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硫酸法钛白生产中酸解罐防腐蚀工艺的优化设计

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第5期

硫酸法钛白生产中酸解罐防腐蚀工艺的优化设计

33

ttttttttl1凸

腐与制蚀控l

硫酸法钛白生产中酸解罐防腐蚀工艺的优化设计

蒲中华

(攀枝花兴中钛业有限公司,攀枝花,104676)

摘要

介绍了酸解罐的防腐蚀工艺如何合理的满足实际生产的工艺要求,结合实际情况,并分析了相关防腐蚀材料的性质、施工设计重点及传热计算。

关键词:防腐蚀工艺隔离层衬里结构设计传热计算

硫酸法钛白生产中酸解分为连续和间歇两种方法。国内外个别厂家已采用连续酸解。连续酸解的

可见,酸解罐选用的防腐蚀工艺主要还是隔离层的差异。酸解罐选用的防腐蚀工艺在生产实际中,重要的是协调解决温度的大幅度变化和几种最不同热膨胀系数的材料之间热传导的缓冲。特别是酸解主反应时,还应起到对衬里层砖板的减震。

12防腐蚀隔离层的作用和意义.

优点是环保、配套设施较少、于控制。由于设备制易作等原因,技术尚未普遍使用,在中国国内的使该其

用价值还不足以替代原有的成熟装置。国内外大部

分生产厂家采用间歇法酸解工艺,酸解罐视生产规模不同,用3 ̄10的规格。选用大型酸解罐,选06m。

投矿批次量大,产更趋稳定。但设备设计、作、生制材料选用还需进一步优化。由于环保压力及硫酸亚铁副产品等因素,精钛防腐蚀隔离层的主要作用是防止渗透过砖板或胶泥的腐蚀介质对钢壳的腐蚀。选择隔离层材料时,必须考虑在隔离层表面工作温度下材料对腐蚀介质的耐腐蚀性能,以及材料施工工艺和经济合理性。

矿配用高钛渣已在广泛使用。间歇法酸解主反应的

温度有较大差异:钛精矿为15。钛精矿配全8±5C;用高钛渣为201℃。本文主要结合攀枝花兴中4±0

防腐蚀隔离层作为防腐蚀工艺的重要组成部分,在实际应用当中,该根据实际工艺要求,到应做实事求是。基于对此的认识,结合与湖北华宁防腐蚀技术

有限公司的技术交流,我公司于2004年新建2台酸

钛业10酸解罐全钛精矿生产工艺的设备防腐蚀2m。工艺的设计作分析,精矿配用高钛渣生产工艺的钛

设备防腐蚀工艺的设计可通过此分析借鉴。

1防腐蚀工艺设计

11国内通用的几种防腐蚀工艺.

解罐时,首次在国内采用新工艺,改变了酸解罐表面先搪铅再衬砖的传统,合碳钢、结橡胶、酸耐温砖耐

在酸解反应期问的传热性质、热膨胀系数等因数,碳

国内大部分生产厂家的酸解罐选用的防腐蚀工

艺为以下3:种隔离层:mm搪铅;5衬里层(IKP胶泥粘接)耐:

酸耐温砖4mm+4mm;00

钢罐体内表面全部采用4mm(-I-8型)PIR1丁基橡胶作为防腐蚀隔离层+(08mm+6mm)酸耐温5耐

砖进行衬里结构的防腐蚀工艺,20年3至05月使用

至今,果良好。后扩产增加的酸解罐均采用此防效

腐蚀工艺。13经济合理性及材料分析.

隔离层:mm搪铅;里层:5衬耐酸耐温砖6mm5

+4mm;0

隔离层:锥体)mm搪铅+((5筒体)硫化丁基预橡胶4mm;衬里层:酸耐温砖6mm+8mm。耐50

随着工业改革的不断深化和飞速发展,橡胶生

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四川化工

第10卷

20第507年期

产技术的不断完善,橡胶及其制品在冶金、工、使化

电力、医药等行业得到了广泛的应用。丁基橡胶更是以其优良的气密性(约高于天然橡胶的8倍)良和

131预硫化丁基橡胶(-_8的理化性能..PⅡR1)

预硫化丁基橡胶(-_8的理化性能如表1PⅡR1)

所示,耐酸碱介质的性能见表2其。

表1预硫化丁基橡胶的理化性能

项目硬度(尔A)邵拉伸强度(P)Ma指标

55~656

400

好的耐热、耐老化、耐酸碱、减震、低吸水等性能及价

廉物美备受青睐。现在,于橡胶作为防腐蚀隔离对层只能应用于<8℃的环境的看法是落后的。5耐酸耐温砖、、板管是有色金属冶炼、工等行化

业中各种反应罐、、塔槽体、搅拌池、饱和器等设备需耐高温、急冷、强酸侵蚀衬里的特种材料。正确耐抗认识其相关技术指标及化学成分,以及合理选用、设

计耐酸耐温砖、、的结构也是此防腐蚀工艺的关板管

键。

拉断伸长率()

扯断永久变形()

2842.

粘合强度(单板法,N/km)颜色

导热系数(/ ?kwm)密度(/m。gc)

黑色

47(=4.78mm)

1314.~.2

表2预硫化丁基橡胶耐酸碱介质性能

注:性能稳定()O性能一般(,性能不稳定()√优,良)△差

132耐酸耐温砖、、..板管技术指标及化学成份耐酸耐温砖、、的技术指标见表3板管。

133耐酸耐温瓷砖的化学成份..

5mm搪铅衬里:00/。20元m

135隔离层材料施工合理性..

搪铅衬里施工:工要求高,施碳钢设备罐体(包括锥体)应在立式安装前,在地上滚动实施设备内部

耐酸耐温瓷砖的化学成分见表4。

134价格比较..

搪铅,对设备安装和土建的施工进度配合影响较大;预硫化丁基橡胶衬里施工:可在酸解罐碳钢部

4m预硫化丁基橡胶(-_8衬里:0 ̄mPⅡR1)40"

60元/;0m

分完全安装完毕后现场施工,不会造成由于酸解罐碳钢部分的安装而影响土建施工,同时安装也较为

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便利。

硫酸法钛白生产中酸解罐防腐蚀工艺的优化设计

表3耐酸耐温砖、、的技术指标板管

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21衬里结构设计.

衬里结构设计的合理与否,接关系到隔离层直橡胶的使用及耐候性。借鉴《/26619HGT07—90砖板衬里化工设备》于衬里结构的设计及传热计算。关在实际设计中,完全做到锥体砖的异形设计,需尽量

不能有砖板的切割,以保证耐酸耐温砖表面的技术

项目开口气孔率()1(1

指标

检测标准

AsTM_08aC2—0ASrC2—0,M08a

体积密度(/m322—22gc).1.4

吸水率()热稳定性

弹性模数(aMP)

ASr(2—0,M、08a5<试验温差402。试5~0c,验5次,试样不产生新生DI16N508裂纹或剥落等破损现象2318DNI

指标,同时,细化、化局部设计,优避免出现“桶效木

应”。

跎色L衬里结构设计包括锥体砖的异形设计、简体锅

抗压强度(a>6MP)0导热系数(/ ?k115wm),7热膨胀系数(/32061℃).X1—

DI16N507DNIDNI

口密封形式、锥体与简体倒角的局部设计、电偶接热管的局部设计、体最下部的局部设计及气室的设锥

计。

"∞

热膨胀率()

耐酸度()

03.1

9.98

DIN

DNI

表4耐酸耐温瓷砖的化学成分

化学成分

S02iA1032K2ONa02CaO

MgO

22传热计算.

化工生产中,常遇到的并非是单纯的热对流方

含量()

式,而是流体流过固体表面时发生的热对流和热传导联合作用的传热过程,即热由流体传递到固体表面(反之)或的过程,常将它称为对流传热(通也称给热)。其特点是靠近固体壁面附近的流体中依靠热传导方式传热,而在流体主体中则主要依靠对流方

式传热。

221温度分布..

Fe03z

TiOz

(91年国冢建筑材料检测中心检测结果)19

136砖板衬贴..

酸解反应过程中,基本的传热方式是热对流,但

8mm-6mm耐酸耐温砖衬里均采用KP钾0[5-1水玻璃胶泥粘接。KP耐酸胶泥是以硅酸钾水玻1

由于热对流总伴随热传导,靠近酸解罐内壁面附近的流体中依靠热传导方式传热至防腐蚀层的第一层

面砖,即逐步分布。《/07—90砖板衬随HGT26619里化工设备》中确定:n衬里设备外侧对环境空气a:

璃溶液与无毒的高分子固化剂和耐腐蚀耐高温的集

料所组成,包括KP它1耐酸耐热胶泥、酸耐热砂耐

浆、耐酸耐热混凝土三个品种,有优异的耐热性具

的给热系数为80/m2? ;e衬里层设备内.W(℃)a:

侧介质对衬里表面的给热系数为10/m250W(

能,液相可使用达30气相可达90粘结强度0℃,0℃,

高,抗渗性能好。

表5KP耐酸胶泥技术指标1

抗压强度(aMP)>25

>3

℃)。

222各层热阻计算..耐酸耐温砖热阻R1R1/:一入一015115.4/.7

—013(.24m2?℃)/W

抗拉强度(aMP)与瓷砖粘结强度(aMP)抗渗强度(aMP)

煤油吸收率()导热系数(m ?℃)w/

初凝时间(nmi)

>15.

>0.6

79.

KP1胶泥热阻R:2一入一0O/.2R/.l12—

008(.03m2?℃)/W

12.>30<8

预硫化丁基橡胶层热阻R3R3/=0o4:=入.o/4708×1一(.-.50。m2?℃)/W

终凝时间()h耐热性能(0 ̄30200℃)

循环20次不裂

钢壳热阻R4R:4一入一00/536/.25—.4×

1(0m2?℃)/W

2衬里结构设计与传热计算

钢壳对室内空气给热热阻R:n

R一10/(H? d)一10/8H00aH00(×54)30一

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23×l(.40m2?℃)/W

四川化工

第l0卷

20年第5期07

光滑。凡是棱角部位均应呈圆弧过渡,内部拐角圆弧半径R不小于5mm,锅壁与锥体连接结构R且角不小于1mm,般进行打磨处理。如表面点蚀、0一裂缝、划痕须打磨清除,别缺陷部位通过焊

接处特理,焊缝须打磨处理,且不夹杂气孔。312钢铁设备基体喷砂应以2用钢砂或石英砂..

为宜。

衬里内侧表面的吸热热阻Rn:

R—lO/(B?d)一10/10×48)BOOaB00(509O一

13×1叫(.40m2?℃)/W

总热阻:—R1R+R3R4R++2++H

RB013+008=.24.03+08.5×1+360.4×1叫0

+23×l+13×1叫一0165r0?℃)/.40.40.54(rl

313喷砂后钢铁表面粗糙度必须符合GB93..82—8要求,属表面呈近白色或银灰色,最低粗糙8金且

度RZ0m。>5

223各层表面温度计算..

耐酸耐温砖表面温度:1t一((t—t)t一b(bH/

)B一15((152)0165×13×R)8一(8—5/.54).4

×1叫)148℃0一8.6

314施工环境最佳温度控制在l~3℃之间,..00

且至少高于空气露点5相对湿度不应大于7。℃,0

酸解罐隔离层预硫化丁基橡胶内表面温度:tz

—t一((bH/)R+R1R)一15b(t—t)×(B+2)8一((8—2).54)13×1叫+013+(155/0165×(.40.24

0O8))一5.℃.O302

315根据设备需衬胶部位的形状,..将胶板剪裁下料,衬里层应尽量减少搭接缝,得出现十字搭接,不

剖口坡面要平直一致。坡口宽度一般为(~35×3.)

胶板厚度。

酸解罐钢壳外表面温度:—t一((bt)tab(t—H/

)(+R1R2R3R4)15((8×RB+++)一8一(15

316粘结剂的涂刷要尽量做到不滴挂、流淌、..不不漏涂、涂刷均匀,体风干时间应把握精确。具317将剪裁好的橡胶板在风干时间之后平铺(..无张力或拉扯)在基体上,手轻轻摁压后,辊子滚用用

压贴牢。焊缝、接缝和边角处用小号辊子用力压贴,且搭接宽度不小于3mm。0

32在砖板衬里施工中的注意事项.

2)01655/.54)×(.4×1130—4+013.2

4+

008+36×1叫)一4.℃.03.40)98

在实际生产过程中(酸解主反应前后)我们用,

红外线测温仪实测酸解罐钢壳外表面温度为:624.

4"以此证明,计算较准确。说明酸解罐内8C。该

防腐蚀隔离层预硫化丁基橡胶内表面即使在酸解主

反应时的工作温度也只有5℃左右。0通过《预硫化丁基橡胶(-I-8介质性能表》pIR1)

321当施工环境温度低于l℃时,采取加热..0应保温措施,但不得用明火或蒸汽加热。322KP钾水玻璃胶泥采用S2配方(量比)..I-重

可明确,酸解罐碳钢内表面全部采用4mm(-I-PIRl型)基橡胶作为防腐蚀隔离层+(08丁8mm+6mm)酸耐温砖进行砖板衬里的防腐蚀工艺是5耐

能完全满足工艺条件的。

集中均匀制备。

323衬砌砖板前,基层表面涂刷二遍底层,..在以

保护衬胶层和避免胶泥结合层出现瞎缝,温固化常

后进行砌筑。打底料为艿3一mm胶泥,料应涂刷底

3现场防腐蚀施工的重点

防腐蚀施工的过程控制及施工方法在各行业的

均匀,在漏涂和气泡现象。不存324设备接管、管的施工在设备本体衬砌前进..衬行。水平位置的衬管应防止衬管偏心;垂直位置的衬管,在衬好后固定好位置,防止位移,面衬砌砖、平

板时,防止滑动。

相关标准已很明确,关键是要做好相关隐蔽工程的

过程控制和检查,防腐蚀施工中严格执行如下标在准:-26719HGT07—90橡胶衬里化工设备;84GB121325砌筑程序由低往高,底后壁,..先阴角处立面压住平面,阳角处平面盖住立面。依照挂线逐行、逐层、逐块砌筑。砖、板衬砌错缝排列,同层纵缝(或横

缝)开砖、宽度的1Z最小不得小于13两层错板/,/;

E3120橡胶衬里第1l.-01部分:设备防腐蚀衬里;

HGT2661907—90砖板衬里化工设备;J2—1HGZ99工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范。31在橡胶防腐蚀施工中的注意事项.311设备金属壳体的内表面要求焊缝饱满、..平整砖、板衬砌不得出现叠缝,与层之间纵缝与横缝错层开砖、宽度的1Z最小不得小于13相邻两砖高板/,/;

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差不得大于Imm。

硫酸法钛白生产中酸解罐防腐4r艺的优化设计 ̄:-

37

情况立即揭开57块砖、,~板检查胶泥气孔和胶泥饱满程度。

326砖板衬砌采用揉挤法,..将配制好的胶泥均匀地刮在耐酸耐温砖的三个面上(背面、面、即端侧

321质量标准:..2整个砌体应横平竖直,能出现不

十字通缝和瞎缝。平整度以2靠尺检查,面空m表

面)然后用力挤压(皮锤击)实,灰缝和结合,橡密使

层胶泥饱满,挤出多余胶泥随时铲除,胶合缝内胶泥

应饱满,无气泡、陷和孔隙。凹

327砖、勾缝时必须待砌体胶泥固化后进行;..板勾缝时,灰缝应清扫干净,不得沾染污垢。勾缝必须

隙不大于4mm;备内壁垂直偏差不大于4设mm;相邻偏差不大于2mm;合层、缝胶泥饱满、实,结灰密灰缝平整光滑。坡度符合设计要求,差为坡长的偏

±02。.

填满密实,不得有空隙,面铲平,表清理干净。

328砖、..板衬里,一层衬砌后进行中间固化处第理,固化温度为2 ̄30,50℃固化时间为3 ̄3h衬56;砌完工后进行常温固化,温固化期不小于l常O昼夜。需进行加热处理时,固化期限应满足规范要求。329钾水玻璃胶泥衬砌的砖、衬里层固化后,..板

4还需改进的措施

41钛精矿配用高钛渣生产的设备防腐蚀工艺设.计可通过此分析借鉴。为保险起见,0厚耐酸8mm

耐温砖可设计成131mm厚度砌筑,应增大酸解相

罐的内径,核算总重即可;42酸解锅盖的设计不必采用全玻璃钢结构,.因其

价格、使用寿命及安全的问题,应采用碳钢结构,内衬玻璃钢:涂S底WANCOR97乙烯基酯树脂;1玻璃纤维短切毡(5/).240gm。+O1mm中碱玻璃纤维布2+表面毡(0)/(采用SO层5±2gm。均WANCOR

用KI进行表面处理,理次数不少于3次,P液处每

次间隔时间不少于4。h321衬里层应平整,线锤或2直尺检查,..0用m允许表面凹凸不大于4mm。人孔、管的套管衬砌应接牢固,泥填充饱满,胶抹缝平整,管不得突出法兰套

平面。

97阻燃高耐蚀耐热型特用树脂作为胶黏剂)0。

321施工中进行中间检查,可疑处,据实际..1有根

ThtmasgfAcdlssTakCorsoofTehnlgeOpilDeinoioyinroinProcooyaotnimhiePoeoutoySluiiehmngTiauWtwdrPrdcinbufrcAcdMto

PuZhong—ahu

(nZhunZhnaaim.d,nZhu676C

iaPaiHaXigogTtnuCoLt.PaiHa,104,hn)

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Kerscroinpoftcnlgisltnaesprtr;iigsrcuedsgywod:orsoroehooy;nuaiglyr(eaao)lntutrein;cluainnaclto

oharnfrfettase

中石油正规划在钦州建设液化天然气接收站

中国石油天然气股份有限公司广西石化分公司

供应地。

总经理吴恩来在接受记者采访时表示,了进一步为

加强对西南下游市场的布局,中石油正规划在钦州

此外,还透露,他广西钦州千万吨炼油项目建设

过程中,为了保证油品的运输,中石油还计划建设从

钦州到南宁的成品油管道。目前,一管道项目正这待广西壮族自治区政府核准。(江雪)

建设液化天然气接收站。目前该项目仍处于论证阶

段。澳大利亚、印尼、来西亚以及中东、洲等国马非

家和地区都有可能成为未来液化天然气的供应国和

1

2.5万吨天硫酸法钛白粉生产废水处理工程可行性报告

2.5万吨天硫酸法钛白粉生产废水处理工程可行性报告

攀枝花钢城集团瑞天安全环保有限公司2.5万吨/天硫酸法钛白粉生产废水处理工程 可行性研究报告 报告提出单位:钢城集团瑞天安全环保有限公司报告单位负责人:贺坤茂 项目编制人:谢永生万新丰 项目实施单位钢城集团瑞天安全环保有限公司项目时间:二○一二年十一月

2.5万吨/天硫酸法钛白粉生产废水处理工程 可行性研究报告 一、概述 (一)项目名称:2.5万吨/天硫酸法钛白粉生产废水处理工程可行性研究报告 (二)项目负责单位:瑞天安全环保有限公司 负责人:贺坤茂 (三)编制原则: 1国家环保产业政策; 2污水综合排放标准GB8978-1996; 3依据国内硫酸法钛白粉生产废水处理的现状,瑞天公司环保产业发展的客观要求; 4效益最大化原则。 (四)项目背景: 1、硫酸法钛白粉生产废水处理国内外发展现状及趋势 钛白粉广泛应用于制造涂料、高级白色油漆、白色橡胶、合成纤维、电焊条、人造丝的减光剂、塑料和高级纸张的填料等方面,还用于电信器材、冶金、印刷、印染、搪瓷等行业。钛白粉生产工艺可分为硫酸法和氯化法,而硫酸法工艺在我国应用较为广泛。 硫酸法生产钛白粉的主要原料是钛矿(钛铁矿或酸溶性钛渣)和硫酸,其生产工艺过程通常可分为十大环节:钛矿的干燥和粉碎、钛矿的酸解、硫酸钛溶液的净化、硫酸亚铁的结晶、硫酸钛溶

液水解、水合二氧化钛的水洗和漂白、盐处理、煅烧和粉碎、二氧化钛的表面处理和粉碎。硫酸法生产钛白粉会产生大量的酸性废水,主要包括:酸解尾气洗涤水、煅烧尾气洗涤水、一次水洗废水、设备冲洗水和地坪冲洗水,其产生量为:50~80m3/吨(钛白粉),其中废硫酸含量2%左右,此外还含有少量的硫酸亚铁和钛白粉。 目前主要采用石灰中和处理该废水。首先将石灰熟化,制成氢氧化钙乳浊液。然后将其加到酸性废水中产生硫酸钙沉淀。同时在中和过程中通过搅拌使得废水中的Fe2+转化成Fe3+,生成Fe(OH) 沉淀,从而降低废水中的Fe2+、CODcr。,最终使废水达到排放标准要求。 硫酸法钛白粉产生的酸性废水采用石灰(石灰乳)进行中和处理是目前较为成熟的方法,出水可稳定达标排放。但是,据对攀枝花市钒钛高新园区内的钛白粉厂进行调研了解到,目前采用该处理工艺的处理成本为1500元/吨(钛白粉)左右。 据统计,2011年,全球钛白粉总产量约为600万吨,其中我国钛白粉总产量约为175万吨,产量位居世界第一位。目前国内98%以上的企业采用硫酸法工艺,按每吨钛白粉产生75吨废水计算,则每年产生废水:12863万吨,按每吨钛白粉处理成本1500元,则硫酸法钛白粉酸性废水处理市场达:25.725亿元/年。 攀枝花地区目前有大型的钛白粉生产企业十余家,产能达50万吨/年,大部分分布在攀枝花钒钛产业园区内。据统计,2012年上半年,攀枝花地区钛白粉实际总产量达到19.8万吨,按此产量估算,

钛白粉的制备

钛白粉生产工艺 介绍钛白粉的生产工艺 钛白粉生产工艺钛白粉生产工艺 6.3.1 6.3.1 硫酸法钛白生产的工艺流程简述硫酸法生产钛白是成熟的生产方法,使用的原料为钛铁矿或钛渣。下面主要叙述以钛精矿为原料的生产方法。 A、工艺流程硫酸法生产钛白主要由下列几个工序组成:原矿准备;用硫酸分解精矿制取硫酸钛溶液;溶液净化除铁;由硫酸钛溶液水解析出偏钛酸;偏钛酸煅烧制得二氧化钛以及后处理工序等。 B、工艺流程简述(1)原矿准备按照酸解的工艺要求,用雷蒙磨磨矿,将钛精矿粉碎至一定的粒度。(2)硫酸钛溶液的制备钛液的制备实际上包括钛精矿的酸分解,固相物的浸取,还原等工艺步骤。酸分解作业是在耐酸瓷砖的酸解罐中进行的。将浓度为 92-94%的浓硫酸装入酸解罐中并通入压缩空气,在搅拌的情况下加入磨细的钛精矿。精矿与硫酸的混合物用蒸气加热以诱酸解主反应的进行,主反应结束后,让生成的固相物在酸解罐中熟化,使钛精矿进一步分解,分解后所得固相物基本上是由钛铁硫酸盐和一定数量的硫酸组成。固相物冷却到一定温度后,用水浸出,并用压缩空气搅拌,浸出完全以后,浸出溶液用铁屑还原,将溶液的硫酸高铁还原成硫酸亚铁。(3)钛液的净化钛液净化包括沉降、结晶、分离、过滤等工序。沉降是借助于重力作用,向钛液中加入沉降剂(主要絮凝剂是改性聚丙烯酰胺),除去钛液中的不溶性杂质和胶体颗粒,使钛液初步净化。冷冻结晶在冷冻锅中进行,主要利用硫酸亚铁的溶解度随着钛液温度降低而降低的性质。用冷冻盐水带走钛液热量,使其降至适当的温度,从而使大量的硫酸亚铁结晶析出。分离、过滤是由锥蓝离心机分离,抽滤及板框压滤三个工序构成。冷冻后的钛液经锥蓝离心机分离及抽滤池抽滤,得到初步净化的稀钛液,最后将稀钛液通过板框压滤,得到符合生产需要的清钛液。(4)钛液浓缩钛液浓缩采用连续式薄膜蒸发器,在减压真空的条件下蒸发掉钛液中的水份,以符合水解工序的需要。(5)水解水合二氧化钛是由钛的硫酸盐溶液热水解而生成的。为了促进热水解反应,并使得到的水合二氧化钛符合要求,一般采用引入晶种或自生晶种的方法。 1 (6)水洗及漂洗由于水解反应是在较高的酸度下进行的,因此大部分杂质磷酸盐仍以溶解状态留在母液中。水洗的任务是将水合二氧化钛与母液分离,再用水洗涤以除尽偏钛酸中所含可溶性杂质。经过水洗而仍

硫酸法制钛白的工艺设计-2

硫酸法制钛白的工艺设计-2 /硫酸法制钛白的工艺设计 第一章概论 1.1设计的目的 1?巩固和运用所学的课程知识、理论联系实际,培养工艺观点;训练、观察、分析和解决工程实际问题及独立工作能力。 2?掌握钛白粉生产酸解工段的知识和技能,学习和操作控制与生产管理的有关知识。 3 ?毕业设计是高等工科学校教学计划的重要组成部分,是培养学生开展科研,综合运用的所学知识和技能,提高分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力的重要教学环节。 1.2设计的实际意义 通过毕业设计应使学生获得工程师所必须的初步的综合训练,在不同的程度上提高调研,查阅文献和收集资料的能力,分析和制定设计或实验方案的能力,设计,计算,绘图和使用工具书的能力,技术经济的分析和组织工作的能力,撰写论文或说明书的能力等。 1.3设计的课程 本设计的课题为“年产1万吨钛白粉厂酸解水解工序的工艺设计” 1.4设计依据 1.中盐珠化钛白粉厂生产经验数据; 2?硫酸法《钛白粉生产工艺》; 3.《无机盐工艺学》钛白粉章节; 1.4设计的课程

本设计的课题为“年产2万吨钛白粉硫酸法制备工序的工艺设计” 1.5设计方案及生产规模 (1)年生产力:折算成100%锐钛型钛白粉吨 (2)年工作时间:300天 (3)日产量:按100%的钛白粉计划吨 (4)生产方法以钛铁矿或富钛料(包括钛渣,酸溶性钛渣、天然和人造金红石)为原料,用硫酸法生产钛白粉的稀有金属冶炼厂设计。 (5)原料组成经研磨、干燥的钛精矿(含42%-60%的TiO2)、浓硫酸 92%~94%。 1.6设计任务 1 ?对生产钛白粉的酸解工段提出流程设计 3.对生产钛白粉的水解工段提出流程设计 4.对该工艺流程进行物料衡算 5 ?对该工艺流程的主要设备提出设计和选型 6.绘制带控制点的工艺流程图 第二章绪论 2.1钛白粉的发展简史 二氧化钛俗称钛白,它不但物理性质十分稳定,而且还具有良好的光学、电学性能和卓越的颜料特性,是当前一种最佳的白色颜料。它的一些其它特性也使它在现代工业、现代农业、现代国和现代科学技术方面得到越来越广泛的应用。 有关钛白粉的制备和性能的研究,始于1824年,由于提取的困难和寻求适 当的用途,直到1910年在钛元素发现100年后,才分别由挪威的杰布森与法鲁普,法国的罗西和美国的巴顿共同完成了用硫酸法及熔融法从钛铁矿中制备二氧化钛的生产工艺研究。1916年在挪威的菲特烈斯得建成了世界上第一个年产1000吨含25%的二氧化钛的复合颜料厂。1918年美国的钛颜料公司在尼亚加拉瀑布成功建厂,并于1919年开始生产二氧化钛复合颜料。再此期间,由于一战和当时硫酸法工艺存在缺陷,使得二氧化钛工业的发展速度非常缓慢。1921 — 1923年,法国的布卢姆菲尔德首创采用稀释法晶种对钛的硫酸盐溶液水解制备水合二氧化钛的工艺进行了重大改革,由法国的塞恩一兹公司于1923年采用并 生产出含有96% —99% Tio2的颜料钛白。至于纯的Tio2的生产,是由美国的

硫酸法钛白粉的生产--酸解、浸取、还原18页word

硫酸法钛白粉的生产--酸解、浸取、还原 一、酸解方法 根据参与反应的硫酸浓度和最终反应产物的状态,钛铁矿酸解的方法有液相法、两相法和固相法三种。 1.液相法 采用55%-65%的硫酸,酸解反应在液相进行,反应温度为130℃-140℃,反应时间为12-16h,为了防止早期水解,酸比值(F)控制在3-3.2,直接得到硫酸钛溶液。 2.两相法 采用65%-80%的硫酸,反应温度为150-200℃,反应时间为6-8h,F值控制在1.8-2. 2,加热至有沉淀析出为止,所得产物呈糊状,加水浸取后,生成悬浮溶液,反应率达85%一90%。 3.固相法 采用80%以上的硫酸,反应剧烈迅速,在5-30min内完成,反应最高温度达250℃,由于硫酸的沸点为338℃,所以能够适应这一要求。所得产物为固相物,然后加水浸取为溶液,控制F值在1. 6-2. 0,最高酸解率可达97%。 二、固相法酸解的优点 液相法和两相法酸解的反应时间长,耗用硫酸多,钛铁矿的分解率低。与这两种方法比较,固相法具有下列优点: ①耗用硫酸量最少; ②反应最迅速,可减少加温时间,缩短生产周期,提高设备利用率和产量,节约燃料; ③酸解率最高; ④溶液F值比较低,有利于后期水解的进行;

⑤设备强度大,生产能力高。 正是由于固相法酸解的优点多,所以工业生产一般都采用固相法。 三、酸解发生的化学反应 钛铁矿的化学组成是偏钛酸亚铁(FeTi0 ),它是一种弱酸弱碱盐,能与 3 强酸反应,并能进行得比较完全。硫酸分解铁铁矿的反应一般认为是按下列反应式进行: 酸解后生成的硫酸钛和硫酸氧钛之间的比例,由酸解条件而定,从反应式(1)、反应式(2)可以看出,每生成lmol的硫酸钛,需要2mo1的硫酸,而每生成lmol的硫酸氧钛,只需要1 mol的硫酸。由此可见,硫酸过量得越多,越有利于反应的进行,且生成硫酸钛。 四、有效酸 在酸解产物浸取所得的钛液中,硫酸主要以三种形式存在:①与钛结合的硫酸;②与其他金属(主要是铁)结合的硫酸;③未被结合,过剩的游离酸。由于无法单独测定与钛结合的酸和游离酸,只能测定这二者的总和,因此就把这两者的总和称为有效酸。 有效酸=与铁结合的酸+游离酸 同样的钛液,如果经过浓缩或稀释,其浓度变化了,但其性质仍没有变化。 五、酸比值及其影响因素,酸比值的高低将产生的影响 钛液中有效酸与总钛含量之比值称为酸比值,酸比值又称酸度系数,通常用F来表示: 从公式看,游离酸、与钛结合酸和总TiO 含量等三个因素会影响F值。 2 但是F值只是一个酸比值,它在很多情况下,并不能说明一些本质的问题。例如,钛液经过浓缩或稀释后,其总TiO 浓度和有效酸浓度变化了,但其性质和F值 2

钛白粉硫酸法生产工艺

本文由0305016230贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 TiO2 硫酸法钛白工艺 Ti-Cons Dr. Jendro und Partner Jendro, Weiland und Partner Management Consultants 总体工艺 硫酸法工艺 (基础原料基础原料) 基础原料 后处理 (TiO2 颜料颜料) Ti-Cons ? 2009 TiTi-Cons ? 2009 Ti- TiO2 硫酸法钛白工艺–第2頁 概括 尾气 矿石 H2SO4 原料, 原料 TiO2 钛渣 H2SO4 废酸浓缩 尾气处理 原料酸解及沉降 过滤及结晶 水解及偏钛酸净化 煅烧 绿矾 (1) 未酸解微颗粒 尾气钛白基料进入后处理 (1) 如果使用 TiO2 钛渣则不需结晶钛渣, Ti-Cons ? 2009 TiTi-Cons ? 2009 Ti- 排放、废料副产品 公辅原料中间产品 TiO2 硫酸法钛白工艺–第3頁 原料酸解及 钛矿, 钛矿 TiO2钛渣燃料燃烧器空气硫酸 (H2SO4) 90-98% 废铁 (Fe) 硫酸(H2SO4) ~ 33% 和 ~ 5-19% 酸解罐水 (H2O) 矿石粉碎 烟囱 搅拌) 空气 (搅拌搅拌黑液 (TiOSO4, FeSO4, H2SO4) 及固体 去沉降 Ti-Cons ? 2009 TiTi-Cons ? 2009 Ti- 概括 TiO2 硫酸法钛白工艺–第4頁 沉降 黑液 (TiOSO4, FeSO4, H2SO4) 及固体 从酸解来 聚合物添加剂 沉降压滤机精滤 未酸解细颗粒去填埋 黑液 (TiOSO4, FeSO4, H2SO4) 去水解

硫酸法钛白粉水洗及水循环膜处理工艺探讨

硫酸法钛白粉水洗及水循环膜处理工艺探讨 在目前的化学生产方法中大多数企业采用的是水洗工序硫酸法进行生产,而在水洗硫酸法中经常用到的材料就是钛白粉材料,对于钛白粉来说,是在生活中影响比较深的一种工序问题,面对以往的化学材料来说,在制作的过程中排水量比较大,在粉体上流失比较严重,这样一来,就会严重阻碍了钛白粉制作的发展。 标签:钛白粉;硫酸法;膜处理 目前,中国的钛白粉工艺大多是起源于刚建立的阶段,在以往最早的时候,就出现了一批钛白粉制造企业,这是采用硫酸法生产钛白粉进行制造,其实在这其中二氧化钛就算钛白粉,是一种比较好颜料,在亮度上也比较高,当然在日常生活中使用的比较广泛,然而在硫酸法的工艺过程中,经常会出现水解产物中偏钛酸工艺手法,这是因为在该手法中,会出现大量的可溶性杂质以及游离硫酸,所以说,如果这些化学杂质出现问题的话,那么会直接影响到对二氧化钛的使用率,最后会对偏态算的水洗工序产生影响。 1、分析硫酸法钛白粉生产的发展情况 1.1对钛白粉生产的情况 从以往的时候,全球钛白粉生产的排名在美国旗下就经营了近百年的时间了,主要还是以独立的形式存在的,自然也会结束了对钛白粉的杜邦时代。但是在中国看来,钛白粉的生产比较快速,同时也造就了全球钛白粉生产格局的变化,在按照世界排名来说,就是以中国为主的硫酸法钛白粉生产商以及占有率一般的材料进行发展。 1.2对钛白粉生产的方法使用 钛白粉它是作为工业生产分为氯化法和硫酸法。①氯化法所采用的就是度钛原料氯化中产生的氯化钛的中间物质,再一个就是对四氯钛氧化转变成钛白时的氧化工序中就会形成氯气,这样在分离后就会得到氯气中间的产物,还可以直接进行提取,这是作为目前北美生产的方法之一。除了杜邦公司以外,对于其余生产使用的钛原料就是为富集钛矿的高钛渣或者是人造金红石,来生产出比较高的成本。②硫酸法就是采用对硫酸分解钛原料生成的硫酸氧钛,然后在沉淀的偏钛酸的水解中进行加工,这是因为浓度低没有办法直接进行使用。 1.3硫酸法 硫酸法是以钛铁矿和浓硫酸为主要原料,首先将钛铁矿与浓硫酸进行酸解反应生成硫酸钛、硫酸氧钛和硫酸亚铁组成钛液,钛液经去除泥浆、硫酸亚铁等杂志后,硫酸氧钛水解生成偏钛酸,再经过水洗除铁,偏钛酸经煅烧转变为二氧化钛颗粒,最后粉碎就得到钛白粉产品。

常见的钛白粉的生产工艺流程

常见的钛白粉的生产工艺流程 硫酸法锐钛型钛白粉的工艺简述: 硫酸法生产钛白粉步骤1、钛矿粉碎 将购进的钛矿砂用雷蒙机或者风扫磨等粉碎成符合工艺要求的钛矿粉,并送到储存和计量钛矿粉的料仓。硫酸法生产钛白粉步骤2、酸解 用浓硫酸分解钛矿,制取可溶性的钛的硫酸盐。钛铁矿的主要成分为偏钛酸铁(FeTiO3),是一种弱酸弱碱盐,可以用强酸把它分解。用过量的酸就能使反应进行到底。由于这个反应是一个放热反应,最高温度可以达到250℃,因此必须采用高沸点的酸--硫酸才能适应这一反应。在酸分解的过程当中,矿粉当中的各种杂质大部分也被分解,生成相应的可溶性硫酸盐,并在浸取的时候与钛的可溶性盐一起进入溶液当中,形成黑钛液。为了除铁,用金属铁把钛液中的高价铁还原成亚铁,同时,为了避免亚铁的再一次氧化,还必须用过量的金属铁把定量的四价钛还原成三价钛。 硫酸法生产钛白粉步骤3、沉降 酸解浸取、还原以后的体系是一个复杂的体系,含有可溶性杂质和不溶性的杂质。铁、钒、铬、锰等金属的硫酸盐为可溶性的杂质,在结晶或水解、水洗的过程中除去。不溶性杂质中的大多数,如未分解的钛矿、沙粒等靠重力的作用可以自然沉降除掉。不溶性杂质中的另一部分是硅和铝的胶体化合物,以及一些早期水解了的钛,虽然数量并不大,但具有很高的动力稳定性,需要另外加沉降剂,强化沉降澄清过程。 硫酸法生产钛白粉步骤4、洗渣 经过净化沉降后的泥渣中还含有大量的可溶性与不可溶性的钛,为保证收率,要通过用板框压滤机压滤的办法回收其中的大部分可以溶解的钛元素,不溶性钛和其他的未溶解杂质作为废渣排掉。 硫酸法生产钛白粉步骤5、结晶 结晶有两种方式:冷冻结晶和真空结晶。FeSO4溶解度受溶液的温度影响很大。因此,在组成一定的钛液中,FeSO4的溶解度随温度的降低而降低,本工序的主要目的就是使钛液的温度降低。 5.1 冷冻结晶是利用制冷介质(液氨或者氟利昂或者溴化锂等)的蒸发带走热量,使冷冻盐水温度降低,通过盘管换热,从而使钛液的温度降低下来,造成FeSO4 处于过饱和状态,过饱和的部分便以含七个结晶水的FeSO4?7H2O的形式结晶析出,同时带出部分结晶水,然后将其分离除去。 根据溶液绝热蒸发的原理,利用闪蒸的方式使钛液中的水分快速绝热蒸发,吸收钛液的热5.2 量从而使钛液的温度降低,造成FeSO4 处于过饱和状态,过饱和的部分便以含七个结晶水的 FeSO4?7H2O的形式结晶析出,同时带出部分结晶水,然后将其分离除去。 硫酸法生产钛白粉步骤6、钛液压滤 沉降后的钛液当中还有一些肉眼看不到的悬浮杂质,这些杂质如果不除去的话,将会影响到成品的色相。因此,必须要进行精密过滤。利用板框压滤机,并以木炭粉(或者硅藻土、珍珠岩)为助滤剂进行压滤,利用木炭粉的强吸附作用进一步除去钛液中的不溶性杂质,达到净化的目的。 硫酸法生产钛白粉步骤7、浓缩 浓缩是为了将钛液的浓度提高到水解所要求的指标。钛液的沸点较高,已经高于钛液水解的临界温度,因此,钛液的浓缩必须在较低温度下进行。利用溶液在真空状态下沸点降低的原理,在低温下使钛液沸腾,将钛液中的水分蒸发掉,使精滤后的钛液浓度得以提高,以符合水解要求。 硫酸法生产钛白粉步骤8、水解 钛液的水解是二氧化钛从液相(钛液)重新转变为固相的过程。钛液具有普通离子溶液的性质,在PH值>0.5时便发生水解。更重要的是,钛液具有胶体溶液的性质。在游离酸很高的情况下,使其维持沸腾状态也会发生水解反应,这是我们制取一定应用性能和制品性能的水合二氧化钛的依据。通过控制加热的速度,使钛液按照需要的水解速度发生水解反应,生成我们需要的水和二氧化钛粒子。 硫酸法生产钛白粉步骤9、水洗

【完整新编】年产5万吨硫酸法钛白粉生产工艺设计实现可行性方案

年产5万吨硫酸法钛白粉生产工艺设计 可行性方案

摘要 本设计介绍了钛白粉的性质、用途、发展趋势、及各种钛白粉的生产方法并做相应的比较,最终采用目前国内普遍使用并且技术比较成熟的酸解法。 本设计的目的是完成年产5万吨酸解法钛白粉(金红石型)生产工艺设计,其中包括工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、主要设备的选型、生产过程中的三废处理以及废副产品的利用。 关键词:钛白粉;硫酸法;水解;工艺计算

目录 第1章概述 (1) 1.1 钛白粉的性质 (1) 1.2 钛白粉的用途 (2) 1.3 当前钛白粉生产质量标准 (4) 1.4 全球钛白的发展情况 (6) 1.4.1 国际钛白粉生产发展史 (6) 1.4.2 世界钛资源分布情况 (6) 1.5 国内钛白粉的发展情况 (8) 1.5.1 国内钛白粉生产发展史 (8) 1.5.2 我国钛矿的分布情况 (9) 1.5.3 国内钛白粉行业的发展前景 (9) 1.6 钛白粉生产工艺的比较及选择 (10) 1.7 国内外钛白粉的主要生产厂家 (11) 1.7.1 国外主要生产厂家 (11) 1.7.2 国内主要生产厂家 (13) 1.8 设计的目的及内容 (14) 第2章酸解法钛白粉生产工艺流程设计及主要工段介绍 (15) 2.1 反应原理 (15) 2.2 工艺流程方框图 (15)

2.3.1 酸解工段 (18) 2.3.2 浓缩工段 (20) 2.3.3 晶种的制备工段 (21) 2.3.4 水解工段 (23) 第3章酸解法生产钛白粉的工艺计算 (26) 3.1 物料衡算 (26) 3.1.1 原料计算(以生产1吨100 %TiO2计) (26) 3.1.3 结晶过程的物料衡算 (32) 3.1.4 过滤过程物料衡算 (32) 3.1.5 浓缩过程物料衡算 (34) 3.1.6 水解过程中的物料衡算 (35) 3.2 能量衡算(以生产1吨100 %TiO2计) (36) 第4章主要设备计算及选型 (41) 4.1 沉降池选型 (41) 4.2 蒸发器选型 (41) 4.3 水解罐选型 (41) 4.5 主要设备一览表 (42) 第5章污染物治理及废副产品的利用 (44) 5.1 废气的治理 (44) 5.2 废水的治理 (45) 5.3 废渣的处理 (46)

硫酸法钛白粉产生的废物处理方法

硫酸法钛白粉产生的废物处理方法 作为矿物加工的无机化工产品钛白粉的生产,应该说从1918年的硫酸法开始,到氯化法的研究直至1958年的工业化生产,始终伴随着大量废副处理之问题。无论硫酸法还是氯化法,分离过程均是无机化工的本质。众所周知,质量、环保、健康,与之对应的国际标准是ISO 9000、ISO 14000, ISO 18000;这是社会进步的必然结果。20世纪80年代,在发达国家硫酸法钛白粉、氯化法钛白粉生产的质量已经满足应用的发展并与其同步。进人90年代,绿色运动,环保法规迫使生产者进步,废副处理及排放必须达到法规之要求。技术的进步也使此类问题总是迎刃而解。其废气、废渣、废水已经做到达标排放,或加工成其他产品。对废酸的处理和加工,国外成功的方法费用较高,在100-180$/t钛白粉左右;而且前国内多数未处理,惟一的某厂引进的装置处理费用与国外相比,也仅在其下限,但不能连续生产,也不能满足其废酸生产量。 (1)废水酸解尾气吸收废水,偏钛酸洗涤稀酸用石灰中和生产石膏用于建材原料。 (2)废酸经预处理除铁浓缩,返回生产中,或用于其他需要硫酸原料的化工生产上。 (3)废渣七水合硫酸亚铁,加工成净水剂、饲料添加剂、铁红颜料、磁性铁氧体或生产硫酸。 (4)废气酸解尾气用水或碱液吸收,煅烧尾气用水或碱液吸收,再经静电除雾。 1.全球硫酸法钛白粉废酸处理与综合利用概况 硫酸法钛白粉生产工艺自1918年到现在已有八十多年的历史,长期的研究与改进使其工艺已趋于完善,除操作工艺、控制手段和设备选用不同外,各公司的主要流程基本上是一致的。硫酸法的特点是原料(钛铁矿、硫酸)资源丰富,廉价易得;工艺技术成熟,设备简单,易于操作管理。缺点是工艺流程长,间歇操作,废副(硫酸亚铁、稀废硫酸和酸性污水)排放量大。在20世纪80年代后期和90年代初期,硫酸法钛白粉生产工艺引人不同的改进方法,对废酸、废水、废气进行综合开发治理,使硫酸法与氯化法在环保上不再有更大差别。 在用硫酸法生产钛白粉时,无论采用钛精矿作为原料,还是采用高钛渣为原料生产钛白粉均要产生大量的稀硫酸。因工艺分离技术的不同,所产生的稀硫酸的量和含量也有所不同。每生产It钛白粉平均要副产浓度20%左右的废硫酸6-8t。 2.具有代表性的废酸浓缩工艺 (1)芬兰技术芬兰Ruma-Repola公司是芬兰一家大的国营工程公司。公司下属五个部门,Rosenlew工程部致力于工业环境保护工程技术,专长为工业废水和废酸的治理。据称,他们提供的蒸发设备占世界蒸发量的50%,为世界第一。 Rauma公司的浓缩装置,已在德国、芬兰等国的钛白粉生产厂中应用。据介绍,1981年在德国(原西德)拜耳公司建立一套中试装置,采用强制循环,废酸终点浓度为65%。1982年按中试工艺,建了一个三段蒸发的浓缩装置,每小时处理量为30t,生产78%酸。 1987年再次为拜耳公司提供一套更大的废酸浓缩装置,蒸发量为58t/h,且设备材料方面做了很大的更新,采用玻璃钢衬聚氯乙烯材料,该装置1989年已投产。 1989年又为芬兰科米拉公司在波里的钛白厂建立一套废酸浓缩装置。 在我国,Rauma公司曾经洽谈向淄博临淄有机化工厂、保定第二化工厂的糠醇车间提供废酸浓缩装置。据称,还为甘肃404厂15 OOOt/a钛白车间提供钛液浓缩、真空结晶等设备。由于其他原因而未实施。 1990年,芬兰劳马公司在南京同南京油脂化工厂等单位就废酸浓缩技术进行交流。他们介绍了20%废酸经一段蒸发浓缩至70%以及20%废酸分三段蒸发至70%的浓缩装置。鉴于一段蒸发的两条线和三段蒸发的一条线报价仅差20多万美元,而一段蒸发每蒸发It水需耗1. 2t蒸汽,三段蒸发仅耗蒸汽0. 7t(见下图)。因此,南京油脂化工厂曾打算引进该技术,并由化三院提供可行性研究报告,l0kt/a钛白粉扩改建工程项目,后未实施。

硫酸法制钛白粉的工业现状及

硫酸法制钛白粉的工业现状及“三废”处理 曾霞(110705044) 2011级励志班 摘要:介绍硫酸法制钛白粉的工业现状,同时简单介绍“三废”的处理方法及工艺流程。 关键词:硫酸法钛白粉工业现状“三废”处理 引文:钛白粉学名二氧化钛,由于其化学性能稳定,具有高折射率良好的遮盖力和着色力,被广泛应用于近年来发展速度较快的许多领域,如涂料、油墨、塑料、橡胶、纸张、陶瓷和合成纤维等。钛白粉的生产工艺主要有硫酸法、氯化法和盐酸法几种。其中硫酸固相法技术,由于其工艺比较成熟,因此在工业上得到了广泛的使用。硫酸法是中国钛白粉生产的主要技术类型,而硫酸法钛白粉生产排出的“三废”对环境的污染是比较严重的。在我国几乎没有一个钛白粉工厂的水、气、渣的排放能够完全达到国家规定的排放要求.少数工厂因环保问题而被迫停产、搬迁等。因此,分析硫酸法制钛白的现状、找到存在的问题、研究硫酸法生产钛白粉过程中产生的“三废”处理和优化其工艺有着迫切的现实意义。

1钛白粉工业现状 一个国家的钛白粉消耗是社会消费水平的重要标志。钛白粉因其应用非常广泛,与国民经济关系极其密切,因此推动钛白工业的发展可推动国民经济的增长。 1.1国外钛白工业现状 世界钛白粉的消费量与产量跟国际经济的发展紧密相连。从市场供求状况来看,1973年和1979年受两次“石油危机”冲击,1990~1991年及1995~1996年世界经济衰退均直接导致钛白粉需求量的下降,进入20世纪80年代,钛白粉迎来了一个兴旺发展时期,近十余年来,随着涂料、塑料、造纸等工业的发展增加了钛白粉的消费量,总体来看世界钛白工业将仍处于成长稳定期;从工业钛白粉制取的方法来看,氯化法钛白粉占主导地位,氯化法生产钛白粉最早是在1956年被杜邦公司应用于工业生产,氯化法是钛白工业先进技术的代表,目前它被美国的杜邦公司和科美基公司所垄断;从生产能力来看,世界钛白粉销售量为360万吨/年,已成为世界无机化工产品销售商品之一,仅次于合成氨、磷酸而位列第三位,随着世界经济的发展和人民生活水平的提高,近10年来,钛白粉材料市场十分兴旺,由于需求的快速增长,其生产能力逐步扩大,年均增长率大3.3%以上,跟全球经济GDP增长率相适应;从钛白产品类型来看,国外以高档红金石型钛白为主,并有各种专用钛白产品。

钛白粉生产工艺技术

钛白粉生产工艺技术阅读次数:2533 一、???????????? 概述(Introduction) 自1791年发现钛元素到1918年采用硫酸法商业生产钛白粉以来,至今已有80多年的生产和商业使用历史。钛白粉生产方法主要有硫酸法和氯化法。 硫酸法是用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸反应进行酸解反应,得到硫酸氧钛溶液,经水解得到偏钛酸沉淀;再进入转窑煅烧产出TiO2。硫酸法以间歇法操作为主,生产装置弹性大,利于开停车及负荷调整。但其工艺复杂,需要近二十几道工艺步骤,每一工艺步骤必须严格控制,才能生产出最好质量的钛白粉产品,并满足颜料的最优性能。硫酸法既可生产锐钛型产品,又可生产金红石型产品。 氯化法是用含钛的原料,以氯化高钛渣、或人造金红石、或天然金红石等与氯气反应生成四氯化钛,经精馏提纯,然后再进行气相氧化;在速冷后,经过气固分离得到TiO2。该TiO2因吸附一定量的氯,需进行加热或蒸气处理将其移走。该工艺简单,但在1000℃或更高条件氯化,有许多化学工程问题如氯、氯氧化物、四氯化钛的高腐蚀需要解决,再加上所用的原料特殊,较之硫酸法成本高。氯化法生产为连续生产,生产装置操作的弹性不大,开停车及生产负荷不易调整,但其连续工艺生产,过程简单,工艺控制点少,产品质量易于达到最优的控制。再加上没有转窑煅烧工艺形成的烧结,其TiO2原级粒子易于解聚,故所所以在表观上人们习惯认为氯化法钛白粉产品的质量更优异 硫酸法与氯化法的优势比较于下表: 表一、硫酸法和氯化法优劣比较表

一、??????????? 钛白粉原料来源及加工(Raw materials for T iO2 pigment manufacture) 主要有两种具有经济开采利用的钛矿—岩矿和砂矿。如图二所示、多数钛矿在其适合用于钛白粉颜料加工之前,需要进行浓缩与富集、或用其他的加工方法以提高TiO2在原料中的含量。采用通常的选矿方法如重选、磁选、静电选等进行选矿,进一步的加工是电炉冶炼成高钛渣和铁还原与化学处理生产人造金红石。 三.??? 钛白粉生产工艺技术(TiO2 pigment manufacturing technol ogy) 1、硫酸法生产工艺技术(Sulfate technology) 如图一、所示,硫酸法技术的主要工艺步骤是: ●TiO2原料用硫酸酸解; ●沉降,将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来; ●水解硫酸氧钛以形成不溶水解产物或称偏钛酸; ●煅烧除去水份,生成干燥的纯TiO2。 若采用的最初原料配料的铁含量高或钛含量低时,则要在净化和水解之间

硫酸法钛白粉

1 引言 1.1 本课题的意义 随着钛白粉的生活中的广泛应用,钛白粉的生产总量已成为社会消费水平的重要参考标志。它广泛应用于各种结构表面涂料、塑料及弹性体、印刷油墨、纸张涂层和填料、陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物等行,因此钛白粉的生产备受各工业发达国家的重视。钛白粉目前是最佳的无可替代的无机化工颜料料,我国的钛白粉行业面临严峻考验。1.2 国内外发展状况 目前钛白粉的生产主要有氯化法和硫酸法两种工艺,我国主要应用硫酸法生产钛白粉。其中,硫酸法是以钛铁矿为原料用硫酸分解,然后除铁后经水解而制得。氯化法是以金红石或高钛渣为原料,经氯化生产四氯化钛,然后在高温下氧化而制得。目前世界上 47%的工厂采用硫酸工艺生产,53%的工厂采用盐酸工艺生产。 1.2.1 钛白粉生产方法 硫酸法生产 硫酸法是挪威在1916年首次实现工业化的。主要步骤:1.二氧化钛原料用硫酸酸解2.沉降"将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来3.水解硫酸氧钛以形成不水解产物或称偏钛酸4.煅烧除去水分,生产干燥的纯二氧化钛5.后处理,进行无机物和有机物包膜主要流程是:1、研磨2、酸解3、沉降4、洗渣5、结晶6、钛液压滤7、浓缩8、水解9、水洗10、漂白11、盐处理12、煅烧13、粉碎和包装。 氯化法生产 氯化法是将天然金红石或高钛渣原料与焦炭或石油焦混合后进行高温氯化,生成四氯化钛,再经高温氧化生成二氧化钛,最后经过滤、水洗、干燥和粉碎而得到钛白粉的。 1.2.2 国内外发展状况 我国硫酸法钛白粉生产经过三十多年的努力,虽然有了较大的发展,但与国外先进水平相比,仍存在着生产技术落后、生产规模小、产品档次低、产品质量不稳定等诸多差距,尤其是高档金红石型钛白粉。在生产技术上,国外以氯化法为主,而我国基本上都是硫酸法生产;除几家引进国外硫酸法钛白粉生产技术的厂家外,我国大部分钛白生

硫酸法生产钛白粉煅烧工艺解析

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/40778969.html, 硫酸法生产钛白粉煅烧工艺解析 作者:王方郝静静 来源:《商情》2014年第51期 摘要煅烧是钛白粉生产中水解工序后操作要求最严的工序,煅烧过程中的物理变化直接 影响到成品的光学性质和颜料性能,就煅烧温度、煅烧时间、煅烧强度、煅烧气氛对钛白粉质量影响来探讨解析。 关键词钛白粉煅烧 一、水合二氧化钛的煅烧过程 煅烧用的回转窑通常是钢壳内衬优质高铝耐火砖,回转窑的长径比一般为12~20︰1。物料进入回转窑后首先是脱水过程,由于水合二氧化钛中含有化学结合水,因此脱水过程在100~300℃区间。水合二氧化钛中吸附有大量的硫酸根,需要通过煅烧除去,一般脱硫温度500~800℃之间。经过脱水和脱硫后的水合二氧化钛,随着在回转窑内的转动而位移至粒子成长和晶型转化的高温区,首先是原来不定晶型的水合二氧化钛转变成锐钛型二氧化钛,同时粒子开始长大,当温度达到950℃左右,锐钛型开始转化成金红石型。最后物料落入冷却窑(筒)中,通过风冷或水冷后送入粉碎工序。 二、煅烧钛白粉出现色变的原因及其防止色变现象的方法 在生产锐钛型钛白粉时,经常遇到煅烧落窑品或经粉碎成钛白粉后,表面层在日光下出现色变现象,由白色变成浅灰色或浅黄色。原因是:①有一部分锐钛型晶体转变成金红石型晶体;②铁、铬、铜、镍等杂质进人了金红石型晶格内,造成晶格变形所引起。为防止色变发生:①使用定点矿源,以控制钛矿里的杂质含量;②将偏钛酸进行漂白处理,以降低铁杂质的含量;③增加盐处理剂磷酸的用量,以掩蔽铁杂质;④调节煅烧窑内的气氛,以避免金红石型晶体的产生;⑤从回转窑出来的半成品是以大块晶体形式存在,应让其缓慢冷却,以松弛Ti02的晶格。 三、煅烧温度与煅烧强度 煅烧温度与煅烧强度是影响煅烧产品质量的主要因素。煅烧强度包括煅烧温度和煅烧时间,它是煅烧温度和煅烧时间的函数。把握好煅烧温度和煅烧时间不仅产品白度好、消色力、遮盖力高,吸油量低、耐候性也好,产品颗粒软硬适中,否则就很难兼顾上述所有的颜料性能,因此在煅烧操作时不仅要使物料达到一定的温度,还要保证物料在这一区域停留的时间,不能太长也不能太短。通常遮盖力、消色力和耐候性随煅烧温度的提高而提高,但温度过高或在高温区间停留时间过长,粒子变硬、白度下降泛黄变灰;温度过高有时也会造成二氧化钛晶格脱氧而带灰相。相反如果煅烧温度较低,表面上对干粉白度可能有一点好处,粒子也较松软

硫酸法制钛白的工艺设计

硫酸法制钛白的工艺设计 第一章概论 1.1 设计的目的 1 .巩固和运用所学的课程知识、理论联系实际,培养工艺观点;训练、观察、分析和解决工程实际问题及独立工作能力。 2.掌握钛白粉生产酸解工段的知识和技能,学习和操作控制与生产管理的有关知识。 3.毕业设计是高等工科学校教学计划的重要组成部分,是培养学生开展科研,综合运用的所学知识和技能,提高分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力的重要教学环节。 1.2 设计的实际意义 通过毕业设计应使学生获得工程师所必须的初步的综合训练,在不同的程度上提高调研,查阅文献和收集资料的能力,分析和制定设计或实验方案的能力,设计,计算,绘图和使用工具书的能力,技术经济的分析和组织工作的能力,撰写论文或说明书的能力等。 1.3 设计的课程 本设计的课题为“年产1万吨钛白粉厂酸解水解工序的工艺设计” 1.4 设计依据 1.中盐珠化钛白粉厂生产经验数据; 2.硫酸法《钛白粉生产工艺》; 3.《无机盐工艺学》钛白粉章节; 1.4 设计的课程 本设计的课题为“年产2万吨钛白粉硫酸法制备工序的工艺设计” 1.5 设计方案及生产规模 (1)年生产力:折算成100%锐钛型钛白粉吨 (2)年工作时间:300天 (3)日产量:按100%的钛白粉计划吨 (4)生产方法以钛铁矿或富钛料(包括钛渣,酸溶性钛渣、天然和人造金红石)为原料,用硫酸法生产钛白粉的稀有金属冶炼厂设计。

(5)原料组成 经研磨、干燥的钛精矿(含42%-60%的TiO 2)、浓硫酸92%~94%。 1.6 设计任务 1.对生产钛白粉的酸解工段提出流程设计 3. 对生产钛白粉的水解工段提出流程设计 4.对该工艺流程进行物料衡算 5.对该工艺流程的主要设备提出设计和选型 6.绘制带控制点的工艺流程图 第二章 绪论 2.1钛白粉的发展简史 二氧化钛俗称钛白,它不但物理性质十分稳定,而且还具有良好的光学、电学性能和卓越的颜料特性,是当前一种最佳的白色颜料。它的一些其它特性也使它在现代工业、现代农业、现代国和现代科学技术方面得到越来越广泛的应用。 有关钛白粉的制备和性能的研究,始于1824年,由于提取的困难和寻求适当的用途,直到1910年在钛元素发现100年后,才分别由挪威的杰布森与法鲁普,法国的罗西和美国的巴顿共同完成了用硫酸法及熔融法从钛铁矿中制备二氧化钛的生产工艺研究。1916年在挪威的菲特烈斯得建成了世界上第一个年产1000吨含25%的二氧化钛的复合颜料厂。1918年美国的钛颜料公司在尼亚加拉瀑布成功建厂,并于1919年开始生产二氧化钛复合颜料。再此期间,由于一战和当时硫酸法工艺存在缺陷,使得二氧化钛工业的发展速度非常缓慢。1921—1923年,法国的布卢姆菲尔德首创采用稀释法晶种对钛的硫酸盐溶液水解制备水合二氧化钛的工艺进行了重大改革,由法国的塞恩—兹公司于1923年采用并生产出含有96%—99%2Tio 的颜料钛白。至于纯的2Tio 的生产,是由美国的国家铅业公司在1925年完成的。1930麦克伦堡采用外加碱中和晶种,对硫酸盐水解法制备钛白的工艺作了又一次改革,接着硫酸法的工艺从各方面得到不少改进,更趋完善,促使钛白粉的成本不断降低而产品质量大幅度提高,远远超越了其它白色颜料,至1951年加拿大魅北克铁钛公司开始认高品位高钛渣为硫酸法钛白的颜料,为钛白生产减少了废副产品,并提供了新的原料路线。 钛白粉的初始生产几乎都是锐钛型的,金红石型被认为难以人工制造。

硫酸法制钛白粉实验方案及操作要点培训讲学

硫酸法钛白粉生产 一、实验目的 1.熟悉常见的仪器的使用和实验方案的设计要求; 2.了解硫酸法钛白粉生产工艺流程及其过程中存在的问题; 3.掌握硫酸法钛白粉生产的基本方法及钛白粉产品的分析方法; 4.掌握硫酸法钛白的生产原理,了解产品的常见工艺指标。 二、硫酸法钛白粉制备原理及工艺 用浓硫酸分解钛矿,制取可溶性的钛的硫酸盐。钛铁矿的主要成分为偏钛酸铁(FeTiO3),是一种弱酸弱碱盐,可以用强酸把它分解。用过量的酸就能使反应进行到底。酸解涉及到的方程式: FeTiO3+3H2SO4→FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O FeTiO3+2H2SO4→FeSO4+TiOSO4+2H2O Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O 酸解浸取、还原以后的体系是一个复杂的体系,含有可溶性杂质和不溶性的杂质。在结晶或水解、水洗的过程中除去,经过上述步骤除杂后,还有一些肉眼看不到的悬浮杂质,这些杂质将会影响到成品的色相。因此,利用木炭粉的强吸附作用进一步除去,达到净化的目的。然后将得到的产品浓缩使其浓度提高到水解所要求的指标。 经过水解,使二氧化钛从液相(钛液)重新转变为固相。钛液水解是硫酸法生产钛白粉最关键的一步,为确保水解产物的质量,水解条件必须严格控制。水解快结束的时候用水稀释,可提高钛液的水解率,但稀释过度,则会影响水合二氧化钛的质量。水解方程式有:

TiSO4+2H2O→TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+2H2O→H2TiO3↓+H2SO4 水解后的水合二氧化钛含有硫酸以及铁、铝、锰、铜、镍、钒、铅等离子,必须进行水洗(其酸性滤液应回收处理)、漂白(酸性和还原条件下进行)将它们除去,否则产品将被污染。漂白涉及到的方程式如下: H2TiO3+H2SO4→TiOSO4+2H2O 2Fe(OH)3+H2SO4→Fe2(SO4)3+6H2O Zn+2Fe3+→Zn2++2Fe2+ Zn+2Ti4+→Zn2++2Ti3+ 偏钛酸在煅烧前需要加入不同类型的添加剂,以使得在煅烧过程中,温度适当,内部变化平稳,使成品的二氧化钛具有稳定的晶型,良好的色相、光泽,较好的着色力、遮盖力,较低的吸油量和合适的晶粒大小、形状,以及在使用介质中良好的分散性。盐处理剂的作用如下:加入钾盐,可以使产品疏松、洁白,并且降低脱硫的温度,改变煅烧的条件,提高着色力等颜料性能;加入磷酸,可以使产品质地柔软,色泽比较白,并提高产品的耐候性。 然后将合格的偏钛酸与浓碱液反应得到钛酸钠(也可用固体二氧化钛与固体氢氧化钠在850℃高温下共融制得),在经过洗涤形成正钛酸,最后在浓盐酸的作用下,进行胶溶过程使正钛酸分散为脱离危险黏状的浆料。最后进行煅烧,得到产品(工厂中的产品还必须进行粉碎和包装为成品)。涉及到的反应方程式如下: H2TiO3+NaOH→Na4TiO4+3H2O Na4TiO4+4H2O→H4TiO4+4NaOH 硫酸法生产工艺实验流程图如下:

2.5万吨天硫酸法钛白粉生产废水处理工程可行性报告

攀枝花钢城集团瑞天安全环保有限公司2.5万吨/天硫酸法钛白粉生产废水处理工程 可行性研究报告 报告提出单位:钢城集团瑞天安全环保有限公司 报告单位负责人:___________________ 项目编制人:谢永生万新丰 项目实施单位钢城集团瑞天安全环保有限公司项目时间:二O一二年十一月

2.5万吨/天硫酸法钛白粉生产废水处理工程可行 性研究报告 一、概述 (一)项目名称:2.5万吨/天硫酸法钛白粉生产废水处理工程可行性研究报告 (二)项目负责单位:瑞天安全环保有限公司 负责人:贺坤茂 (三)编制原则: 1国家环保产业政策; 2污水综合排放标准GB8978-1996 3依据国内硫酸法钛白粉生产废水处理的现状,瑞天公司环保 产业发展的客观要求; 4效益最大化原则。 (四)项目背景: 1、硫酸法钛白粉生产废水处理国内外发展现状及趋势 钛白粉广泛应用于制造涂料、高级白色油漆、白色橡胶、合成纤 维、电焊条、人造丝的减光剂、塑料和高级纸张的填料等方面,还用于电信器材、冶金、印刷、印染、搪瓷等行业。钛白粉生产工艺可分为硫酸法和氯化法,而硫酸法工艺在我国应用较为广泛。 硫酸法生产钛白粉的主要原料是钛矿(钛铁矿或酸溶性钛渣)和硫酸,其生产工艺过程通常可分为十大环节:钛矿的干燥和粉碎、钛矿的酸

解、硫酸钛溶液的净化、硫酸亚铁的结晶、硫酸钛溶液水解、水合二氧化钛的水洗和漂白、盐处理、煅烧和粉碎、二氧化钛的表面处理和粉碎。硫酸法生产钛白粉会产生大量的酸性废水,主要包括:酸解尾气洗涤水、煅烧尾气洗涤水、一次水洗废水、设备冲洗水和地坪冲洗水,其产生量为:50~80nV吨(钛白粉),其中废硫酸含量2% 左右,此外还含有少量的硫酸亚铁和钛白粉。 目前主要采用石灰中和处理该废水。首先将石灰熟化,制成氢氧 化钙乳浊液。然后将其加到酸性废水中产生硫酸钙沉淀。同时在中和 过程中通过搅拌使得废水中的Fe2+转化成Fe3+,生成Fe(OH)沉淀,从而降低废水中的Fe2+、CODc。,最终使废水达到排放标准要求。 硫酸法钛白粉产生的酸性废水采用石灰(石灰乳)进行中和处理是目前较为成熟的方法,出水可稳定达标排放。但是,据对攀枝花市钒钛高新园区内的钛白粉厂进行调研了解到,目前采用该处理工艺的 处理成本为1500元/吨(钛白粉)左右。 据统计,2011年,全球钛白粉总产量约为600万吨,其中我国钛白粉总产量约为175万吨,产量位居世界第一位。目前国内98%以上的企业采用硫酸法工艺,按每吨钛白粉产生75吨废水计算,则每年产生废水:12863万吨,按每吨钛白粉处理成本1500元,则硫酸法钛白粉酸性废水处理市场达:25.725亿元/年。 攀枝花地区目前有大型的钛白粉生产企业十余家,产能达50万 吨/年,大部分分布在攀枝花钒钛产业园区内。据统计,2012年上半年,攀枝花地区钛白粉实际总产量达到19.8万吨,按此产量估算,攀枝花地区硫酸法钛白粉酸性废水处理市场达:5.94亿元/年。目前,攀枝花

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