四氯化鈦燃燒爐。我國生產過程中采用的燃燒爐并不具備篩板，能夠有效幫助原材料順利地通過入口進入到爐內，在生產過程中，會使用高溫將原材料進行提煉，并在過程中排出產生的廢氣以及生產中剩余的四氯化鈦殘渣，最終輸出完好的四氯化鈦。這種方式能夠保證生產過程中不會出現篩板堵塞的現象，但是會導致產生的廢料較多，對原材料的利用率相對較低。

1.2 國外現狀

國外在四氯化鈦的生產方面開始注重對于四氯化鈦的生產效率以及生產質量的提升。其使用的是篩板布氣的方式來進行生產，并且在四氯化鈦的生產過程中向其中加入了對于相應的四氯化鈦的燃燒自控方式，可以有效地控制四氯化鈦的生產原材料的放置數量。其在對于四氯化鈦的純度控制方面起到的作用較好，可以降低四氯化鈦生產過程中的損耗，促進四氯化鈦的生產效率，提升原材料生產利用率。

2 四氯化鈦的生產問題

2.1 爐型較小

當前我國的四氯化鈦的生產過程中，受到限制的主要因素就是我國的生產燃燒爐的爐型較小，這導致四氯化鈦一次性生產的量難以滿足行業的需求，四氯化鈦的生產效率相對較低。我國平均的四氯化鈦生產燃燒爐的爐型在生產方面僅能滿足4 500 t/a的生產量，這對于四氯化鈦的生產來說遠遠不能滿足需求，因此需要加強四氯化鈦的生產數量，提升四氯化鈦的燃燒爐的爐型大小。

2.2 塵渣處理不到位

在四氯化鈦的生產過程中，會產生廢氣以及塵渣，需要將這部分塵渣進行清理以及回收才能保證四氯化鈦中對環境的保護。但是在實際的塵渣氣體處理排放中，大多會直接將塵渣排入到處理裝置中進行處理，之后根據相應的四氯化鈦塵渣處理反應對其進行清理，但是在過程中很容易造成沖洗槽的堵塞，這會嚴重影響裝置對塵渣的處理效率。而且還會導致部分塵渣在生產出來之后無法得到有效處理就直接排放，并不利于四氯化鈦的綠色生產。

2.3 系統處理不到位

在四氯化鈦生產過程中，我國對于實際的生產處理方面的效果并不理想。在生產中會經常產出廢水以及廢氣，但是在處理這些廢水廢氣的過程中，部分系統的處理效果并不能夠達到合格的標準。絕大部分的廢水廢氣在處理之后都不能實現有效地凈化，導致絕大部分的廢水廢氣在生產之后只能廢棄，不能在凈化后重新進行循環，不利于四氯化鈦生產的循環利用，對于環境也會造成不良影響。

3 四氯化鈦的生產工藝

3.1 沸騰化氯

沸騰化氯是經常使用的一種四氯化鈦的生產方式，在沸騰化氯的生產過程中，會將含有鈦的物質作為原料。在實際的生產過程中，其會將氯氣作為主要的反應原材料之一注入到燃燒爐內，之后將原料注入，并加入石油焦。在燃燒的過程中，氯氣是氣體形式，其會懸浮在燃燒爐的內部，并且會與含鈦的原材料之間發生反應。在高溫下，氯氣在反應過程中會逐漸出現沸騰的現象，這會讓爐內的各個原材料之間進行全面充分地接觸與反應，加快生產效率，提高生產質量。在這種方式下，四氯化鈦的生產效率較高，能夠保證最終產出的四氯化鈦的純度與生產量較高，并且可以極大地減少生產后出現的廢渣，是目前比較受歡迎的一種生產工藝。

但是在實際的生產中，沸騰化氯的方法仍然存在一些問題需要改進。在四氯化沸騰化氯的過程中，其需要定時排出塵渣，但是在排渣期間是不能進行生產活動的。因此在實際的四氯化鈦生產過程中，這就會導致沸騰化氯的生產效率受到一定的影響。在實際的四氯化鈦生產過程中，對于其產生的相應的塵渣以及泥漿，一般會采用水沖洗的方式來進行清理。但是這種方式很容易造成在四氯化鈦的塵渣以及廢水廢氣的處理過程中造成環境污染，因此需要對該種方式進行優化與控制，爭取降低四氯化鈦生產對于環境方面的影響。

3.2 熔鹽化氯

熔鹽化氯四氯化鈦的生產方式也是四氯化鈦生產中常見的一種工藝，其主要的特點就是能夠對部分含有較多雜質的原材料進行生產。其可以將鈦渣以及石油焦與原材料放進燃燒爐中進行反應，在爐中，氯氣會與材料中的熔鹽物質相互反應，進而促進氯氣與材料之間的反應速率，幫助其實現了對于四氯化鈦的有效生產，實現了對部分雜質較多的原材料的利用。但是在該種工藝的生產條件下，其實際的生產工藝并不能完全符合現今的四氯化鈦生產的需求，因為該種生產方式下生產的成品是粗四氯化鈦，在質量上有一定限制。而且其生產工藝普及性不高，因此在實際的操作中，其生產的爐內容量過小，這導致熔鹽化氯工藝的生產實操性仍然有待提高。

3.3 配料工藝

在四氯化鈦生產過程中，想要促進其生產質量的提升，就需要將四氯化鈦的生產原材料的質量提升上來，并對四氯化鈦的原材料進行合理處理。在四氯化鈦的生產過程中，氯氣作為主要的材料之一，一般情況下都能夠保證其有效地供應。在含鈦的物質原材料的搜索中，由于一般情況下進行四氯化鈦生產，含鈦的物質在理論上都可以作為其生產的原材料。但是在具體選擇的過程中，需要控制其內部雜質的含量。由于大部分含鈦原材料中都含有一定的鈣元素以及鎂元素，這種元素最終會影響到四氯化鈦的生產效率以及生產質量。因此在選擇含鈦材料的過程中，需要考慮到相應的含鈦原料的雜質含量以提高四氯化鈦生產過程中的生產效率。在配料工藝中，最重要的一個特性就是材料的顆粒特性，該種特性能夠體現出材料的顆粒直徑大小，材料的顆粒性對于四氯化鈦生產具有重要的影響作用。在四氯化鈦生產過程中，如果其材料的顆粒性相對較大，就會在材料生產中出現顆粒生產速率較快的現象。如果材料的顆粒性不足，其在四氯化鈦的生產中對于其他材料的反應速率就會下降，進而導致四氯化鈦的生產出現問題，導致其生產效率出現下降趨勢。因此在進行配料的過程中，需要控制好材料的顆粒性。在四氯化鈦的生產過程中，一般會采用0.1~0.2 mm大小的顆粒進行生產，該顆粒大小區間內的顆粒可以有效地促進四氯化鈦的生產速率提升，進而在配料方面實現對于四氯化鈦生產效率的促進。

在生產之前，需要將石油焦晾曬干，保證其表面的潔凈以及干燥，而鈦原料需要被打碎與石油焦充分混合后才能被送入到爐內進行生產，以保證在生產過程中其能夠與氯氣以及其他材料進行充分混合，進而保證四氯化鈦的生產質量。

3.4 余熱節能工藝

在四氯化鈦生產過程中，會產生大量的熱能以及蒸汽，一般情況下，該部分蒸汽在產出之后就會消散在空氣中，并未得到有效的利用。但是近年來國家倡導綠色生產的理念影響下，需要對蒸汽的余熱循環利用進行探究。在產出的蒸汽中，一般蒸汽可以達到150 ℃左右，其熱能足夠驅動生產過程，因此在蒸汽余熱的使用中，主要針對蒸汽余熱使用方面進行設計，最先需要將蒸汽余熱使用在四氯化鈦生產方面，由于在四氯化鈦生產過程中，其會使用1 000 ℃左右的高溫來促進材料之間互相成型，但是在生產出之后，四氯化鈦的溫度會逐漸降低。這時可以使用蒸汽的余熱將其溫度保持在65℃左右，能夠保證其有效存放。

而且在四氯化鈦的廠房中設置相應的余熱換熱器，能夠有效地保證四氯化鈦廠房中其他設備的供暖性能，在廠房的運行中，蒸汽余熱可以在經過換熱之后將熱量傳遞到廠房的循環水系統中，以此來節省廠房的循環水成本。并且在四氯化鈦的生產中，其需要使用到液氯來進行汽化，并將氯氣輸入到燃燒爐內，在蒸氣余熱的作用下，其可以代替原本的新蒸汽來作為液氯的收集途徑以及循環水的補充。保證液氯在四氯化鈦的生產過程中可以不斷保持形態穩定，并且還可以節省大量的循環水的使用量，降低四氯化鈦生產過程中的成本以及能源消耗，進而促進四氯化鈦的生產進步。

3.5 除釩工藝

除釩是四氯化鈦生產過程中的重要部分，目前在我國四氯化鈦的生產過程中，除釩技術的使用主要分為礦物油除釩、銅絲除釩以及鋁粉除釩幾種方式。在礦物除釩的方式中，其主要是通過礦物之間的反應來實現除釩的效果，在礦物油除釩的操作中，其在實際操作中具有簡便性，并且所用的成本較小，是比較常見的一種除釩方式。在銅絲除釩的過程中，其能夠保證最終的四氯化鈦的除釩效果較好，但是在實際的應用過程中，銅絲除釩方法的效率不足，并且銅絲除釩的過程中會產生部分有害物難以進行清潔，不利于對環境保護，該方法的使用頻率相對較少。鋁粉除釩工藝比較適合實際，其在實際操作中可以保證不對環境造成影響，并且在生產效率以及生產質量方面具有較好的作用。但是其投資較大，需要企業方面加強成本投資，是現今使用比較頻繁的一種四氯化鈦除釩工藝。

4 四氯化鈦生產未來發展趨勢

4.1 富鈦料

在四氯化鈦的制造過程中，最常見的就是富鈦料的使用，其在四氯化鈦的生產過程中占據重要的地位，因此在未來的四氯化鈦發展過程中，需要對富鈦料的使用進行探究。在四氯化鈦的生產過程中，一般使用的富鈦料都是天然形成，其內部含有鈣鎂雜質，這種富鈦料的使用不利于四氯化鈦的生產效率提升。因此在發展過程中，應該將富鈦料提前進行處理與精煉，使其內部的雜質減少，促進其在四氯化鈦制作過程中的有效應用。富鈦料的除雜工作中，將原材料進行精煉是比較常見的一種方式，但是在富鈦料的除雜中，還需要注意除雜原料的使用。由于除雜不僅需要高溫精煉，還需要加入金紅石以促進其雜質的去除速率。但是金紅石的生產量相對不足，難以滿足四氯化鈦生產中富鈦料的雜質去除需求。為了保證四氯化鈦生產的穩定性，我國開始使用鹽酸作為原料來制造金紅石。以對相應的富鈦料進行除雜。這種方式可以有效地擴大四氯化鈦生產中富鈦料的去除效率。同時還需要擴大金紅石的引進，向國外具有較多金紅石的國家進口金紅石，以保證在四氯化鈦的生產過程中，富鈦料的除雜工作能夠滿足其實際的生產需求。

4.2 廢氣處理新技術

在四氯化鈦生產過程中，并不能實現原材料的完全燃盡與完全融合，因此在生產過程中，會不可避免地出現四氯化鈦生產中的廢氣，這需要工作人員對其中生產出的廢氣進行處理，以免其污染環境。在處理過程中，需要將廢氣進行過濾以及洗滌。在現今的廢氣處理中，由于洗滌技術并不先進，導致四氯化鈦的廢氣在實際的處理過程中并不能實現良好的環境保護，并且其廢氣處理效率也并不高。可以在未來發展中將廢氣處理進行多次循環，最先將廢氣輸送進廢氣的洗滌塔中，將其與洗滌塔中的蒸汽以及鹽酸進行混合處理。之后進行二次洗滌的過程中，需要將廢氣中被洗出的有害物質進行回收，可以將其進行處理后重新作為原材料重新送進四氯化鈦的生產過程中，進而有效地利用廢氣的回收處理殘渣，避免其排放出去造成環境污染。

4.3 除釩技術創新

在現今的除釩工藝中，比較常見的是銅絲除釩、礦物油除釩以及鋁粉除釩三種方式。這三種方式在使用過程中有其實際的優勢，最具有優勢并且使用范圍較廣的方式就是鋁粉除釩，這種方式能夠有效地實現除釩，并且在實際的操作過程中并不會導致環境污染，是比較常見的一種除釩方式。但是在鋁粉除釩的過程中，由于其造價相對較高，并且鋁粉性質相對比較活躍，很容易在實際的除釩過程中出現爆炸的情況，對于生產過程的安全性有一定的影響，需要國家方面在鋁粉除釩的基礎上對其進行改進。

5 結論

四氯化鈦生產工藝涉及到多個方面，并且其生產對于我國的制造業以及部分生產行業有著重要影響。在四氯化鈦的生產過程中，需要對四氯化鈦生產過程中的原材料以及化氯工藝進行控制，優化除釩手段以及廢氣處理手段，進而實現對于四氯化鈦的有效生產，為我國的生產提供有效的材料供應。