攀枝花钛渣沸腾氯化制取TiCl4工业试验鉴定报告

攀枝花钛渣沸腾氯化制取攀枝花钛渣沸腾氯化制取 TiCl4工业试验工业试验研究研究 负责单位：攀枝花攀枝花钢铁钢铁有限有限责责任公司任公司钢铁钢铁研究院研究院 参加单位：攀攀钢钢集集团钛业团钛业有限有限责责任公司任公司 天津渤天化工集天津渤天化工集团团天泰公司天泰公司 二 OO 七年十月 鉴定材料 I 目 录 1 前 言 .1 2 基本原理 .2 2.1 沸腾氯化的热力学原理.2 2.2 沸腾氯化的动力学原理.3 3 试验原料及条件 .4 3.1 试验原料 .4 3.2 主要设备及工艺参数.5 3.3 工艺流程图 .6 3.4 试验方法 .6 4 试验结果及分析 .7 4.1 试验主要技术指标.7 4.2 炉渣、收尘渣及尾气成份.8 4.3 氯气消耗.9 4.4 氯化温度 .10 4.5 钙镁含量对沸腾氯化的影响.13 5 成本分析 .14 5.1 试验生产成本计算 .14 5.2 工业生产成本预算 .14 5.3 工业生产成本比较 .15 6 存在问题及建议 .17 7 结 论 .18 参考文献 .19 攀枝花钛渣沸腾氯化制取 TiCl4工业试验 1 1 前 言 四氯化钛（TiCl4）是氯化法钛白、传统海绵钛以及三氯化钛（聚丙烯催化剂） 、 烷基钛酸盐（耐热涂料）等化工产品的重要原料，其生产工艺主要包括沸腾氯化和 熔盐氯化两种。熔盐氯化工艺能适应较高钙镁的钛原料，但存在着废盐处理难度大、 操作不稳定和产能低等缺点，目前只有前苏联和国内攀锦钛使用该工艺。沸腾氯化 工艺设备结构较熔盐氯化工艺简单、产能大、环境污染相对较小，是目前制取 TiCl4 的主流。沸腾氯化工艺按照氯化炉结构的不同分为有筛板和无筛板两种。国外几乎 全部采用有筛板沸腾氯化炉，基本已实现大型化，据报道1,2，最大直径已达 10.97m。国内由于未完全掌握有筛板沸腾氯化工艺技术，只能立足于中小型无筛板 沸腾氯化炉，目前国内最大的氯化炉直径也只有 2.4m，通用的炉径为 1.2m。 沸腾氯化工艺对原料的要求较为严格，尤其是钙镁含量要求，国际上通用的原 料一般要求(CaO+MgO)MgOFe2O3FeOTiO2Al2O3SiO2，这在一定程度上反映了各种氧化物氯化 率的高低，其中 CaO、MnO、MgO、Fe2O3和 FeO 优先于 TiO2被氯化，因此为了提 高 Cl2的有效利用率，必须尽量降低原料中的 CaO、MnO、MgO、Fe2O3和 FeO 的 攀枝花钛渣沸腾氯化制取 TiCl4工业试验 3 含量，特别是要减少 CaO、MgO 含量，因为 CaO、MgO 被优先氯化生成的 CaCl2、MgCl2属于低熔点、高沸点的物质，在沸腾氯化炉中成粘度较强的液相存在， 很容易粘结造成对床层的破坏。 2.2 沸腾氯化的动力学原理 钛渣沸腾氯化是气、固两相反应，反应符合未反应核缩减模型。首先，氯气包 围参与反应的固体钛渣并与其表面发生反应，反应生成的化合物由表面脱落，气体 产物由炉顶逸出，液态产物粘附在不参与反应的固体（焦粒等）上；其次，未参与 反应的固体由于内部可反应的物质已反应并脱离，形成多孔的固体骨架，氯气继续 通过孔道渗入钛渣内部与可反应的化合物发生反应，直至反应完成。整个反应过程 由于不断有可反应化合物参与反应并脱离，钛渣是逐渐缩小的，由于其质量变小， 在气速不变的条件下，将不能保持沸腾状态，而被气流带出。 为了使固体反应物尽可能保持沸腾状态而不被带走，沸腾氯化炉内必须满足气 速可变的条件，其结构由气室、气体分布器、反应段、过渡段、扩大段、顶盖以及 加料、排渣、气体收集系统等组成。氯气经炉底部进入反应段，气流控制速度一般 介于钛原料颗粒的起始流化速度和带出速度之间，使氯化炉中的固体物料形成沸腾 状态，强化气、固间的传热、传质效果。反应段一般为圆柱形，也有采用锥形，具 有沿床高气流线速度逐渐降低的特性，即反应段底部气流高，上部气流低，这与反 应段内物料粒度沿床高逐渐变细的特性相适应，扩大段与反应段截面积保持一定比 例（通常为 24 倍） ，可减轻微小颗粒在生产过程中的夹带现象，过渡段的物料滑动 角不易过小，不然，易堆积物料，产生搭桥现象。国外的氯化炉型为直桶型，无扩 图 2-1 攀枝花钛渣中各种氧化物加碳氯化反应的G0-T 关系 90010001100120013001400 -300 -250 -200 -150 -100 2-7 2-7 2-6 2-6 2-5 2-5 2-4 2-4 2-3 2-3 2-2 2-2 2-1 2-1 吉布斯自由能 G 0/ kJ/mol Cl 2 温度 / 0C 攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 4 大段，这种炉型对钛原料的粒度要求非常严格。 3 试验原料及条件 3.1 试验原料 （ （1） ）钛钛渣渣 试验用钛渣包括攀枝花钛渣和天泰公司外购钛渣，其主要成份和粒度分布见分 别见表 3-1 和表 3-2。 表 3-1 试验用钛渣成份分析/ 化学成份TiO2TFeMnOSiO2Al2O3CaOMgOV2O5 攀枝花钛渣84.82.130.62.922.961.735.470.11 天泰钛渣92.35.990.781.130.540.800.770.17 表 3-2 试验用钛渣粒度分布/ 筛网/mm0.425 0.25 0.425 0.18 0.25 0.15 0.18 0.125 0.15 0.106 0.125 0.1 0.106 0.09 0.1 0.850.4250.850. 250.4250.180.250.150.18980.00550.300.120.50 4.1 试验主要技术指标 试验主要技术指标见表 4-2。 表 4-2 试验生产主要技术指标 编号项 目天泰指标试验结果 1攀枝花高钛渣配比/%406080100100 2配碳比/kg:kg100：30 100：4 5 100：45 100：4 5 100：4 5 100：3 3 3 运行时间/h 274827509 4粗 TiCl4产品/t18.8933.9618.2931.445.72 5钛原料单耗/kgt-1粗 TiCl4500.0508.14521.20524.79543.2612.38 6石油焦单耗/kgt-1粗 TiCl4192.0228.66234.69236.16236.79202.96 7管道氯单耗/kgt-1粗 TiCl41004.01064.981040.241095.721106.01493.52 8TiO2氯化率/%94.7493.1093.7894.0093.8182.03 9Ti 总收率/%92.291.891.0291.9691.2481.09 10 氯化炉产能/t粗 TiCl4m- 2d-1 22.2921.3923.0721.9321.1517.56 需要说明的是，在本次试验中，由于天泰公司计量条件有限，还存在以下问题 影响试验数据的收集：粗四氯化钛，由于天泰公司一个氯化车间是由两台氯化炉 组成的，共用一个粗四氯化钛计量槽，试验时另外一台氯化炉仍在在正常生产，导 致两台炉子生产的粗四氯化钛混在一起无法精确计量，试验产生的 TiCl4的量只能通 过系统的总量减去另一台氯化炉的产量估算；原料加料速度，试验中采用螺旋加 攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 8 料机进行加料，螺旋的转速与加料速度没有一个比较准确的对应关系，只有依靠用 完一批料后除以所用的时间来得出平均数；炉渣和收尘渣，每次排放的炉渣和收 尘渣未按试验的要求单独称量计重，只能通过堆比重和体积估算。 从表 4-1 可以看出，配比为 40%、60%、80%和 100%的攀枝花钛渣沸腾氯化试 验的高钛渣单耗分别为 508kg.t-1粗 TiCl4、521 kg.t-1粗 TiCl4、525 kg.t-1粗 TiCl4和 543.2 kg.t-1粗 TiCl4。 ，氯化炉产能分别为 21.39t粗 TiCl4/(m-2d-1)、23.07t粗 TiCl4/(m-2d-1)、 21.93t粗 TiCl4/(m-2d-1)、和 21.15t粗 TiCl4/(m-2d-1)，从 TiO2的氯化率看，氯化率都 在 93%以上，Ti 收率在 90%以上。 4.2 炉渣、收尘渣及尾气成份 试验所得炉渣化学成份、收尘渣化学成份、尾气成份结果分别见表 4-3、4- 4、4-5。 表 4-3 试验炉渣的化学成份/% 项 目SiO2Al2O3CaOMgOMnOTiO2TFe 天泰正常生产5.650.302.070.790.3214.970.71 40%配比9.271.113.332.911.3617.670.6 60%配比6.432.013.184.441.2317.170.34 80%配比6.502.033.584.650.8315.640.5 100%配比6.401.733.905.510.8110.840.46 表 4-4 试验收尘渣的化学成份/% 项 目SiO2Al2O3CaOMgOMnOTiO2TFe 天泰正常生产14.912.551.273.2613.952.314.86 40%配比12.82 5.16 1.095 5.94 8.323 7.60 22.187 60%配比19.252.841.12414.146.6217.08 80%配比7.575.580.7296.828.1311.6921.49 100%攀枝花渣9.597 6.36 0.891 15.517 4.857 13.47 14.073 表 4-5 尾气成份/V% 项目Cl2HCl CO2O2CON2 天泰正常生产微量12.2522.758.2513.7543 40%配比微量11.75247.751442.5 60%配比微量11.520.58.51643.5 80%配比微量11.321. 77.312. 747 攀枝花钛渣沸腾氯化制取 TiCl4工业试验 9 100%攀枝花渣微量11.521.57.315.843.9 由表 4-3 炉渣的化学成份可以看出，在本次试验中以攀枝花钛渣为原料正常生 产的炉渣 TiO2的含量为 10.8417.67之间，与天泰中 TiO2相当，说明此次试验 的氯化效果较好。 由表 4-4 收尘渣的化学成份可以看出，采用攀枝花钛渣氯化的收尘渣中 TiO2的 含量为 6.62%13.47%，较天泰生产时的偏高，对比攀枝花钛渣和天泰钛渣的粒度分 布（见表 3-2）可以看出，攀枝花钛渣粒度较细，部分细粒级的攀枝花钛渣未氯化就 被气体带出氯化炉进入收尘器中，使收尘渣中的 TiO2含量偏高。 从表 4-5 中尾气成份可以看出，尾气中的 Cl2均为微量，完全可以达到环保的要 求，同时也说明氯化反应进行得较完全，没有过剩的氯气进入尾气系统。 4.3 氯气消耗 从表 4-1 可以看出，配比为 40%、60%、80%和 100%的攀枝花钛渣沸腾氯化的 氯气单耗分别为 1.06t/t粗 TiCl4、1.04.t/t粗 TiCl4、1.095t/t粗 TiCl4和 1.106t/t粗 TiCl4，其氯 气单耗均高于天泰公司正常氯化指标 1.004t/t粗 TiCl4。经分析，引起氯气消耗过大的 主要原因是： （1）攀枝花钛渣杂质含量 表 4-6 天泰钛渣和攀枝花钛渣理论氯气消耗量 天泰钛渣攀枝花钛渣 成份 含量/%吨 TiCl4理论氯气消耗/kg含量/%吨 TiCl4理论氯气消耗/kg TiO292.3747.3784.8747.37 TFe4.1932.832.7423.37 MnO0.873.970.62.98 SiO21.1312.202.9234.31 Al2O31.8317.432.9630.69 CaO0.352.021.7310.89 MgO1.7414.095.4748.21 V2O50.170.860.110.61 合 计830.78898.43 表 4-6 计算了天泰钛渣和攀枝花钛渣的生产 1 吨 TiCl4理论 Cl2消耗量。从表 4- 6 可以看出，天泰钛渣生产吨 TiCl4的理论氯气消耗量为 830.78kg，攀枝花钛渣生产 吨 TiCl4的理论氯气消耗量为 898.43kg，因攀枝花钛渣杂质含量增加，攀枝花生产吨 TiCl4的理论氯气消耗量比天泰钛渣多 898.43830.7867.65kg/tTiCl4。 （2）淋洗温度偏高，系统收率偏低 表 4-7 统计了天泰正常生产时和不同配比攀枝花钛渣沸腾氯化试验时 3#淋洗塔 出口温度。从表 4-7 可以看出，在使用攀枝花钛渣试验时，3#淋洗塔出口温度较天 攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 10 泰钛渣时高。淋洗温度偏高势必使未被收集的 TiCl4气体进入尾气淋洗系统，从试验 现象也可以看出，在使用攀枝花钛渣试验时，淋洗系统的的碱消耗量明显增加，且 碱洗液中含有大量的白色物质，这也是造成此次 100%攀枝花钛渣试验时的系统收率 偏低、氯耗偏高的主要原因。 表 4-7 3#淋洗塔出口温度对比 项 目工艺参数 攀枝花钛渣配比/天泰406080100 3#淋洗塔出口温度/ 2025 22.17 2125 23.13 2139 25.91 2240 25.39 2234 26.27 （3）配碳量增加 此次试验采用的配碳比为 100:45，配碳量的增加相应增加了 3#的加料，3#焦中 含有约 15%的挥发份，合肥工业大学胡乾定等研究表明，1mol 挥发份约与 6mol 的 Cl2发生反应。由此可以看出，配碳量增加也是造成 Cl2消耗量增加的原因之一。 4.4 氯化温度 氯化炉内温度不仅是反映氯化炉 炉况的关键因素，也是反映氯化效果 的重要工艺参数，温度太低会使床层 物料结块，炉况恶化，降低钛渣的氯 化反应速率和氯化率。保持炉内温度 在一定范围之内为是维持正常生产的 基础。图 4-1 表示了天泰正常生产时 (加料量 355.6kg/h，配碳量为 100:30，氯气流量为 789kg/h，纯氯) 温度波动情况。由图 4-1 可以看出， 炉顶平均温度为 741.5，炉中温度 基本维持在 965和 970之间，波 动不大，说明系统热量控制较好，热 量基本保持平衡。 攀枝花钛渣由于成份组成与天泰钛渣有较大区别，势必导致系统的反应热量发 生变化，为了探索攀枝花钛渣合理的温度控制参数，试验期间考察了原料配比为 40%和 60%时系统的温度变化规律，在此期间钛渣加料量为 355.6kg/h，配碳量为 100:45， 氯气流量为 789kg/h。温度波动曲线见图 4-2 和图 4-3。 由图 4-2 可以看出，40%攀枝花钛渣配比的试验是在炉中温度为 968，炉顶温 度为 724条件下起炉，采用 40攀枝花钛渣与天泰钛渣的混合料为原料，连续稳 定生产了 27 小时，炉中平均温度为 963.3，炉顶平均温度为 731.2，炉中温度呈 0246810 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 温度/ 时间/h 反应段温度 炉 顶 温 度 图 4-1 天泰公司正常生产中氯化温 度随时间变化情况 攀枝花钛渣沸腾氯化制取 TiCl4工业试验 11 平稳下降趋势，由 968降至了 956共下降了 12，反应温度仍然较高，炉况正 常。由图 4-3 可知，60%攀枝花钛渣配比试验时的前 22 小时，炉中和炉顶温度始终 处于下降趋势，炉中温度从最初的 956下降至 941，炉顶温度从最初平均的 736下降至 716.6。由此可以看出，在钛渣加料量为 355.6kg/h，配碳量为 100:45，氯气流量为 270m3/h 的控制条件下，系统热量显然无法满足系统温度恒定。 经分析，造成系统温度下降与配碳量增加有关。 （1）过量的碳吸收热量 为了说明配碳增加对系统热量的影响，表 4-8 计算了天泰钛渣和攀枝花钛渣在 加碳氯化时的放热量对比。 表 4-8 钛渣加碳氯化放热量对比 成份名称摩尔反应热 kJ/mol吨天泰钛渣放热量/kJ吨攀枝花钛渣放热量/kJ TiO2-223.74-.33-.2 TFe-749.2-.71-.79 MnO-587.65-36003.91-24830.28 SiO2-172.8-32544.0-84096 Al2O3-167.59-15033.81-24316.98 CaO-716.53-22391.56-.3 MgO-473.85-87069.94-.94 V2O5-810.13-3586.51-2320.69 合 计-.77-.17 图 4-2 40配比攀枝花钛渣氯化 温度随时间波动情况 0246810121416182022242628 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 温度/ 时间/h 反应段温度 炉 顶 温 度 048121620242832364044 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 温度/ 时间/h 反应段温度 炉 顶 温 度 图 4-3 60配比攀枝花钛渣氯化 温度随时间波动情况 攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 12 从表 4-8 可以看出，按照吨钛渣的放热量计算，攀枝花钛渣放热量比天泰钛渣 放热量多.17-.7788260.4kJ。 钛渣完全反应理论配碳比应为 100:15，天泰正常生产时实际配碳比为 100:30， 碳过量 100%；攀枝花钛渣沸腾氯化试验时配碳比为 100:45，碳过量 200%。但实际 上过量的 C 从常温达到沸腾炉床层温度也会吸收大量的热量，C 吸热量计算如下： （4-dTCnQ p T T 2 1 1） 式中：Cp为 C 在常温至 1000的热容差，14.618J/molK； n 为吨钛渣的 C 过量量，12.5kmol。 经计算，当 C 过量 100%，吨钛渣反应时过量的 C 吸收的热量为.45kJ；当 C 过 量 200%，吨钛渣反应时过量的 C 吸收的热量为.9kJ。当进行攀枝花钛渣沸腾氯化试 验时，要使系统热量达到天泰正常生产时的热量，至少还需增加(.9.45) 88260.494830.05kJ 的热量。 （2）C 与 CO2反应吸热 另外，C 过量还易发生如下反应： CCO22CO Hf172.423KJ/mol （4- 2） 反应式(4-2)属于吸热反应。如果床层中 C 过量或富积较多，反应生成的 CO2会 继续与 C 反应，吸收系统的热量，使床层的温度相对降低。攀枝花钛渣沸腾氯化试 验时，由于增加了配碳量，使系统反应产生的热量减少，导致系统温度下降。从表 4-5 试验产生的尾气成份可以看出，采用攀枝花钛渣进行沸腾氯化试验时，CO 浓度 明显高于天泰正常生产时的浓度，说明有较多的 C 参与了(4-2)反应，并同时吸收了 系统的热量。 02468101214161820222426 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 温度/ 时间/h 反应段温度 炉 顶 温 度 图 4-4 80配比攀枝花钛渣氯化温 度随时间波动情况 图 4-5 100配比攀枝花钛渣氯化 温度随时间波动情况 04812162024283236404448 620 640 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 温度/ 时间/h 反应段温度 炉 顶 温 度 攀枝花钛渣沸腾氯化制取 TiCl4工业试验 13 增加系统热量的方法通常可以通过预热钛原料和石油焦、对炉壁进行保温处理、 通入含氧的低浓度氯气、提高含 3#焦配比和增加钛渣加料量等方式实现。显然，由 于现场条件限制，预热钛原料和石油焦、对炉壁进行保温处理和通入含氧的低浓度 氯气无法满足，如果增加 3#焦配比，3#焦在氯化过程中会产生大量的 HCl，高温下 腐蚀设备，影响设备的使用寿命。所以较为可行的方式是增加钛渣加料量，使系统 产生更多的热量。为此，当 60%配比试验进行至第 23h 时，将钛渣加料量调整为 376.5kg/h，氯气流量调整为 285m3/h，图 4-3 第 23h 至 46h 为调整加料量后的温度曲 线，图 4-4 为 80%配比试验调整加料量后的温度曲线。 从图 4-3 和图 4-4 可以看出，经采取提高加料速度和增大氯气流量的措施后， 炉中温度开始缓慢上升，炉顶温度波动正常，60的配比稳定运行了 23 小时，80% 配比稳定运行了 25.5h，100%攀枝花钛渣试验的前 24h 运行较为稳定。说明本研究 采取的增加钛渣加入量和增大氯气流量的措施是有效的。 图 4-5 中 100%攀枝花钛渣试验在运行至 24h 后，由于加料螺旋磨损使得钛渣加 料量降低至 365kg/h，炉温开始下降。当试验 48h 后，仪表显示温度骤然升至 1100，排渣时有大量的块状耐火材料，说明炉子在运行过程中内衬耐火材料有脱 落现象，这也是 40h 后炉温开始上升的原因。 4.5 钙镁含量对沸腾氯化的影响 天泰沸腾氯化炉结构可以看出（见图 3-1） ，氯气环缝式分布器的上部为沸腾床 层，下部为排渣口，床层有一定的斜度，该结构可以保证氯气均匀分布在床层，沸 腾状态良好，并使炉渣较为顺畅的从排渣口排出。如果床层底部存有大量结疤物， 则在生产中表现为：捅排渣口时困难，排渣不顺畅；如果结疤物将氯气分布器堵塞， 则在生产中表现为：氯气压力骤然升高。为了研究攀枝花高钙镁钛渣对沸腾状态的 影响，试验期间跟踪考察了排渣情况和氯气压力波动情况，见表 4-9。 表 4-9 试验期间排渣情况统计 配矿比天泰钛渣40%60%80% 100% 配碳比100:30100:45100:45100:45100:45100:33 运行时间/h 274827509 Cl2压力/kpa0.080.130.080.140.070.140.080.120.070.120.100.11 炉渣量/槽班-10.50.80.81.01.11.21.2 排渣状况 桶渣口时 容易，排 渣顺畅 桶渣口时 容易，排 渣顺畅 桶渣口时 容易，排 渣顺畅 桶渣口时 容易，排 渣顺畅 捅渣口时 容易，排 渣顺畅 桶渣口时 较困难， 排渣顺畅 从表 4-9 可以看出，在配碳比 100:45 条件下，随着攀枝花钛渣配比的增加，炉 攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 14 渣量明显增加，随着攀枝花钛渣配比的增加，排渣时并未因为炉渣中钙镁含量的增 加而增加排渣的难度，排出的热炉渣呈松散状态，流动状态好，没有粘结呈块烧结 的现象，从 Cl2的压力可以看出，无 Cl2骤然升高的现象。当试验进行至 100%攀枝 花钛渣，配碳比为 100:33 的条件试验时，因炉内壁耐火材料脱落至床层底部，捅排 渣口时较为困难，但捅开排渣口后，排渣非常顺利，炉渣的流动状态良好，氯气压 力正常。 试验表明：(CaO+MgO)为 7.2%的攀枝花钛渣在沸腾氯化过程中，利用天泰公 司的 1000mm 环缝式气流分布结构无筛板沸腾氯化炉，排渣周期 8h，配碳比为 100:45 条件下，炉内料层中 CaCl2、MgCl2不会富集到对床层沸腾状态造成较大影响 的程度。 5 成本分析 5.1 试验生产成本计算 本次 100的攀枝花钛渣沸腾氯化制备粗 TiCl4工业试验的单位生产成本计算结 果见表 5-1。 表 5-1 100的攀枝花钛渣沸腾氯化制备粗 TiCl4工业试验的单位生产成本 编号项目 单耗/ tt粗 TiCl4-1 单价/ 元t-1 金额/ 元 成本比例/ % 备注 1钛渣0.54344002389.240.64 按钛业公司 TiO2品位: 85%左右销售价(含运费)。 2氯气1.10617301913.432.55单价按天泰公司生产数据 3石油焦0.2371660393.46.69单价按天泰公司生产数据 4耐火砖0.0280016.00.27单价按天泰公司生产数据 5电耗237 kWh0.6 元/kWh142.22.42单价按天泰公司生产数据 6水7.03.524.50.42单价按天泰公司生产数据 7石灰乳4.050.0200.03.40单价按天泰公司生产数据 8工资350.0350.05.95单价按天泰公司生产数据 9其他450.0450.07.65 包括蒸汽、冷冻盐水、材 料损耗等费用 10合计5878.7100.00 注：上述生产成本计算不包括管理、设备折旧等其它成本。 从表 5-1 可以看出，本次以 100%的攀枝花钛渣为原料沸腾氯化制备 TiCl4工业 攀枝花钛渣沸腾氯化制取 TiCl4工业试验 15 试验中，每吨粗 TiCl4的正常生产成本约为 5878.7 元。总成本中攀枝花钛渣和氯气 主要原料成本所占比例达到 73.19%，其中氯气在总成本中占了 32.55。 5.2 工业生产成本预算 根据本次工业试验的结果，以下对采用 100%的攀枝花钛渣作原料，在攀枝花地 区进行沸腾氯化工业生产制备粗 TiCl4的成本进行预算。单耗采用本次在天泰获取的 数据，攀枝花钛渣的单价和人工成本较天泰公司低，氯气、石油焦由于部分或全部 需外购应比天泰公司高，攀枝花钛渣大型工业化沸腾氯化制备粗 TiCl4的单位生产成 本估算结果见表 5-2。 表 5-2 100的攀枝花钛渣沸腾氯化大型工业化制备粗 TiCl4的单位生产成本概算 编 号 项目 单耗/t.t粗 TiCl4-1 单价/ 元. t-1 金额/ 元 成本比例/ % 备注 1钛渣0.5434000.02172.039.36 按钛业公司 TiO2品位: 85%左右销售价。 2氯气1.10619002101.438.08已折算成纯氯。 3石油焦0.2371700.0402.97.30按目前市场采购价格 4耐火砖0.020800.016.00.29遵义生产数据 5电耗237kWh 0.5 元 /kWh 118.52.15按本地价格 6水81.08.00.15按本地价格 7石灰乳280.0100.01.81按本地价格 8工资200.0200.03.62 按 60 人，工资为 1200 元/月计算。 9其他400.0400.07.25 包括蒸汽、冷冻盐水、 材料损耗等费用 10合计5518.8100 注：上述生产成本计算不包括管理、设备折旧等其它成本。 从表 5-2 可以看出，在本地攀枝花钛渣沸腾氯化大型工业化制备粗 TiCl4，每吨 粗 TiCl4的正常生产成本约为 5518.8 元。由于总成本中钛渣和氯气两种主要原料成 本所占比例高达 77.44。如不考虑别的成本，仅考虑此两种原料对成本的影响可计 算出在本条件下生产粗 TiCl4时，钛渣单价每上升 100 元成本将增加 50 元左右，而 氯气单价每上升 100 元成本将增加 100 元左右，因氯气消耗比钛渣消耗高 1 倍多， 故氯气单价对生产成本的影响更显著，攀枝花钛渣大型工业化沸腾氯化制备粗 TiCl4 攀枝花钢铁有限责任公司钢铁研究院 16 想获得好的技术经济指标，如何获取廉价的氯气来源是必须面对的问题。 5.3 工业生产成本比较 与目前国内粗 TiCl4生产成本进行比较，遵义钛厂高钛渣沸腾氯化制备粗 TiCl4 的单位生产成本见表 5-3，天泰公司高钛渣沸腾氯化制备粗 TiCl4的单位生产成本见 表 5-4。 表 5-3 遵义钛厂高钛渣沸腾氯化制备粗 TiCl4的单位生产成本 编号项目 单耗/t.t粗 TiCl4-1 单价/ 元.t- 1 金额/ 元 成本比例/ % 备注 1高钛渣0.534500.02385.043.11 TiO2品位：88左右。 2电解氯气0.7691900.01461.126.41已折算成纯氯。 3石油焦0.171700.0289.05.22按目前市场采购价格 4耐火砖0.020800.016.00.28遵义生产数据 5电耗150kWh 0.5 元 /kWh 75.01.36遵义生产数据 6水81.08.00.14遵义生产数据 7石灰乳250.0100.01.81遵义生产数据 8工资200.0200.03.62 按 60 人，工资为 1200 元/月计算。 9其他400.0400.07.24 包括蒸汽、冷冻盐水、 材料损耗等费用 10合计5532.0100.00 注：1.上述为遵义钛厂 800mm 氯化系统的经济指标，计算不包括管理、设备折旧等其它成本。 表 5-4 天泰公司高钛渣沸腾氯化制备粗 TiCl4的单位生产成本 编号项目单耗/t.t粗 TiCl4-1 单价/ 元.t- 1 金额/ 元 成本比例/ % 备注 1高钛渣0.518948302506.446.22 TiO2品位：92%左右。 2管道氯气1.004 1728.81735.7229.04按天泰公司生产数据 3石油焦0.1921655.67318.895.88按天泰公司生产数据 4耐火砖0.020800.016.00.30按天泰公司生产数据 5电耗220 kWh 0.6068 元 /kWh 133.52.45按天泰公司生产数据 6水6.66873.539923.610.44按天泰公司生产数据 7石灰乳2.050.0100.01.84按天泰公司生产数据 攀枝花钛渣沸腾氯化制取 TiCl4工业试验 17 8工资350.0350.06.45按天泰公司生产数据 9其他400.0400.07.38 包括蒸汽、冷冻盐水、 材料损耗等费用 10合计5584.12100.00 注：上述生产成本计算不包括管理、设备折旧等其它成本。 为了便于比较将表 5-2、表 5-3、表 5-4 中三种沸腾氯化工艺生产粗 TiCl4的单位 成本列于表 5-5。 表 5-5 三种工业生产粗 TiCl4方法的成本比较/ 元t粗 TiCl4-1 项目攀枝花钛渣沸腾氯化遵义高钛渣沸腾氯化天泰公司高钛渣沸腾氯化 总成本5518.85532.05584.12 由表 5-5 可以看出，预计采用 TiO2品位为 85%左右的攀枝花钛渣沸腾氯化制备 粗 TiCl4的单位工业生产成本为 5518.8 元/吨，遵义钛厂目前采用 TiO2品位为 88%以 上的云南高钛渣为原料，其粗 TiCl4的单位生产成本为 5532.0 元/吨，天泰公司采用 品位为 92%左右高钛渣为原料生产成本为 5584.12 元/吨。从上面几张表中可看出， 无论采用何种原料，在粗 TiCl4的生产过程中，粗 TiCl4生产成本中高钛渣和氯气成 本都占 70%以上，这两种原料成本是粗 TiCl4生产过程中生产成本的主导因素。比 较三者的成本，攀钢因占有钛渣资源的优势，故生产 TiCl4具有一定的成本优势，按 目前 TiCl4售价（12000 元/t） ，用攀枝花钛渣直接氯化生产粗 TiCl4有较高的利润空 间。 6 存在问题及建议 （ （1）降低）降低氯氯气气浓浓度，提高床度，提高床层层温度温度 此次试验使用高浓度氯气（V%=92%96%） ，配碳量为 100:45，试验表明，由 于碳自身吸热和生成更多的 CO，使系统的热量无法完全满足温度恒定，是造成此 次试验过程中温度下降的主要原因。以往的试验研究表明，增加氯气成份中氧的含 量，可以使氧与过量的 C 发生反应产生更多的热量，提高床层的温度。提高床层的 温度一方面可以改善原料的氯化效果，另一方面可以降低床层中 CaCl2、MgCl2的粘 度，使排渣更为顺畅，如果温度控制合理，还可以使部分 CaCl2、MgCl2离开床层， 降低床层中 CaCl2、MgCl2浓度。所以建议在今后进行攀枝花钛渣沸腾氯化工业生产 时，应尽可能使用含氧的低浓度氯气，以提高床层的氯化温度。 （ （2） ）继续继续开展开展 100%攀渣沸攀渣沸腾氯腾氯化工化工业试验业试验，探索出，探索出较较佳的攀枝花佳的攀枝花钛钛渣沸渣沸 腾氯腾氯化工化工艺艺参数及操作方式参数及操作方式 此次试验虽然进行了 100%攀枝花钛渣沸腾氯化试验，且很好的验证了攀枝花钛 渣沸腾氯化的可行性，但由于天泰试验条件限制，100%攀枝花钛渣沸腾氯化试验