تأثير نسبة الكبريت في فحم البترول المُحَمَّص على إنتاج أكسيد التيتانيوم الأبيض

يكمن جوهر تأثير محتوى الكبريت في فحم البترول المُحَمَّص على إنتاج أكسيد التيتانيوم في أنه، بصفته عامل الاختزال الأساسي في عملية التصنيع بالطريقة الكلورية، فإن محتوى الكبريت فيه يرتبط ارتباطًا مباشرًا بجودة المنتج وعمر المعدات والامتثال لمعايير حماية البيئة.

في الطريقة السائدة حاليًا لإنتاج أكسيد التيتانيوم باستخدام عملية الكلورة، يلعب فحم البترول المحمص (CPC) دورًا لا غنى عنه. حيث يتفاعل مع مادة التيتانيوم الخام عند درجة حرارة عالية تتراوح بين 950 و1000 درجة مئوية مع غاز الكلور، مما ينتج عنه مادة وسيطة أساسية تستخدم في مراحل الإنتاج اللاحقة، وهي رباعي كلوريد التيتانيوم (TiCl₄).

في هذه العملية، يتجلى تأثير الكبريت بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

التأثير على التفاعل الكيميائي وجودة المنتج

إدخال الشوائب: يتحول الكبريت الموجود في فحم البترول، تحت درجات الحرارة المرتفعة لتفاعل الكلورة، إلى شوائب مثل كلوريد الكبريت (مثل S₂Cl₂). تختلط هذه الشوائب مع TiCl₄ الناتج، مما يزيد من صعوبة وتكلفة عمليات التكرير والتنقية اللاحقة.

التأثير على نقاء المنتج النهائي: إذا لم تكن عملية التكرير شاملة، فإن الكبريتيدات المتبقية ستؤثر في النهاية على الخصائص الأساسية لأصباغ ثاني أكسيد التيتانيوم، مثل درجة البياض والدرجة اللونية وقوة التغطية.

تكوين مجمعات مستقرة: تشير بعض الدراسات إلى أن ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) يتفاعل مع المركبات الكبريتية لتكوين مجمعات تظل مستقرة حتى في درجات الحرارة العالية (حتى درجة حرارة الجرافيتية)، مما قد يؤثر بشكل دائم على أداء المنتج.

التأثير على معدات الإنتاج والعمليات

تفاقم تآكل المعدات: تتميز الكبريتيدات الناتجة عن تفاعل التكلور (مثل HCl وH₂S) بقدرة تآكلية قوية، مما يؤدي إلى تفاقم تآكل معدات مثل أفران التكلور والأنابيب والمكثفات، ويقصر من عمر المعدات، ويزيد من تكاليف الصيانة.

زيادة صعوبة التحكم في العمليات: تؤدي تقلبات محتوى الكبريت إلى عدم استقرار المعلمات العملية مثل درجة الحرارة والضغط في تفاعل الكلورة، مما يزيد من تعقيد التحكم في عملية الإنتاج.

التأثير على حماية البيئة والامتثال للمعايير

زيادة عبء معالجة الغازات العادمة: ينتج فحم البترول عالي الكبريت كميات كبيرة من الغازات العادمة المحتوية على الكبريت، مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO₂)، أثناء التفاعل وعند احتراقه كوقود. وهذا يتطلب أنظمة إزالة الكبريت من الغازات العادمة أكبر حجماً وأكثر تكلفة من أجل تلبية معايير الانبعاثات البيئية.