延长氯化系统连续运行时间的方法探析

王绍清

(云南新立有色金属有限公司，云南 昆明 650100)

0 引言

国内熔盐氯化法生产粗四氯化钛的工厂，在刚开始启炉和生产的过程中都会遇到熔盐返回到氯气喷枪里面，使喷枪堵塞;淋洗循环槽的泥浆量过大，使槽子的液下泵不能运转;石墨电极烧穿，熔盐泄漏等问题。这些问题若不能及时处理，会使氯化系统停车，不能够连续运行。

1 熔盐氯化工艺

熔盐氯化技术是针对高钙镁含量的含钛原料难以采用沸腾氯化技术的问题，采用的一种生产粗四氯化钛的技术。目前只有锦州铁合金厂钛白粉分厂采用这种技术［1-2］。熔盐氯化的具体工艺是将配好的高钛渣、石油焦、氯化钠混合物料送到炉子里，在一定的温度下与氯气在熔盐中进行氯化反应。当氯气流喷入熔盐后对熔盐和反应物产生了强烈的搅动，氯气流本身分散成许多小泡，逐渐由底部向上移动，悬浮于熔盐中的固体物料，随熔盐和气泡的流动分散于整个熔体中，使反应物之间有良好的接触，使反应充分进行［3］。反应后生成的四氯化钛，以蒸汽和气体混合物通过顶部排气口进入收尘器，一些高沸点和低沸点氯化物被冷凝，未被冷凝下来的四氯化钛蒸汽和气体混合物进入一级淋洗塔，在淋洗塔里被用循环水冷却过的四氯化钛喷淋，之后液体进入淋洗循环槽，一部分浆料返回氯化炉进行温度控制，另一部分打到套管冷却器进行冷却。未冷却下来的四氯化钛蒸汽和气体混合物进入二级淋洗塔，被四氯化钛喷淋后液体流入淋洗循环槽，四氯化钛蒸汽和气体混合物进入一级冷凝塔，经过四氯化钛喷淋后，液体流入冷凝循环槽，四氯化钛蒸汽和气体混合物进入二级冷凝塔，再经过用冷冻盐水冷却后的四氯化钛喷淋后液体流入冷凝循环槽，蒸汽和气体混合物进入捕滴器，在经过气液分离后液体流入冷凝循环槽，出来的工艺尾气，经过离心钛风机送工艺尾气处理。冷凝循环槽里的四氯化钛液体通过溢流口流入粗四氯化钛收集槽，之后用泵打到高位槽，溢流到浓密机里面进行沉降，过滤后底流浓泥浆送入底流搅拌槽，而澄清液溢流入粗四氯化钛贮罐，产出粗四氯化钛。

2 延长系统连续运行时间的方法

通过对熔盐氯化工艺的了解，认识到要想解决系统易停车的问题，得从工艺控制和设备改造两方面着手。

2.1 优化工艺控制

(1)在熔盐氯化法生产粗四氯化钛中，熔盐氯化炉四氯化钛蒸汽和气体出口温度的控制尤为重要，它决定着收尘器的收尘效率。

若出口温度高，则进入收尘器的四氯化钛蒸汽和气体混合物的温度就高，在收尘器的重力收尘下，温度变化范围很小，使混合物中的许多物质都是处于气体状态下，被收尘下来的物质很少，导致进入淋洗塔的物质过多，淋洗槽子的泥浆量过大，致使液下泵不能运转，系统停车;若出口温度低，进入收尘器的四氯化钛蒸汽和气体混合物的温度就低，混合物中的许多物质被收尘下来，减少进入淋洗塔的量，从而减少淋洗循环槽的泥浆。

熔盐氯化炉四氯化钛蒸汽和气体混合物出口的温度，主要是受泥浆喷淋和氯气加入量的影响。泥浆喷淋是用淋洗循环槽上的返浆泵，将泥浆输送到氯化炉里，通过与高温的四氯化钛蒸汽和气体混合物接触，蒸发带走四氯化钛蒸汽和气体混合物的热量，降低四氯化钛蒸汽和气体混合物的出口温度。熔盐氯化反应是放热反应，这跟氯气的流量有关，氯气量越大，反应就越剧烈，放出的热量也就越多，炉子的温度就会越高，相应的四氯化钛蒸汽和气体混合物的出口温度越高;反之，氯气量越小，则四氯化钛蒸汽和气体混合物的出口温度越低。出口温度与混浆量情况见表1。

表1 出口温度及泥浆量情况Tab.1 Outlet tempreture and slurry quantity

通过表1数据可知，出口温度越高，槽子中的泥浆量就越大，液下泵的故障率就会更高。为了确保泵的连续运行，通过增大泥浆喷淋量或减小氯气加入量，从而降低四氯化钛蒸汽和气体的出口温度，减少淋洗循环槽内的泥浆量，避免槽子内的液下泵因泥浆堵塞而不能运转，导致系统停车。

(2)在熔盐氯化法生产粗四氯化钛中，氯气是通过喷枪加入氯化炉，氯气的压力控制就决定了炉子的运行时间。若氯气压力过小，则不能够充分的搅动熔盐，使氯化反应不完全，影响产品的产量和浪费成本。而且压力过小，熔盐会倒流入喷枪内，在喷枪内挂壁，将喷枪堵死，使氯气不能进入炉子，导致系统的停车;但是氯气的压力过大，会造成熔盐起泡［1］，一方面使氯气迅速穿透熔盐，不能够充分的和物料反应就随四氯化钛蒸汽和气体混合物进入尾气，使尾气含氯量增加，另一方面熔盐会进入螺旋给料机里，造成螺旋给料机堵死，使混合物料不能够加入炉子内，导致系统的停车。可见，通过对氯气的压力进行控制，也可以有效地避免系统的停车，延长系统的连续运行时间。

2.2 设备改造

(1)系统的运行离不开液下泵的运转。降低液下泵的电机转速，减小叶轮的磨损，可以增加液下泵的连续运行寿命，延长系统的连续运行时间。

(2)淋洗槽子的泥浆量过大，致使液下泵不能运转，系统停车。可以在淋洗槽子的底部开孔，连接管道到泥浆罐，不定期地打开阀门将泥浆排入泥浆罐里并且及时的将泥浆罐里的泥浆处理掉，从而减少淋洗槽子内的泥浆，确保液下泵的运行，延长系统的连续运行时间。

3 延长系统连续运行时间方法的可行性

国内熔盐氯化法生产粗四氯化钛的厂家，通过对氯气压力的控制、氯气加入量的控制和返浆量的控制，延长系统的连续运行时间;通过对液下泵电机转速降低的方法，以延长系统的连续运行时间，例如锦州铁合金钛业、攀钢钛业等。综上所述，通过优化工艺控制和改造设备，以延长系统连续运行时间是可行的。

4 结语

影响系统连续运行时间的因素有熔盐氯化炉四氯化钛蒸汽和气体出口温度、氯气的压力、液下泵和槽子内堆积泥浆。通过对这些因素的控制或改进，可以确保生产的连续运行，延长系统连续运行的时间。

［1］莫畏，邓国珠，罗方承.钛冶金［M］.2版.北京:冶金工业出版社，1998.

［2］肖永华.熔盐氯化炉热平衡分析［D］.成都:四川大学，2002.

［3］常跃仁.四氯化钛生产工艺研究［J］.有色矿冶，2009(4):37-39.