关于海锦钛工程总图运输设计的探讨

赵 军

(贵阳铝镁设计研究院，贵州 贵阳550081)

关于海锦钛工程总图运输设计的探讨

赵 军

(贵阳铝镁设计研究院，贵州 贵阳550081)

通过对海绵钛工程总图运输设计的实践，提出了海绵钛工程在总图运输设计的特点和注意事项，确保工程设计的安全和环保。

海绵钛工程;总图运输设计;总平面布置

0 引言

钛是世界上用途最广泛的金属之一，卫星、火箭、飞机、兵器制造、冶金、轻工、建筑、能源及民用等领域均离不开钛的产品及其合金。自2004年以来，我国钛工业进入快速发展阶段，钛加工材料和海绵钛的实际需求量远大于实际生产能力。由于过去海绵钛厂数量较少，建设经验不足，存在一些问题，笔者通过对几个海绵钛工程的总图运输设计，力求对今后的工作或同行有所帮助。

1 生产方法和工艺流程

了解海绵钛的生产方法和工艺流程是总图运输设计的前提。

海绵钛生产方法有镁还原法和钠还原法，电解法虽然经过长期的试验，但至今仍然未实现工业化生产。目前，全世界都采用镁还原法，钠还原法已经全部被淘汰，其中占主导地位的是镁还原——真空蒸馏法。

镁还原——真空蒸馏法生产海绵钛的过程:富钛料(如高钛渣、金红石)配入还原剂(如石油焦)用Cl2氯化，钛和各种杂质生成氯化物，经过冷凝、除尘、淋洗和沉降分离，得到粗TiCl4。粗TiCl4用精馏方法除去低沸点氯化物，再加入除钒剂，用化学的方法除去VOCl3得到精TiCl4。再把液态金属镁和精TiCl4加入还原蒸馏联合炉，生成的MgCl2定时放出送到镁电解车间。还原结束后进行蒸馏，除去残留在海绵钛中的镁和氯化镁。蒸馏结束后冷却到室温，取出海绵钛砣经剥皮、破碎、包装和抽空充氩，得到商品海绵钛。

2 设计标准和规范

设计规范是工程设计的指南、依据，直接影响到工程设计的科学性、合理性。总图设计的核心是平面布置，既要使工艺流程合理，又要使建构筑物之间有足够的安全间距，而总图专业本身所涉及的规范较多。所以对每一项工程设计，首先了解其工程性质，再查找相应的设计规范，这是工程设计的第一步，也是最关键的一步。

在新建的海绵钛项目设计中，必须执行以下国家现行的标准和规范:《GB 50187－93工业企业总平面设计规范》《GB 50544－2009有色金属企业总图运输设计规范》《GB 50016－2006建筑设计防火规范》《GB 4387－94工业企业厂内铁路道路运输安全规程》《GB Z1－2002工业企业设计卫生标准》《危险货物运输规则》(铁路运输适用本)铁运(1987)802号、《JT 3130－88汽车危险货物运输规则》。

3 厂址选择应注意的几个特殊条件

海绵钛厂的厂址选择，除了一般工业企业要考虑的建厂条件外，还要重点考察以下几个特殊的建设条件。

3.1 主要原材料

我国海绵钛生产所采用的主要原料是钛精矿、富钛料;辅助材料主要有碳质还原剂和氯气，碳质还原剂通常使用石油焦。

建设海绵钛厂，首先要落实原材料的供应。厂址尽可能靠近原料产地，以减少运输费用。另外，因氯气是危险物品，长途运输危险而且费用高，因此，厂址附近以有氯气供应(一般为氯碱厂)为佳。石油焦用量小，运输较为方便，可不考虑。

当然，如果技术经济指标较好，也可以考虑远距离运输主要原料，如某集团钛厂，从南非进口金红石，运距远，但矿石品位高(含 TiO2为93%以上)，矿石成本加上运输(海运和铁路)费用与国内原料相比，较经济。

3.2 供电条件

海绵钛是高能耗产品，生产过程中用电量大，海绵钛耗电30 000 kWh/t以上，而且主要耗电工序均要求不间断地连续供电。因此，厂址选择要考虑足够的电力供应。

3.3 供水条件

海绵钛是耗水大户，在大量采用循环水的情况下，每t海绵钛还要补充新水1 000 t以上，因此，厂址选择必须落实水源，保证水的供给。

3.4 环境保护和安全

海绵钛生产过程中需要使用危险品——氯气，对周围环境和人群存在一定的安全隐患和潜在的威胁，因此，选厂必须遵循国家有关规定，取得环保、安全、卫生等部门的认可。厂址应与生活区和居民点保持足够的卫生防护距离，并在其常年最小风频的上风向。同时，厂址也应与重要交通运输线路(如高速公路、铁路及车站)保持足够的卫生防护距离。海绵钛生产的废渣，含有Cl－等有害物质，虽然经过各种处理，仍需设置专门的堆场堆放。在选厂时，也必须予以重视。特别是使用两广的钛矿时，应考虑原料和废渣是否含有放射性物质，并采取妥善的污染治理方案。

4 主要车间的总平面布置

总平面布置是在保证生产、满足工艺和运输要求的前提下，结合工业场地的自然条件，合理地确定拟建建筑物、构筑物、交通运输线路、工程管线、绿化美化等设施的平面位置，使各个设施成为统一的有机整体。

海绵钛厂的主要车间有原料车间、还原蒸馏车间、电解镁车间。因此，在总平面布置中首先要确定这3大主要车间的合理位置，其它辅助车间再围绕着这3大主要车间进行布置。

原料车间包括石油焦破碎仓库、富钛料仓库和氯化工段。石油焦破碎仓库主要存放外购的石油焦并在该车间内进行破碎;富钛料仓库主要存放金红石或高钛渣，运输方式可以采用汽车运输，也可以采用铁路运输，两仓库的位置宜布置在运输线路进入厂区的一侧。当具备铁路运输条件时，优先采用铁路运输，并且铁路直接进入库房，以减少倒运。往下一道工序是氯化，其运输方式采用管道运输，可不受地形高差、坡度等限制，如果能从高处向低处输送，则可节约能源。

还原蒸馏车间，是海绵钛生产的核心车间，它的物料来源和去向都比较复杂，主要物料精四氯化钛来自精制车间或精四氯化钛贮库，还有液态金属镁来自镁精炼车间，得到的海绵钛坨要送到海绵钛破碎车间，产生的副产品氯化镁要送到镁电解车间，把镁和氯气分离、回收利用。精四氯化钛输送方式是管道输送，高温氯化镁和高温液态镁的运输方式采用专用抬包拖车运输，海绵钛坨的运输采用专用车辆运输。常规布置法是将还原蒸馏车间布置在厂区的中部，其周围分别布置精四氯化钛贮库、电解镁车间、破碎车间以及成品库。

电解镁车间，主要是把还原蒸馏产生的氯化镁通过电解法把金属镁提炼出来回收补充到还原蒸馏过程中去。电解镁车间是海绵钛生产过程中的资源回收利用的主要车间。电解镁车间的物料氯化镁来自还原蒸馏车间，它产生的中间产品液体镁要送到镁精炼车间，而经过精炼后的液体金属镁，用专用车辆运送回还原蒸馏车间;产生的副产品氯气要返回氯化车间。这几个车间(工段)的运输，氯化镁和精制液体镁采用专用车辆运输，氯气采用管道运输。通常情况下，电解镁车间是靠还原蒸馏车间的一侧布置，在电解镁车间的另一侧是电解尾气处理系统和氯压机室;在其某一端头，即外部电源进线的一侧布置供变电整流设施。

确定了3大主要生产车间的总平面布置，其余辅助设施的布置原理和别的工业企业一样，唯有不同的是环境卫生问题需要作特殊考虑。在海绵钛生产许多工序中都要使用氯气或产生氯气。氯气是一种常温下呈淡黄绿色、化学性质非常活泼、具有刺激性气味的剧毒气体。所以，海绵钛生产厂就存在着氯气泄漏等安全威胁。另外，在生产过程中会产生各种各样与氯气有关的气体污染，同时，在处理废弃物时，也会产生一些酸性废水，很多环节还会产生一些废渣。因此，在海绵钛厂的总平面布置中，每个建构筑物的具体位置，都必须考虑安全问题，要把安全事故防范、出现事故时人员撤离、救护等问题始终贯穿于整个设计过程中。尤其是液氯贮库的位置应远离主要生产车间和人员相对集中的地带，且处于厂区全年盛行风向的下风侧。

5 竖向设计

竖向设计应综合厂外运输线路、排水系统、周围场地地形一起考虑，同时要兼顾现有设施和远期规划。

海绵钛厂有还原蒸馏车间和镁电解车间是二层楼结构，但它们的层高不一致。还原蒸馏操作面一般是+6 m左右，镁电解车间的操作面一般是+5 m左右。

在大型的海绵钛厂，还原器的出料口通常在操作面以下，高温液态的氯化镁罐车是停放在±0.00平面上;而镁电解车间加料则在二层操作面上，因此，如果地形坡度较大，还原蒸馏车间宜在地形较高的地段，镁电解车间宜在地形较低的地段。

当然，如果海绵钛厂的规模比较小，总的运输量不大，平坡式布置也能解决运输问题。

平坡式布置有利于厂房的通风、运输线路的布置和工厂的环境美化;但往往增大土方量，一般仅在场地平坦或面积不大时采用。

阶梯式布置适用于地势坡度较大、地形变化复杂的坡地建厂地区，可以充分利用地形，节约土石方工程量，但需要设置较多的排水工程和支护工程，使平面布置、运输线路和管线布置复杂化。

两种竖向设计形式，各有利弊，在不同的地形条件下，经济效果也不一样，因此，在确定竖向设计形式时，必须因地制宜。

6 结语

海绵钛厂的总图运输设计是一个系统工程，牵涉的知识面广，总图布置合理与否，直接影响企业的建设投资和建设周期、安全和环保。因此，对海绵钛厂的总图运输设计，值得我们去进一步的研究，期望做得更加完善、更加合理。

[1]雷明.工业企业总平面设计[M].西安:陕西科学技术出版社，1998.

[2]有色金属工程设计项目经理手册编委会[S].北京:化学工业出版社，2003.

[3]GB 50187－93工业企业总平面设计规范[S].北京:中国计划出版社，1994.

Probe into Design of General Plan and Transportation for Sponge Titanium Project

ZHAO Jun
(Guiyang Aluminum－Magnesium Design＆ Research Institute，Guiyang 550081，China)

According to the design practices of general plan and transportation for sponge titanium project，the features and precautions in the design of general plan and transportation for sponge titanium project were put forward to ensure safety and environment protection of project design.

sponge titanium project;design of general plan and transportation;general layout

TU273

A

1004－2660(2012)01－0059－03

2012－02－24.

赵军(1978－)，男，贵州人，工程师.主要研究方向:总图运输设计.E－mail:aaztzj@163.com