延長(zhǎng)氯化系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的方法探析

王紹清

(云南新立有色金屬有限公司，云南 昆明 650100)

0 引言

國(guó)內(nèi)熔鹽氯化法生產(chǎn)粗四氯化鈦的工廠，在剛開(kāi)始啟爐和生產(chǎn)的過(guò)程中都會(huì)遇到熔鹽返回到氯氣噴槍里面，使噴槍堵塞;淋洗循環(huán)槽的泥漿量過(guò)大，使槽子的液下泵不能運(yùn)轉(zhuǎn);石墨電極燒穿，熔鹽泄漏等問(wèn)題。這些問(wèn)題若不能及時(shí)處理，會(huì)使氯化系統(tǒng)停車(chē)，不能夠連續(xù)運(yùn)行。

1 熔鹽氯化工藝

熔鹽氯化技術(shù)是針對(duì)高鈣鎂含量的含鈦原料難以采用沸騰氯化技術(shù)的問(wèn)題，采用的一種生產(chǎn)粗四氯化鈦的技術(shù)。目前只有錦州鐵合金廠鈦白粉分廠采用這種技術(shù)［1-2］。熔鹽氯化的具體工藝是將配好的高鈦渣、石油焦、氯化鈉混合物料送到爐子里，在一定的溫度下與氯氣在熔鹽中進(jìn)行氯化反應(yīng)。當(dāng)氯氣流噴入熔鹽后對(duì)熔鹽和反應(yīng)物產(chǎn)生了強(qiáng)烈的攪動(dòng)，氯氣流本身分散成許多小泡，逐漸由底部向上移動(dòng)，懸浮于熔鹽中的固體物料，隨熔鹽和氣泡的流動(dòng)分散于整個(gè)熔體中，使反應(yīng)物之間有良好的接觸，使反應(yīng)充分進(jìn)行［3］。反應(yīng)后生成的四氯化鈦，以蒸汽和氣體混合物通過(guò)頂部排氣口進(jìn)入收塵器，一些高沸點(diǎn)和低沸點(diǎn)氯化物被冷凝，未被冷凝下來(lái)的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進(jìn)入一級(jí)淋洗塔，在淋洗塔里被用循環(huán)水冷卻過(guò)的四氯化鈦噴淋，之后液體進(jìn)入淋洗循環(huán)槽，一部分漿料返回氯化爐進(jìn)行溫度控制，另一部分打到套管冷卻器進(jìn)行冷卻。未冷卻下來(lái)的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進(jìn)入二級(jí)淋洗塔，被四氯化鈦噴淋后液體流入淋洗循環(huán)槽，四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進(jìn)入一級(jí)冷凝塔，經(jīng)過(guò)四氯化鈦噴淋后，液體流入冷凝循環(huán)槽，四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進(jìn)入二級(jí)冷凝塔，再經(jīng)過(guò)用冷凍鹽水冷卻后的四氯化鈦噴淋后液體流入冷凝循環(huán)槽，蒸汽和氣體混合物進(jìn)入捕滴器，在經(jīng)過(guò)氣液分離后液體流入冷凝循環(huán)槽，出來(lái)的工藝尾氣，經(jīng)過(guò)離心鈦風(fēng)機(jī)送工藝尾氣處理。冷凝循環(huán)槽里的四氯化鈦液體通過(guò)溢流口流入粗四氯化鈦收集槽，之后用泵打到高位槽，溢流到濃密機(jī)里面進(jìn)行沉降，過(guò)濾后底流濃泥漿送入底流攪拌槽，而澄清液溢流入粗四氯化鈦貯罐，產(chǎn)出粗四氯化鈦。

2 延長(zhǎng)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的方法

通過(guò)對(duì)熔鹽氯化工藝的了解，認(rèn)識(shí)到要想解決系統(tǒng)易停車(chē)的問(wèn)題，得從工藝控制和設(shè)備改造兩方面著手。

2.1 優(yōu)化工藝控制

(1)在熔鹽氯化法生產(chǎn)粗四氯化鈦中，熔鹽氯化爐四氯化鈦蒸汽和氣體出口溫度的控制尤為重要，它決定著收塵器的收塵效率。

若出口溫度高，則進(jìn)入收塵器的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的溫度就高，在收塵器的重力收塵下，溫度變化范圍很小，使混合物中的許多物質(zhì)都是處于氣體狀態(tài)下，被收塵下來(lái)的物質(zhì)很少，導(dǎo)致進(jìn)入淋洗塔的物質(zhì)過(guò)多，淋洗槽子的泥漿量過(guò)大，致使液下泵不能運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)停車(chē);若出口溫度低，進(jìn)入收塵器的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的溫度就低，混合物中的許多物質(zhì)被收塵下來(lái)，減少進(jìn)入淋洗塔的量，從而減少淋洗循環(huán)槽的泥漿。

熔鹽氯化爐四氯化鈦蒸汽和氣體混合物出口的溫度，主要是受泥漿噴淋和氯氣加入量的影響。泥漿噴淋是用淋洗循環(huán)槽上的返漿泵，將泥漿輸送到氯化爐里，通過(guò)與高溫的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物接觸，蒸發(fā)帶走四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的熱量，降低四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的出口溫度。熔鹽氯化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，這跟氯氣的流量有關(guān)，氯氣量越大，反應(yīng)就越劇烈，放出的熱量也就越多，爐子的溫度就會(huì)越高，相應(yīng)的四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的出口溫度越高;反之，氯氣量越小，則四氯化鈦蒸汽和氣體混合物的出口溫度越低。出口溫度與混漿量情況見(jiàn)表1。

表1 出口溫度及泥漿量情況Tab.1 Outlet tempreture and slurry quantity

通過(guò)表1數(shù)據(jù)可知，出口溫度越高，槽子中的泥漿量就越大，液下泵的故障率就會(huì)更高。為了確保泵的連續(xù)運(yùn)行，通過(guò)增大泥漿噴淋量或減小氯氣加入量，從而降低四氯化鈦蒸汽和氣體的出口溫度，減少淋洗循環(huán)槽內(nèi)的泥漿量，避免槽子內(nèi)的液下泵因泥漿堵塞而不能運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致系統(tǒng)停車(chē)。

(2)在熔鹽氯化法生產(chǎn)粗四氯化鈦中，氯氣是通過(guò)噴槍加入氯化爐，氯氣的壓力控制就決定了爐子的運(yùn)行時(shí)間。若氯氣壓力過(guò)小，則不能夠充分的攪動(dòng)熔鹽，使氯化反應(yīng)不完全，影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和浪費(fèi)成本。而且壓力過(guò)小，熔鹽會(huì)倒流入噴槍內(nèi)，在噴槍內(nèi)掛壁，將噴槍堵死，使氯氣不能進(jìn)入爐子，導(dǎo)致系統(tǒng)的停車(chē);但是氯氣的壓力過(guò)大，會(huì)造成熔鹽起泡［1］，一方面使氯氣迅速穿透熔鹽，不能夠充分的和物料反應(yīng)就隨四氯化鈦蒸汽和氣體混合物進(jìn)入尾氣，使尾氣含氯量增加，另一方面熔鹽會(huì)進(jìn)入螺旋給料機(jī)里，造成螺旋給料機(jī)堵死，使混合物料不能夠加入爐子內(nèi)，導(dǎo)致系統(tǒng)的停車(chē)。可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)氯氣的壓力進(jìn)行控制，也可以有效地避免系統(tǒng)的停車(chē)，延長(zhǎng)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。

2.2 設(shè)備改造

(1)系統(tǒng)的運(yùn)行離不開(kāi)液下泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。降低液下泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小葉輪的磨損，可以增加液下泵的連續(xù)運(yùn)行壽命，延長(zhǎng)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。

(2)淋洗槽子的泥漿量過(guò)大，致使液下泵不能運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)停車(chē)?？梢栽诹芟床圩拥牡撞块_(kāi)孔，連接管道到泥漿罐，不定期地打開(kāi)閥門(mén)將泥漿排入泥漿罐里并且及時(shí)的將泥漿罐里的泥漿處理掉，從而減少淋洗槽子內(nèi)的泥漿，確保液下泵的運(yùn)行，延長(zhǎng)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間。

3 延長(zhǎng)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間方法的可行性

國(guó)內(nèi)熔鹽氯化法生產(chǎn)粗四氯化鈦的廠家，通過(guò)對(duì)氯氣壓力的控制、氯氣加入量的控制和返漿量的控制，延長(zhǎng)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間;通過(guò)對(duì)液下泵電機(jī)轉(zhuǎn)速降低的方法，以延長(zhǎng)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，例如錦州鐵合金鈦業(yè)、攀鋼鈦業(yè)等。綜上所述，通過(guò)優(yōu)化工藝控制和改造設(shè)備，以延長(zhǎng)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間是可行的。

4 結(jié)語(yǔ)

影響系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的因素有熔鹽氯化爐四氯化鈦蒸汽和氣體出口溫度、氯氣的壓力、液下泵和槽子內(nèi)堆積泥漿。通過(guò)對(duì)這些因素的控制或改進(jìn)，可以確保生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，延長(zhǎng)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間。

［1］莫畏，鄧國(guó)珠，羅方承.鈦冶金［M］.2版.北京:冶金工業(yè)出版社，1998.

［2］肖永華.熔鹽氯化爐熱平衡分析［D］.成都:四川大學(xué)，2002.

［3］常躍仁.四氯化鈦生產(chǎn)工藝研究［J］.有色礦冶，2009(4):37-39.