氯化法鈦白粉的生產(chǎn)工藝與技術(shù)經(jīng)濟(jì)探究

苗委然

（龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司，河南焦作 454191）

在當(dāng)前制造二氧化鈦的眾多方法之中，硫酸法和氯化法是其中最為常見的兩種制造方法。硫酸法是利用硫酸來將鈦礦分解成為對應(yīng)的TiOSO4，之后再將其進(jìn)行凈化和濃縮，得到TiO2·H2O，之后再對其進(jìn)行洗滌、過濾和煅燒之后就可以得到對應(yīng)的產(chǎn)品，但是得到的產(chǎn)品還需要對其表面進(jìn)行一定的加工和處理才能夠最終得到金紅石產(chǎn)品。該方法雖然原材料來源廣泛、品位要求低以及生產(chǎn)技術(shù)較容易理解，但是在實(shí)際操作時(shí)對于操作的要求較為高，因此操作起來會存在一定的局限。采用氯化法可以有效解決此類問題，可以具備更為簡短的生產(chǎn)流程，同時(shí)三廢排放情況少，但是相對的生產(chǎn)技術(shù)難度較高。

1 氯化法鈦白粉生產(chǎn)工藝流程

在實(shí)際的鈦白粉操作流程中，氯化法是常見的一種生產(chǎn)方法，在利用該技術(shù)生產(chǎn)對應(yīng)的鈦白粉時(shí)，工作人員需要將其生產(chǎn)流程分成對應(yīng)的三個(gè)階段：分別為氯化、氧化以及后處理工段。在不同的流程需要采取對應(yīng)不同的操作，并且同時(shí)還需要把握操作的精度和準(zhǔn)度，這樣才能夠有效提高最終得到的鈦白粉的質(zhì)量，也能夠加強(qiáng)其中的經(jīng)濟(jì)效益。

1.1 氯化工段

首先就是對應(yīng)的氯化工段，在氯化工段中有一個(gè)非常重要的因素就是粗TiCl4的制取，但是無論是在氯化法鈦白生產(chǎn)還是海綿鈦生產(chǎn)過程中，這種物品的制取工藝相對來說沒有較大的區(qū)別，基本上都是通過三種技術(shù)來進(jìn)行獲?。悍謩e為固定床氯化、熔鹽氯化以及流化床氯化技術(shù)。但是根據(jù)實(shí)際情況的不同，三種技術(shù)各自適用的情況也相對不同，在目前我國社會中，傳統(tǒng)的固定床氯化技術(shù)已經(jīng)遭到了淘汰，因?yàn)槠湟呀?jīng)不能滿足當(dāng)前社會對于鈦白粉的需求。而熔鹽氯化的技術(shù)目前應(yīng)用于我國的攀鋼集團(tuán)錦州鈦業(yè)公司中，因此對于這種技術(shù)無法有效進(jìn)行研究。而流化床氯化技術(shù)則是多被應(yīng)用于國外的技術(shù)之中，目前我國對于該技術(shù)的研究尚還處于初級階段。

本文也就從流化床氯化技術(shù)入手進(jìn)行分析，在開展流化床氯化技術(shù)之前，首先準(zhǔn)備氯化過程中需要使用到的儀器。在實(shí)際的操作過程中，流化床氯化技術(shù)是通過沸騰氯化爐來進(jìn)行操作，沸騰氯化爐一般都是由鋼作為材質(zhì)進(jìn)行打造，并且同時(shí)還需要具備耐火材料以及外部水冷套。若是缺少其中一種就很有可能導(dǎo)致在氯化過程中出現(xiàn)設(shè)備損壞的情況。之后就是需要將金紅石礦或者高鈦渣等內(nèi)部含有大量鈦料的材料進(jìn)行打磨成粉，同時(shí)伴隨著一定比例的石油焦一起從沸騰層的上方加入沸騰爐之中。氧化工序中循環(huán)返回的氯氣則是從沸騰爐的底部加入其中，一般來說氯化反應(yīng)的環(huán)境溫度都是保持在925～1 010℃，金屬氧化物能夠在這樣的環(huán)境下被轉(zhuǎn)換成為對應(yīng)的氯化物，伴隨著氣體一起離開氯化爐。在經(jīng)過反應(yīng)之后得到的氣體會通過旋風(fēng)分離器，將其中存在的固體粉塵和不揮發(fā)的氯化物進(jìn)行分離，經(jīng)過分離得到的氯化物就可以采取冷卻冷凝的方式進(jìn)行分離，分離的具體流程是先分離亞鐵的氯化物；其次分離中沸點(diǎn)的三氯化鐵，然后再采取冷四氯化鈦噴淋之類的方式，對其進(jìn)行冷凝從而收集其中的低沸點(diǎn)四氯化鈦，再經(jīng)過過濾以及泥漿處理之后就能夠得到粗制的四氯化鈦。而粗制的四氯化鈦轉(zhuǎn)變成為精制的四氯化鈦則還是需要經(jīng)過一定的除礬和蒸餾。

1.2 氧化工段

在經(jīng)過了氯化工段之后最終得到的精制四氯化鈦，還需要經(jīng)過一定的氧化才能夠最終得到對應(yīng)的二氧化鈦。在這樣的一個(gè)操作流程中，工作人員需要將之前得到的精制四氯化鈦，以及氧氣和成核劑等一系列反應(yīng)物共同加入反應(yīng)器之中，加入反應(yīng)器之后，還需要對其工作的環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)和提高，一般來說，工作的環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在800℃以上，而主要的反應(yīng)流程的環(huán)境溫度應(yīng)當(dāng)保持在1 300-1 800℃，在這樣的環(huán)境溫度中進(jìn)行工作才能夠更進(jìn)一步地發(fā)揮氧化工段的效果和作用。反應(yīng)器中出來的氣流需要利用低溫的循環(huán)氯氣來將其驟冷至700℃以下，再利用管路冷卻到200℃，這時(shí)候的氯氣中就會存在一定量的二氧化鈦，需要通過旋風(fēng)分離器以及布袋收集器將二氧化鈦進(jìn)行分離并且通過脫氯處理將其收集，從而進(jìn)入到后處理工段中。

1.3 后處理工段

（1）進(jìn)行打漿操作，該操作過程中需要將之前收集得到的二氧化鈦粉料送入到對應(yīng)的打漿槽中，之后再將分散劑和脫鹽水按照一定的比例和計(jì)量分別加入打漿槽之中，再對其進(jìn)行對應(yīng)的打漿操作，最終得到合格的漿液送入到下一個(gè)工序中。

（2）研磨工序，在該工序中，合格的漿料需要進(jìn)入到砂磨機(jī)進(jìn)料槽中進(jìn)行分散，之后再將其送入到砂磨機(jī)進(jìn)行研磨，研磨最終得到的顆粒應(yīng)當(dāng)小于1μm。打磨過后的漿料再進(jìn)入到磨后貯槽中進(jìn)行分級，粗料返回砂磨機(jī)，而細(xì)料則進(jìn)入下一步工序。

（3）需要對研磨工序中得到的漿料進(jìn)行計(jì)量之后送入到對應(yīng)的表面處理罐之中，處理后就可以送往過濾工序。

（4）將之前表面處理得到的漿料送入吸片槽中，葉濾機(jī)在吸片槽內(nèi)能夠?qū){料進(jìn)行吸濾。完成吸濾之后就能夠?qū)⑷~濾機(jī)放入充滿脫鹽水的水洗槽之中進(jìn)行洗滌，得到洗滌之后的漿料就可以卸入到卸料槽中。之后還需要對其進(jìn)行一定的干燥處理，使其成為干燥的漿料，進(jìn)一步利用氣流粉碎機(jī)將其粉碎，最終粉碎得到的粒徑應(yīng)當(dāng)保持在0.3μm左右。得到的微粒需要通過蒸汽旋風(fēng)進(jìn)行吸收，并且將其送往對應(yīng)的空氣風(fēng)機(jī)之中，粉料在空氣風(fēng)機(jī)之內(nèi)會得到冷卻，物流進(jìn)入冷卻旋風(fēng)從而分離出粉料，袋濾器再對其進(jìn)行二次分離，從而最終得到的顆粒經(jīng)過排風(fēng)機(jī)排入到大氣之中，從而進(jìn)入到最后一個(gè)包裝的工序中。

（5）包裝工序，在對TiO2成品進(jìn)行包裝的時(shí)候需要將其放置到螺旋輸送機(jī)中，螺旋輸送機(jī)會將顆粒送入成品料倉，根據(jù)其包裝容量的不同來分成不同的包裝機(jī)，從而完成對應(yīng)的包裝工序。

2 流化床氯化法技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

產(chǎn)品方案以及建設(shè)規(guī)模要求在年產(chǎn)金紅石鈦白粉10萬t，32%鹽酸23 500t，9%次氯酸鈉為7 170t。整體項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)投入為22 500萬元，其中自備的資金大約占據(jù)30%左右，其余為銀行貸款。按照當(dāng)前市場的行情以及產(chǎn)品的價(jià)格來進(jìn)行初步預(yù)算和估計(jì)，年產(chǎn)值最終能夠得到220 530.55萬元的收入。在長時(shí)間的設(shè)備使用中需要對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，維護(hù)的成本預(yù)計(jì)在21 600萬元左右。除開設(shè)備維護(hù)成本之外還有對應(yīng)的人力成本，按照人均工資以及福利費(fèi)用來進(jìn)行初步計(jì)算，年人力成本大約保持在4 176萬元左右。除此之外還有一系列財(cái)務(wù)費(fèi)用、增值稅、維護(hù)建設(shè)稅以及企業(yè)所得稅等，根據(jù)初步的計(jì)算和分析將其可以統(tǒng)一預(yù)估在年費(fèi)用為41 260.115萬元左右。

2.2 生產(chǎn)成本分析

在進(jìn)行氯化法鈦白粉的生產(chǎn)流程中，其主要產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)消耗的環(huán)節(jié)來源于原輔料以及公用工程消耗、人工等幾項(xiàng)項(xiàng)目中。因此在進(jìn)行成本的預(yù)算時(shí)需要將這些內(nèi)容一起進(jìn)行計(jì)算，主要的消耗內(nèi)容成本如表1所示。

目前噸鈦白粉的成本大約在9 012.624元左右，其中原輔料為7 276.224元，公用工程成本為1 736.4元；那么在當(dāng)前100kt/a的基礎(chǔ)上進(jìn)行鈦白粉的制造，全年的成本預(yù)計(jì)在90 126.24萬元左右，外購原輔料72 762.24萬元左右，而公用工程則在17 364萬元左右。如表2所示。

表1 主要原輔料及公用工程消耗定額

表2 年總成本費(fèi)用

在這樣的情況下對凈利潤進(jìn)行計(jì)算，最終可以得到凈利潤在47526.16萬元左右，稅后投資回收期大約在6.73a左右，而投資的利潤率則是達(dá)到了21.12%左右。

3 結(jié)束語

總而言之，在當(dāng)前社會中鈦白粉是一種非常重要的物品，其能夠廣泛地應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)之中，為了能夠加強(qiáng)其制造的質(zhì)量和效率，工作人員就可以通過氯化法來進(jìn)行制造。但是由于其存在較高的技術(shù)難度，因此本文就對其中的操作流程進(jìn)行了分析，希望能夠幫助到有需要的人。