氯化法钛白粉的生产工艺探究

氯化法钛白粉的生产工艺探究

郑华平

江苏镇钛化工有限公司 江苏镇江  212000

摘要：二氧化钛是目前最好的、不可替代的白色无机化学颜料。二氧化钛的主要原料是钛。我国钛资源十分丰富。但由于我国钛白粉产业起步较晚，与国外同类企业的生产工艺、技术、设备、质量等方面存在一定差距，因此在出口和环境治理方面还存在一定困难。因此，在我国大力推广钛白粉生产新技术是时代发展的必然趋势。目前，钛白粉的生产工艺主要有氯化法和硫酸法两种。因此，本文主要对氯化钛白粉的生产工艺进行具体研究。

关键词：氯化法；钛白粉；生产工艺；探究

氯化钛白粉的生产过程具有连续性、全自动化的特点。与氯化法相比，氯化法制得的二氧化钛具有较好的光敏性和化学性能，并且获取的品质很高。生产成本明显低于硫酸法并且由于废物排放少可以实现无害排放。

1钛白粉生产现状

我国当前工业上生产钛白粉主要有硫酸法和氯化法两种方式。但是由于硫酸工艺三废排放较多并且环境污染严重，产品质量不高，所以硫酸法使用并不普遍。由于全球环境法律法规的日益标准化,氯化法废物排放少，具有环保的特点，所以自1990年代以来，许多在海外投资建设的钛白粉生产设施主要采用氯化法生产钛白粉。近年来，钛白粉企业由于国家环保政策的收紧导致了其环境治理成本需求和限制增加。另外，硫酸法制取的钛白粉在功能和实际应用都不能满足商品市场的需求。因此大力发展和推广使用氯化法制取钛白粉是我国化工创新、产业发展不断现代化的必然结果。需要注意的是氯化法制取过程中会产生氯气（或液氯）。这种副产物具有剧毒和腐蚀性，会导致工作过程充满隐患，易燃易爆，因此生产人员必须严格遵守操作规程按步骤进行。因此，相关人员需要认真学习如何规避氯化法生产钛白粉产生的风险。

2氯化法钛白粉生产工艺流程介绍，氯化法钛白粉生产流程主要分3部分：氯化、氧化和后处理工段。

2.1氯化工段

氯化法生产钛白粉以及海绵钛生产，生产粗TiCl4的工艺流程基本相同。这些主要运用了固定床氯化、熔盐氯化和流化床氯化方法。流化床氯化由钢制成，内衬是耐火材料和水冷夹套，主要设备是流化床氯化炉。在打磨金红石矿或高钛渣等含钛量高的物料后，将部分石油焦加入沸腾床上方的沸腾炉中，在底部加入氧化过程中回收的循环氯气。氯化反应要求在925-1010℃下连续进行。这一步的目的是在此过程TiO2、铁、硅、钒、钙、镁等金属的氧化物会转化为相应的氯化物。首先将氯化亚铁分离出来，然后进一步将沸点氯气提取出来。进一步使用冷四氯化钛喷雾的冷凝功能将低沸点四氯化钛（含四氯化硅和三氯化钒等）提取出来，过滤除去浆液，得到粗四氯化钛。用钒将粗四氯化钛（一般为矿物油）从一堆杂质中分离出，再蒸馏脱除四氯化硅等低沸点杂质，最终得到纯度较高的提纯四氯化钛。

2.2氧化工段

把蒸发并预热的纯化四氯化钛、提前加热的氧气、反应所需的成核剂和晶型转化促进剂以及其他试剂一起加入氧化反应器中。氧化反应的起始温度在800℃以上，初级反应通常在1300～1800℃下进行。将二氧化钛从氯气中分离出来，之后在二氧化钛脱氯后送到后续处理工序进行下一步处理。

2.3后处理部分

下一步处理部分包括锻造、磨削和化学制备等基本工序。,表面处理、过滤清洗、喷雾干燥、微喷粉及成品包装

氧化过程中产生的二氧化钛，将分散剂和淡化水按比例混合打入打浆槽。 将合格的砂浆研磨反应完成后送过滤。

来自表面处理过程的泥浆被泵入吸水槽，叶片过滤器在吸水槽中进行真空过滤。装膜后，叶式过滤器由桥式起重机吊起，放入装有淡化水的洗涤槽中。浆洗。洗涤合格后，桥式起重机将叶式过滤器吊起，卸出卸料槽内的泥浆。通过排气扇干燥后的粉体由输送装置送入细粉碎工序。

来自喷雾干燥过程的粉末通过空气输送系统送到蒸汽粉末前仓。螺旋输送机安装在筒仓下方，将粉末输送到气流粉碎机。 在气流粉碎机的入口处运用移动泵将粉末添加到粉末中。

在气流粉碎机中以中压过热蒸汽为工质，粉碎粉体，将粉体打碎成平均粒径0.3μm左右。气流粉碎机流出的气流进入蒸汽旋流器分离粉体，蒸汽旋流器的排气流进入高温袋式除尘器。分离保留的粉末。 来自高温袋式除尘器的气流经喷水冷却后进入洗涤器。把经过 洗涤后的蒸馏水放入洗涤槽用水冲洗。 离开洗涤器的非冷凝气体通过气液分离器。排气扇排放到大气中。蒸汽旋流器收集的粉末由鼓风机流化。粉体由空气冷却，气流进入冷却旋流器分离粉体。从冷却旋流器出来的气流进入袋式过滤器，然后分离出夹带的粉末。从袋式过滤器流出的气流与夹带的粉末分离。排气扇排放到大气中。冷却旋流器和袋式过滤器收集的粉末进入成品包装过程。

钛白粉在细磨过程中的成品进入螺旋输送机，进入成品料仓。 如果需要，可以使用25kg/袋包装机或1000kg/袋包装机。

3氯化法钛白粉的生产可行性

钛白粉生产对工艺技术和设备材料有严格的要求。现阶段发达国家垄断了氯化钛白粉技术，核心技术难以引进。我国研发能力薄弱，难以在国内广泛应用。其次，氯化钛白粉虽然经济价值较高，但有利于先进技术的快速引进和产品结构的高效控制。我国要想更好地发展工艺技术，还需要钛白粉企业全面掌握工艺流程，解决发达国家氯化生产技术问题，突出我国工艺技术优势。我国钛白粉行业广泛应用于氯化法生产，缺乏合适的机会。拟采用氯化法钛白粉企业应高度重视破化技术。大型氯化法钛白粉生产装置难以实现。

3废渣废水的处理及尾气的综合利用

3.1 残渣和废水处理工艺

氯化钛白粉生产工艺的优点是工艺能耗低、自动化程度高、生产的钛白粉质量较好。但在氯化过程的生产中会产生一定量的残留废物和废水。因此，必须采取有效的方法来减少对环境的污染和破坏。

3.1.1 废渣处理方法

氯化法生产二氧化钛时，会产生氯化废渣和氢氧化物废渣，废渣可通过溶解、中和、压滤分离等处理。具体方法如下：

浆液经换热器冷却后储存在压滤机的储罐中。将浆液泵入压滤机进行过滤。

在污泥过滤的情况下，可以采用分批操作的方式来保证过滤效果。单个泥浆的处理能力可控制在8-15立方米。过滤后的浆液需要第一次用洗涤水洗涤。此时可将耗水量控制在1～5立方米，然后通入加压水，将泥浆滤饼中的水分挤出，再进行二次洗涤。此时用水量可增加到6～13m3。

3.1.2 废水处理工艺

二氧化钛氯化生产过程中产生的废水可采用以下处理方法：

溶液和氯化钙被保留，然后将溶液送至蒸发器进行结晶，回收其中所含的氯化钙二水合物。在后处理的滤芯中产生含盐废水，其中含有一定比例的硫酸钙和二氧化钛。可采用以下工艺处理：先将废水沉淀，然后将废水送入含盐废水。在处理装置中，废水经过反渗透膜处理，使大部分水可用作回路可将一小部分浓缩水引入盆内自然蒸发，使含盐废水得到有效利用。这不仅可以节约水资源。 还要减少过量排放废水对环境的影响。

3.2 废气综合利用

氯化二氧化钛的生产会产生大量废气。 这将对排气系统的运行产生不利影响。为此，对废气进行有效的处理和综合回收尤为必要。具体使用思路如下： 可增设一个浸出塔，主要处理二氧化钛。新建浸出塔后，可与原两塔形成三塔氯化残气浸出工艺。

4总结

氯化钛白粉虽然具有较高的盈利能力，但目前，技术更新换代较快，产品结构的调整教育频繁，因此需要紧跟技术潮流。因此，当国内钛白粉经营者真正掌握高科技工艺时，可以发挥氯化法的特定作用。

参考文献

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作者简介：郑华平，女，江苏泰州人，江苏镇钛化工有限公司研发中心主任，公司副总工程师，学士，2004年毕业于南京工业大学化学工程与工艺专业。