冶金业循环水体系研究论文

镁法海绵钛爬壁钛生成量的初探沈俊宇（遵义钛业股份有限公司 贵州省 563004）摘要：在海绵钛的还原生产过程中，反应器的上部器壁会生成大量环状的爬壁钛，一炉产品爬壁钛的生成量少则500 kg左右，多则达800至1000 kg，爬壁钛不仅产品取出困难，增加操作人员劳动强度，而且其质量较差，经济损失大。本文分析了海绵钛爬壁钛的形成机理及生产过程中爬壁钛增多的原因，提出了还原中后期最大加料速度限制，以缓解反应剧烈程度和控制反应液面高度在1#范围内小幅波动，防止形成新的活性中心，是生产过程中减少爬壁钛生成量的主要途径。关键词：海绵钛 爬壁钛 生成量 加料速度 反应液面高度A Study the Production of the Titanium on Walls Produced in the Process of Sponge Producing by Magnesium ProcessJunyu，Shen(Zunyi Titanium CO.LTD.Guizhou 563004)Abstract：A quantity of annular titanium will be produced on upper walls of reactors during the reduction and distillation。The production per batch is from 500kg to 800 or 1,000kg. It is difficult for operators to take products out ,and also influences the quality .Therefore ,the titanium on walls not only strengthens the labor intensity ,but also causes a big loss The paper analyzes the formation mechanism of the titanium on wall and reasons why its production increases.Also,in order to ease the strong reaction,make the liquid level in reaction waves no more than 1’’and prevents the formation of new active centers ,the paper introduces a main method to reduce the production of the titanium on walls,that is to retrict the max.feed speed in mid or late period of reduction and distillation.Keywords:titanium sponge the titanium on walls production feed speed liquid level in reaction 1 前言在海绵钛的还原生产过程中，反应器的上部器壁会生成大量环状的爬壁钛，如图1所示。爬壁钛会导致以下不良后果： 第一，由于目前使用双法兰反应器，反应器上部热损失较大（上部有三圈水套，反应器约300 mm高度在加热炉外），上部爬壁钛中的氯化镁很难被蒸发出去，使爬壁钛中含有较高的杂质元素氯，剥取产品时会看到反应器口部（爬壁钛的最上部）粘有大量的镁和氯化镁。第二，海绵钛还原、蒸馏反应器为铁制反应器，由于爬壁钛在反应器器壁上粘附较强，加之双法兰反应器上部热损失大，为保证反应器上部温度，蒸馏期间加热炉1#、2#加热电阻丝送电频率高且时间长，致使爬壁钛普遍有发亮现象，分析结果显示杂质元素铁含量较高。第三，爬壁钛在反应器上部空间极易被泄漏进的空气污染，使产品中杂质元素氮、氧含量较高。由表1可看出，产品分析爬壁钛质量级别基本上在3—5级（极少部分在2级以上），同时，也有少部分因杂质元素过高成为等外品。一炉产品爬壁钛的生成量少则500kg左右，多则达800至1000 kg，经济损失较大。另外，爬壁钛过多也给产品取出带来困难，增加操作人员劳动强度。为了减少爬壁钛生成量，降低损失，我们进行了控制液面高度及调整料速试验。表1 2007年下半年爬壁钛质量统计表分析批数（批） 2级品批数（批） 3～5级品批数（批） 等外品批数（批） 2级品影响因素 3～5级品、等外品影响因素75 12 51 12 HB、Fe、Cl、O、N HB、Fe、Cl2 爬壁钛形成机理镁还原TiCl4主要反应为：TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2，在还原反应刚开始时，加入的TiCl4大部分气化，发生气相TiCl4—气相Mg或气相TiCl4—液相Mg反应，同时也有一部分TiCl4液体未来得及气化，进入液镁中，发生液相TiCl4—液相Mg间的反应。还原刚开始在反应器铁壁和熔镁表面夹角处上，一旦有钛晶粒出现后，裸露在熔镁面上方的钛晶体尖峰或棱角便成为活性中心。[1] 镁还原TiCl4主要在此活性中心上进行。液镁靠表面张力沿铁壁和钛晶体毛细孔上爬，被吸附在活性中心上，与气相TiCl4反应生成最初的海绵钛颗粒。随着反应的进行，生成的海绵钛颗粒依赖其与反应器壁的粘附力和熔体浮力的支持沿反应器壁在熔体表面逐渐长大，并浮在熔体表面。随着生成的海绵钛块增厚、增大，加之排放氯化镁，失去熔体浮力支持的海绵钛块体大部份就会沉落在熔体底部，这样在反应器器壁上，将有环状海绵钛粘附在其上，其实，这部分也是最初的爬壁钛。另外，在还原反应初期，液镁有很大的蒸发表面，而空间压力较低，故镁具有很大的蒸发速度。还原反应中期，反应温度较高和对反应器底部加热时，也会有部分镁蒸发。镁蒸气挥发后，冷凝在反应器器壁和大盖底部，与气相TiCl4反应也会生成部份爬壁钛。海绵钛块沉落熔体底部后，熔体表面会重新暴露出液镁的自由面，还原反应将恢复到较大的速度。随着反应的进行，在熔体表面会重新生成海绵钛桥，通过排放氯化镁，钛桥被破坏，海绵钛块靠自重下沉，又为下一层海绵钛生长创造条件，爬壁钛也在这一过程中逐渐形成，还原反应如此周而复始进行，直至镁的利用达到65%—75%之后。3 生产中爬壁钛增多原因分析3.1中后期加料速度随着还原反应的进行，特别是进入中期后，加料速度逐渐增加，反应进行的非常剧烈，熔体表面反应区中心部最高温度可达1200℃以上，而镁的沸点仅1105℃，此时镁处于沸腾状态。加之目前还原操作料速按玻璃转子流量计实际刻度与自动加料系统对照进行加料，因玻璃转子流量计出厂时是用水标定，当被测介质改为TiCl4时，其修正系数，经计算应为1.13。当玻璃转子刻度显示最大加料量为150 kg /0.5h，实际料速已达160～170 kg /0.5h。这样更加剧了反应的剧烈程度，沸腾的液镁将不断吸附在最初反应器壁上已形成的少量环状爬壁钛上，通过钛晶体毛细孔上爬，与气相TiCl4反应生成新爬壁钛，使原环状爬壁钛增多、增厚。另外，由于反应剧烈程度增加，也加剧了液镁的气化，液镁蒸气挥发后，冷凝附着在反应器器壁上部和大盖底部，与气相TiCl4反应生成爬壁钛，这些爬壁钛主要粘附在反应器器壁上部和大盖底部。因此，最大料速持续的时间越长，生成爬壁钛也就越多（表2）。表2 部分大料速爬壁钛生成量统计表最大料速（kg /0.5h） 持续的时间（h） 爬壁钛占毛产量比例（%）生产炉-1 155～165 35 12.75生产炉-2 145～155 40 13.55生产炉-3 155～165 36 15.67生产炉-4 155～165 40 10.35生产炉-5 155～165 35 10.753.2 反应液面高度反应液面高度太低、波动范围过大会增加爬壁钛生成量，其原因如下：第一，当反应液面高度过低时，TiCl4距液镁表面间距面相对较远，发生液相TiCl4—液相Mg间的反应相对减少，气相TiCl4与镁蒸气反应相对增加，从而增加爬壁钛生成量。第二，因未定时、定量准确排放MgCl2，反应液面高度大幅上下波动，易在钛晶体活性中心之外，形成新的活性中心，液镁靠表面吸引力沿铁壁和钛晶体孔隙上爬，被吸附在活性中心上，这样在反应器壁上会粘附形成新的爬壁钛。因此，不控制好液面高度，及时准确排放MgCl2，也将增加爬壁钛的生成量（表3）。表3 反应液面高度大幅波动量统计表反应液面高度波动范围 爬壁钛占毛产量比例（%）生产炉-6 1#～2# 11.88生产炉-7 1#～2# 12.82生产炉-8 1#～2# 13.67生产炉-9 1#～2# 15.02生产炉-10 1#～2# 14.02生产炉-11 1#～2# 12.814 措施通过上述分析，可以知道爬壁钛是海绵钛生产过程中必然要形成的，但其生成量是可以控制的，因此，我们对加料速度以及反应液面高度进行了调整。结合生产实践，采取两项措施：第一，我们对部分处于通风不好而影响散热的炉子还原中期最大加料速度限制在135～140 kg /0.5h，以缓解反应剧烈程度，特殊炉次，因反应温度太低，可以适当提高至160～170 kg /0.5h，但持续时间不能太长，最多3～4 h;后期最大料速限制在105～110 kg /0.5h。第二，控制反应液面在1#范围内小幅波动，防止形成新的活性中心，以达到降低爬壁钛生成量的目的（表4）。表4 调整料速及排放MgCl2制度试验对比表料速及排放MgCl2制度 平均爬壁钛占毛产比例(kg) 平均钛坨重量(kg) 平均加料时间(h) 中期平均最大料速(kg /0.5h) 后期平均最大料速(kg /0.5h)调整前 11.56 5291 89 160 120调整后 8.28 5483 87 138 107从表4的统计数据可以看出，通过控制最大料速以及控制好液面高度及时准确的排放MgCl2，产品生成的爬壁钛占毛产比例大大下降，调整前平均爬壁钛为11.56％，调整后平均爬壁钛8.28％，平均下降3.28％。在进行调整料速试验期间，对生产炉-59一炉产品还原中期加料再次进行提高料速到155～165 kg /0.5h试验，结果爬壁钛增至占毛产量的14.93％，从这点也证明了加料速度对爬壁钛形成的影响。此外，调整前，钛坨平均重5291 kg，调整后，钛坨平均重5483 kg，平均毛产重量未受影响；调整前平均加料时间89小时，调整后平均加料时间87小时，加料时间也略有减少。试验在降低爬壁钛生成量的同时，缩短了还原生产周期，降低了还原电耗，取得了较好的效果。5 结论5.1对处于通风不好而影响散热的炉子还原中期最大加料速度限制在135～140kg /0.5h，后期最大料速限制在105～110 kg /0.5h 5.2控制反应液面高度在1#范围内小幅波动。本试验在巩固海绵钛钛坨产量的情况下，降低了爬壁钛生成量，试验取得了效果，为进一步研究探索海绵钛爬壁钛生成量打下了基础。参考资料[1] 莫畏， 邓国珠 ，罗方承 . 钛冶金[M].版次（第二版）.北京:冶金工业出版社,1998:281-293

化工企业循环水处理问题及应对策略论文

摘要： 循环水处理是化工企业工作的要点与核心。这是因为，循环水处理直接关系到化工领域的排污现状，因此有必要选择适合于处理循环水的技术措施。从目前来看，多数化工企业逐步意识到循环水处理在企业化工运行中的重要价值，因而也开始尝试运用新型的技术手段来处理循环水。然而仍有某些企业并没能依照因地制宜的基本思路来处理循环水，这种现状不利于改进水处理的措施和技术手段。对于化工循环水的处理而言，企业有必要明确现阶段的处理问题，结合循环水处理的现状，探求可行的应对策略。

关键词： 化工企业；循环水处理；存在问题；应对策略

化工企业在正常生产中，很难避免会排放某些废水。相比于其他类型的废水，化工废水通常包含更复杂的污染成分，如果任其排放那么将会污染周边环境。在节能环保的基本思路下，化工企业应当真正意识到处理循环水的必要性，从而运用适当的手段来处理化工废水。只有善于处理并且再次利用，才能保障化工企业获得优良的生产实效。进入新时期后，淡水储量与现阶段的经济进步之间突显了尖锐矛盾，这种现状在客观上也体现了循环水处理的重要价值。由此可见，作为化工企业就需要探寻循环水的基本特征及其处理方式，综合运用多样的技术手段来提升水体处理的效率。

1循环水处理现存问题

近年来，化工处理废水的综合水平获得了迅速提升。从化工处理的角度来讲，循环水的相关处理应当构成其中的核心流程与环节。从现阶段的基本趋势来看，化工生产所需的淡水总量逐渐增多，然而与之相应的淡水储能却在减少，这种现状亟待加以改进。为了缓解矛盾，化工行业就需要推广新型的循环水技术，运用适当的处理手段来实现水体循环。从根源上讲，这种措施也符合了节能与环保的基本思路，有助于杜绝化工领域消耗过多的淡水能源。对于循环水在进行处理时，化工企业通常面对如下难题：首先是主料泄漏。水体处理较大程度上存在着主料泄漏的可能性。如果发生了主料泄漏，将会大幅提升水体酸碱值。这种状态下，即便经过了水体处理，出水成分的腐蚀性依然较高。同时，负责水体处理的某些人员并没有及时清理沉淀物，这种状况很易造成过高的COD值。其次是对于滤网的阻塞。从循环水的角度来看，在进行过滤时应当增加旁滤装置，这样做有助于实现反复过滤。然而实质上，旁滤装置通常很难承受过高的水压，在循环处理时也容易阻塞滤网。长期以来，杂质阻塞滤网的不良现象都干扰了过滤效率的提升。最后是水体污染。水处理如果泄漏了部分介质，则会造成污染。从现状来看，很多企业都表现出较高的用水需求，因此企业通常忽视了循环冷却的流程。在此过程中，循环水系统设置了较低的浓缩倍数与热负荷，以至于无法符合微生物的基本指标。此外，不达标的水体处理也造成制冷设备的过多损耗。

2探求应对策略

2.1对于水体进行反复检测

对于化工处理中的水体检测进行强化，通过反复检测的措施来提高精准性。运用水体检测的方式，也可以在根本上确保符合现阶段的循环处理指标。在检测水体的过程中，化工企业也有必要指派专人，具体负责追踪各个流程的水体处理实效。依照岗位职责的基本思路来划分水体检测责任，一旦发现检测中的某些问题那么立即予以处理。这是因为，对于循环水强化最基本的水体检测，有利于迅速判断其中的质量缺陷，然后选择适当措施来进行消除。

2.2运用清洗与堵漏技术

对于循环水体处理所需的配套管道与换热器，有必要做到经常性的清理，对此可以选择化学清洗的手段来消除内部杂质。相比于其他处理手段，化学清洗具有独特的优势，这是因为化学清洗不必停机操作。具体在清洗时，通常选用分散剂、剥离剂或者柠檬酸进行反复清洗，在此基础上确保清除管道锈蚀。化学堵漏的.措施可以防控介质泄漏。一旦发现泄漏的介质或者物料，那么立即运用适当措施来进行封堵并且焊接管道，防止再次泄漏的发生。

2.3确保适当的浓缩倍数

循环水处理应当设置适当的浓缩倍数，在条件允许时，对于浓缩倍数应当进行提高。具体的措施为：运用适量的缓蚀剂加入循环水中，以此来减缓锈蚀速度。同时，在控制水体微生物的过程中也可以运用氧化杀菌剂的措施，适当调整水体内部繁殖的微生物。此外，水体冷却所需的设备也会消耗较多水量，对此有必要灵活予以调整。通常情况下，可以限制于5℃的冷却温度，以此来保持适当的浓缩倍数。在进行冷却时，需要密切关注冷却装置运行的各个环节。

3结语

从化工生产的角度来讲，循环水应当起到关键作用。然而从现状来看，很多化工企业并没有灵活选择多样的循环水处理措施，因而仍面对显著的技术难题。实际上，循环水的化工处理应当包含很多流程与环节，在此过程中企业需要紧密结合现状来完成水体的循环处理。对于水体检验、装置堵漏技术、化学清洗等相关技术措施都有必要加以全面完善。未来的水处理实践中，化工企业还需要摸索经验，在此基础上服务于循环水处理的综合质量提升。

参考文献：

[1]伍建军.如何做好循环水处理工作[J].化工管理，2015(12).

[2]张乐,徐舒.化工企业循环水处理问题与对策[J].企业研究，2012(12).

[3]司清华,周文争.循环水处理过程中存在的问题及对策[J].河南化工，2004(07).

[4]化工系统循环冷却水处理的现状与未来[J].袁永梅.科技咨询导报，2007(27).