微波技术在四氯化钛生产原料干燥中的应用研究
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１８ ・ 有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ１．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ２０１４年第３期
ｄｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－７５４５．２０１４．０３．００６
微波技术在四氯化钛生产原料
干燥中的应用研究
李卫红，金芳荣，尚东，李志文
（遵宝钛业有限公司，贵州桐梓５６３２００）
摘要：研究了微波干燥技术在四氯化钛生产原料干燥中的应用效果，并分析了微波干燥石油焦的经济效 益。结果表明，微波干燥技术应用在四氯化钛生产原料干燥中是可行的。 关键词：微波；干燥；高钛渣；石油焦；四氯化钛 中图分类号：ＴＦ８２３
文献标志码：Ａ
文章编号：１００７—７５４５（２０１４）０３—００１８—０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｄｒｙｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ
Ｔｉｔａｎｉｕｍ ＴｅｔｒａｃｈｌＯｒｉｄｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ＬＩ Ｗｅｉ—ｈｏｎｇ，ＪＩＮ Ｆａｎｇ—ｒｏｎｇ，ＳＨＡＮＧ Ｄｏｎｇ，ＬＩ Ｚｈｉ—ｗｅｎ
（Ｚｕｎｂａｏ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｃｏ．，Ｉ ｔｄ，Ｔｏｎｇｚｉ ５６３２００，Ｇｕｉｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｒｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｄｒｙｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｉｄｅ ｐｒｏ ｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｏｆ ｄｒｙｉｎｇ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｔｏ ｄｒｙ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｒｙｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｗａｖｅ；ｄｒｙｉｎｇ；ｈｉｇｈ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｓｌａｇ；ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ；ｔｉｔａｎｉｕｍ ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｉｄｅ
１ 四氯化钛生产原料的干燥技术现状
目前，我国四氯化钛生产使用的主要技术为沸
简单，但其干燥的速率不能满足当前大炉型的使用
要求，且回转窑在转动过程中会产生大量粉尘，对操
作者的健康会产生较大影响。因此，寻求一种速度 快、效率高的干燥设备来满足大型氯化炉的需要就
显得尤为迫切。
腾氯化技术，该技术是将一定粒度的富钛料和石油 焦在高温、氯气流的作用下在炉内形成一个沸腾床
层，使各种原料可以充分接触，以达到充分反应的目 的。但因该反应中使用的原料中有氯气，而氯气与
水反应生成氯化氢，氯化氢对氯化炉耐火材料和生
微波干燥技术因具有干燥效率高、易于实现自 动控制和节能环保等优点，被广泛应用于冶金领域。 因此，微波干燥技术正逐步取代传统干燥技术成为
四氯化钛生产原料干燥的主要方法。图１所示的是 微波干燥石油焦工艺流程图。微波干燥高钛渣的工 艺流程与石油焦类似。
产设备的损害极大。这就要求原料高钛渣和石油焦
中的水分含量不大于０．１％，而目前采购的原料中
水分普遍在２ ～３ ９／６，因此，采购来的高钛渣和石 油焦必须经过干燥才能使用。
我国大多数四氯化钛生产厂家采用电加热工频 回转窑的方法来进行原料干燥，这种方式虽然设备
收稿日期：２０１３—０９—２１
基金项目：科技部国际科技合作项目（２０１１ＤＦＡ４２１５０）
２微波干燥技术简介
２．１微波干燥的原理
作者简介：李卫红（１９８２一），男，陕西渭南人，一Ｉ：程师．
２０１４年第３期 有色金属（冶炼部分）（ｈｔｔｐ：／／ｙｓｙ１．ｂｇｒｉｍｍ．ｃｎ） ・ １９ ・
图１微波干燥石油焦流程图
Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｏｆ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ
ｄｒｉｅｄ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ
微波是指频率为３００ ＭＨｚ～３００ ＧＨｚ、波长为 １ ｍｍ～１ ｍ之间的电磁波 ｊ。
微波干燥以微波产生的能量为热源来干燥物
料。被干燥物料中的极性水分子在微波产生的高频 电磁场作用下不断被极化，造成水分子的自旋运动 效应，此时，微波场的场能转化为物料的内能，使得 物料温度升高，产生热化等一系列物化过程而达到
干燥的目的。
２．２微波干燥的特点 ２．２．１选择性加热
在微波对高钛渣及石油焦的加热脱水过程中， 水的介电常数大，易于吸收微波，脱水效果极佳＿２］。 而对其他矿物成分则不会造成污染及损害，微波的
选择性加热，既有利于快速脱去高钛渣、石油焦中的 水分，也有效地保护了原料中的其余有效成分。
２．２．２控制及时、反应灵敏
常规的加热方法，如蒸汽加热、电热、红外加热
等，要达到一定的温度，需要一定的时间，在发生故
障或停止加热时，降温又要较长时间。而微波加热 的惯性很小，只需要调整微波功率，就可以将物料加 热到适当的温度，可以实现温度升降的快速控制，有
利于生产的自动化和连续性。 ２．２．３高效节能
传统加热一般是以蒸汽、电等为加热源，通过传 导体传递进行加热；而微波加热属介质加热，不同物
料介质所吸收的微波能量不同，这种介质吸收微波
能量的选择性为微波能量利用率提供了有利条件。
在高钛渣、石油焦的加热过程中，水分直接吸收 微波而发热，没有经过其他中间转换环节，因此除少
量的传输损耗外几乎无其他损耗。表１为传统干燥
与微波干燥技术参数对照表。
表１ 传统干燥与微波干燥技术参数对比
Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｄｒｙｉｎｇ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｄｒｙｉｎｇ 项目 传统干燥
微波干燥
热源
蒸汽、电
频率２ ４５０ ＭＨｚ或９１ ５ ＭＨｚ的微波
传热旅喜 传 主 外同
传热阻力鏊
嚣
热效率
３０
８０
节能效果能耗大 为传统能耗的２０ ～３Ｏ 控制难度较难控制
易于控制
３ 微波干燥技术的实施
３．１ 微波干燥设备的选型
四氯化钛生产原料的微波干燥设备主要由磁控 管、干燥箱、配电箱、控制系统、传送系统和排湿系统 ６部分组成。
３．１．１磁控管
微波的使用频率直接决定了磁控管的型号，我 国常用的微波频率有２ ４５０ ＭＨｚ和９１５ ＭＨｚ两 种。根据物料在不同微波频率下吸收的微波功率计
算公式：
Ｐ一（０．０１／１．８）×ｆ×Ｅ×２ｅ ×ｔｇ
（１）
式中：Ｐ为单位体积物料吸收的功率，Ｗ／ｃｍ。； ／’为微波频率，Ｈｚ；Ｅ为电场强度，Ｖ／ｃｍ；ｔｇ 为介 质损耗系数．￡ｒ物料的介电常数。
从式（１）可以看出，微波频率的确定受以下因素 的影响：１）干燥物料的体积及厚度，２）物料的含水量 