氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济探究

苗委然

（龙蟒佰利联集团股份有限公司，河南焦作 454191）

在当前制造二氧化钛的众多方法之中，硫酸法和氯化法是其中最为常见的两种制造方法。硫酸法是利用硫酸来将钛矿分解成为对应的TiOSO4，之后再将其进行净化和浓缩，得到TiO2·H2O，之后再对其进行洗涤、过滤和煅烧之后就可以得到对应的产品，但是得到的产品还需要对其表面进行一定的加工和处理才能够最终得到金红石产品。该方法虽然原材料来源广泛、品位要求低以及生产技术较容易理解，但是在实际操作时对于操作的要求较为高，因此操作起来会存在一定的局限。采用氯化法可以有效解决此类问题，可以具备更为简短的生产流程，同时三废排放情况少，但是相对的生产技术难度较高。

1 氯化法钛白粉生产工艺流程

在实际的钛白粉操作流程中，氯化法是常见的一种生产方法，在利用该技术生产对应的钛白粉时，工作人员需要将其生产流程分成对应的三个阶段：分别为氯化、氧化以及后处理工段。在不同的流程需要采取对应不同的操作，并且同时还需要把握操作的精度和准度，这样才能够有效提高最终得到的钛白粉的质量，也能够加强其中的经济效益。

1.1 氯化工段

首先就是对应的氯化工段，在氯化工段中有一个非常重要的因素就是粗TiCl4的制取，但是无论是在氯化法钛白生产还是海绵钛生产过程中，这种物品的制取工艺相对来说没有较大的区别，基本上都是通过三种技术来进行获取：分别为固定床氯化、熔盐氯化以及流化床氯化技术。但是根据实际情况的不同，三种技术各自适用的情况也相对不同，在目前我国社会中，传统的固定床氯化技术已经遭到了淘汰，因为其已经不能满足当前社会对于钛白粉的需求。而熔盐氯化的技术目前应用于我国的攀钢集团锦州钛业公司中，因此对于这种技术无法有效进行研究。而流化床氯化技术则是多被应用于国外的技术之中，目前我国对于该技术的研究尚还处于初级阶段。

本文也就从流化床氯化技术入手进行分析，在开展流化床氯化技术之前，首先准备氯化过程中需要使用到的仪器。在实际的操作过程中，流化床氯化技术是通过沸腾氯化炉来进行操作，沸腾氯化炉一般都是由钢作为材质进行打造，并且同时还需要具备耐火材料以及外部水冷套。若是缺少其中一种就很有可能导致在氯化过程中出现设备损坏的情况。之后就是需要将金红石矿或者高钛渣等内部含有大量钛料的材料进行打磨成粉，同时伴随着一定比例的石油焦一起从沸腾层的上方加入沸腾炉之中。氧化工序中循环返回的氯气则是从沸腾炉的底部加入其中，一般来说氯化反应的环境温度都是保持在925～1 010℃，金属氧化物能够在这样的环境下被转换成为对应的氯化物，伴随着气体一起离开氯化炉。在经过反应之后得到的气体会通过旋风分离器，将其中存在的固体粉尘和不挥发的氯化物进行分离，经过分离得到的氯化物就可以采取冷却冷凝的方式进行分离，分离的具体流程是先分离亚铁的氯化物；其次分离中沸点的三氯化铁，然后再采取冷四氯化钛喷淋之类的方式，对其进行冷凝从而收集其中的低沸点四氯化钛，再经过过滤以及泥浆处理之后就能够得到粗制的四氯化钛。而粗制的四氯化钛转变成为精制的四氯化钛则还是需要经过一定的除矾和蒸馏。

1.2 氧化工段

在经过了氯化工段之后最终得到的精制四氯化钛，还需要经过一定的氧化才能够最终得到对应的二氧化钛。在这样的一个操作流程中，工作人员需要将之前得到的精制四氯化钛，以及氧气和成核剂等一系列反应物共同加入反应器之中，加入反应器之后，还需要对其工作的环境温度进行调节和提高，一般来说，工作的环境温度应当保持在800℃以上，而主要的反应流程的环境温度应当保持在1 300-1 800℃，在这样的环境温度中进行工作才能够更进一步地发挥氧化工段的效果和作用。反应器中出来的气流需要利用低温的循环氯气来将其骤冷至700℃以下，再利用管路冷却到200℃，这时候的氯气中就会存在一定量的二氧化钛，需要通过旋风分离器以及布袋收集器将二氧化钛进行分离并且通过脱氯处理将其收集，从而进入到后处理工段中。

1.3 后处理工段

（1）进行打浆操作，该操作过程中需要将之前收集得到的二氧化钛粉料送入到对应的打浆槽中，之后再将分散剂和脱盐水按照一定的比例和计量分别加入打浆槽之中，再对其进行对应的打浆操作，最终得到合格的浆液送入到下一个工序中。

（2）研磨工序，在该工序中，合格的浆料需要进入到砂磨机进料槽中进行分散，之后再将其送入到砂磨机进行研磨，研磨最终得到的颗粒应当小于1μm。打磨过后的浆料再进入到磨后贮槽中进行分级，粗料返回砂磨机，而细料则进入下一步工序。

（3）需要对研磨工序中得到的浆料进行计量之后送入到对应的表面处理罐之中，处理后就可以送往过滤工序。

（4）将之前表面处理得到的浆料送入吸片槽中，叶滤机在吸片槽内能够对浆料进行吸滤。完成吸滤之后就能够将叶滤机放入充满脱盐水的水洗槽之中进行洗涤，得到洗涤之后的浆料就可以卸入到卸料槽中。之后还需要对其进行一定的干燥处理，使其成为干燥的浆料，进一步利用气流粉碎机将其粉碎，最终粉碎得到的粒径应当保持在0.3μm左右。得到的微粒需要通过蒸汽旋风进行吸收，并且将其送往对应的空气风机之中，粉料在空气风机之内会得到冷却，物流进入冷却旋风从而分离出粉料，袋滤器再对其进行二次分离，从而最终得到的颗粒经过排风机排入到大气之中，从而进入到最后一个包装的工序中。

（5）包装工序，在对TiO2成品进行包装的时候需要将其放置到螺旋输送机中，螺旋输送机会将颗粒送入成品料仓，根据其包装容量的不同来分成不同的包装机，从而完成对应的包装工序。

2 流化床氯化法技术经济评价

2.1 基础数据

产品方案以及建设规模要求在年产金红石钛白粉10万t，32%盐酸23 500t，9%次氯酸钠为7 170t。整体项目的经济投入为22 500万元，其中自备的资金大约占据30%左右，其余为银行贷款。按照当前市场的行情以及产品的价格来进行初步预算和估计，年产值最终能够得到220 530.55万元的收入。在长时间的设备使用中需要对设备进行维护，维护的成本预计在21 600万元左右。除开设备维护成本之外还有对应的人力成本，按照人均工资以及福利费用来进行初步计算，年人力成本大约保持在4 176万元左右。除此之外还有一系列财务费用、增值税、维护建设税以及企业所得税等，根据初步的计算和分析将其可以统一预估在年费用为41 260.115万元左右。

2.2 生产成本分析

在进行氯化法钛白粉的生产流程中，其主要产生经济消耗的环节来源于原辅料以及公用工程消耗、人工等几项项目中。因此在进行成本的预算时需要将这些内容一起进行计算，主要的消耗内容成本如表1所示。

目前吨钛白粉的成本大约在9 012.624元左右，其中原辅料为7 276.224元，公用工程成本为1 736.4元；那么在当前100kt/a的基础上进行钛白粉的制造，全年的成本预计在90 126.24万元左右，外购原辅料72 762.24万元左右，而公用工程则在17 364万元左右。如表2所示。

表1 主要原辅料及公用工程消耗定额

表2 年总成本费用

在这样的情况下对净利润进行计算，最终可以得到净利润在47526.16万元左右，税后投资回收期大约在6.73a左右，而投资的利润率则是达到了21.12%左右。

3 结束语

总而言之，在当前社会中钛白粉是一种非常重要的物品，其能够广泛地应用于各个行业之中，为了能够加强其制造的质量和效率，工作人员就可以通过氯化法来进行制造。但是由于其存在较高的技术难度，因此本文就对其中的操作流程进行了分析，希望能够帮助到有需要的人。