1、立项背景

钛及钛白粉具有一系列优良的物理特性和应用效能，在世界范围内都有着广泛的用途。我国是世界钛资源储量最丰富的国家之一，钛产品也是我国国防、国民经济发展的重要战略材料，其工业化产品主要为钛金属与钛白粉，而四氯化钛（TiCl4）则是生产钛金属、钛白粉的中间原料；目前世界上工业化生产TiCl4的成熟工艺分为沸腾氯化法和熔盐氯化，其中沸腾氯化法对原料的要求高（原料中TiO2的含量≥92%，CaO+MgO含量≤1.5%），而熔盐氯化工艺具有更宽阔的原料适应窗口，处理低品位钛原料制备TiCl4具有明显优势，针对我国钛资源杂质含量高的特点，可有效提升我国钛资源高效规模化利用水平。

熔盐氯化工艺已在前苏联独联体国家及我国获得广泛应用，而熔盐氯化炉做为该工艺关键、核心设备，其规格及技术水平直接决定生产线的产能及产品质量。目前国内外可见报道中，国外设计指标单炉均为80~120t/d，国内锦州钛业、云冶等单炉产能仅能达到80~130t/d。由于技术升级难度较大及投资较大等原因，目前国内尚无更大产能的成熟应用先例。攀钢作为国内主要的海绵钛及钛白粉生产企业，采用前苏联及乌克兰上世纪80年代成熟的熔盐氯化技术路线，已在海绵钛厂成功应用熔盐氯化工艺生产出高质量、低成本的四氯化钛，单炉产能已经超过120t/d设计指标，近年来通过不断攻关，实际产能短期内已可达到130t/d以上，但进一步提升存在炉型结构不合理、产能提升稳定运行、配套设备及控制技术开发困难的问题。这些问题的解决均需要对氯化物熔盐中低品位钛渣碳热氯化相关反应的热力学与动力学、大型氯化炉炉内流场分布、氯化炉工程化技术、氯化炉工艺稳定控制等进一步深入研究。

目前攀钢拟采用熔盐氯化炉技术建设6万t氯化法钛白项目。如能将攀钢熔盐氯化炉的炉型大型化，使其单炉产能与生产效率进一步提高，对于提高熔盐氯化炉技术水平、促进产业结构升级、扩大攀钢四氯化钛低成本优势、提高钒钛磁铁矿综合利用率等均有重大意义。因此，极有必要开展熔盐氯化炉大型化及氯化工艺技术研究。

2、主要研究内容及目标

2.1 主要研究内容

⑴ 大型熔盐氯化炉热力学、动力学研究；

⑵ 开展熔盐氯化炉大型化流场数值模拟研究；

⑶ 通过熔盐氯化炉放大规律研究，确定大型化炉型及结构；

⑷ 大型熔盐氯化炉关键设备及配套装备研究。

2.2 主要研究目标

⑴ 掌握熔盐氯化炉大型化规律；

⑵ 确定160t/d熔盐氯化炉炉型；

⑶ 形成160t/d炉型成套装备技术；

⑷ 实现熔盐氯化炉产能达到160t/d，氯化率达到90%以上。

3、主要技术经济指标

（1）、形成具成套大型钛渣熔盐氯化炉装备及工艺控制技术；

（2）、单台大型熔盐氯化炉粗四氯化钛产能达160t/d；

（3）、大型熔盐氯化炉钛收率≥93%；

（4）、大型熔盐氯化炉单炉运行时长≥90天。

4、主要创新点：

⑴、形成160t/d熔盐氯化炉炉型。

⑵、形成160t/d炉型全套装备及控制技术。

⑶、开发了160t/d炉型全套工艺及操作技术。

⑷、掌握了熔盐氯化炉大型化放大规律，为进一步放大奠定了坚实的技术支撑。

5、经济效益及社会效益

氯化炉进行大型化后，单炉产能扩大40t/d，一座氯化炉每年可增产14000t，按市场每t四氯化钛售价4500元计算，可新增产值6300万元，按每吨利润900元计算，可新增利润1260万元。如3座氯化炉全部完成改造，最高每年可增产42000t，新增利润3780万元。

本技术可推广应用于国内外采用熔盐氯化炉的生产线改造或新建项目，如该炉型及相关技术已经应用于攀钢新建6万t氯化法钛白生产线上。采用4座160t/d氯化炉。该项目氯化钛白单线产能可达到国内最大之一。新增员工550人，仅氯化车间新增236人。

氯化钛白按高档产品17000元/t计算，每年新增产值10.2亿元。

6、推广应用

本技术可推广应用于国内外所有采用熔盐氯化炉的海绵钛、钛白粉生产线改造或新建项目，目前已经成功案例如下：

⑴、在攀钢海绵钛分公司3#熔盐炉大修扩能工程中实施。项目于2018年初完成施工。通过生产检验，产能达到设计指标，物料氯化率也达到90%的设计指标。

⑵、在攀钢海绵钛分公司2#熔盐炉大修扩能工程中实施。项目于2019年2季度完成施工。通过生产检验，产能达到设计指标，物料氯化率也达到90%的设计指标。

⑶、已经用于新建6万t氯化法钛白生产线上。该生产线现已完成初步设计，生产线采用4座160t/d氯化炉。满足为6万t氯化法钛白供应原料的需要。

推广应用措施：该技术首先在攀钢海绵钛厂及氯化法钛白厂进行成功应用，实现成功达产的案例，对于进一步降低四氯化钛及海绵钛的成本有直接意义。通过后期与行业内其它大型企业进行交流后，该技术的技术优势将更加明显。对于对外推广实施将更加有利。