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。
1930-1937年，在捷克用晶种法水解钛的硫酸盐溶液及四氯化钛加热的加热方法首先制出了金红石型钛白粉，从1941年起美国组织了金红石型二氧化钛工业规模的生产，并向市场提供了产品。
七十多年来，硫酸生产钛白粉虽有成千上万的专利和改进，但其基本工艺仍未脱离1910年的雏形，钛白生产的工艺流程长，操作要求精细，生产技术繁杂，几乎要使用所有的化学单元设备，侧线手段要求多，建厂投资也很高，这是由于钛白粉的生产不仅要求化学纯度高，而且尚须具有确定的晶型，化学性质和其它应用性能。上述特点使钛白粉工业目前仍集中在少数工业技术先进的国家内生产，其规模多在2-10万吨/年之间。目前世界约有二十多个国家，五十多家公司，一百多家工厂生产钛白粉。
我国钛白粉生产始于50年代，70年代初南京油脂化工厂利用化工部涂料工业的研究所的技术，开始生产金红石型的钛白粉，为了综合利用我国攀枝花的矾钛磁铁矿资源，1981年化工部涂料工业研究所与化工部第三设计院和现江苏太白集团合作，在该厂进行的认攀矿为原料生产500吨涂料用金红石型硫酸法钛白粉中间试验，获得了用攀矿生产涂料用金红石型钛白粉的技术基础。自70年代开放以来，钛白粉行业与国外同行接触频繁，发现我国钛白粉生产与国外差距很大。因此引进先进技术以加快提高我国钛白粉生产工业水平，到80年代初，全国约有30多家钛白粉生产单位。
2.2世界钛白粉产品设计意义
二氧化钛（或称钛白粉）广泛用于各类结构表面涂料、纸张涂层和填料、塑料及弹性体，其他用途还包括陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物、印刷油墨、屋顶铺粒和焊剂。钛白粉既可用于钛铁矿、金红石制取，也可用钛渣制取。钛白粉生产工艺有两种：即硫酸盐工艺和氯化物工艺，硫酸盐法的技术比氯化法更完善。
2.3 厂址选择的原则
由于硫酸法生产钛白粉所产生的废水、废气、废渣对化境污染严重，且需水、矿量大，在厂址选择是应遵循以下原则：
（1）厂址应选在原料，燃料供应和产品销售便利的地区，并在存储，机修，公用工程和生活设施等方面具有良好协作条件的地区。
（2）厂址应靠近水量充足和水质良好矿水源区。
（3）应有便利交通条件，最好靠近铁路和河流。
（4）选厂址应注意当地自然环境条件，并对提产后对环境可能造成的影响做出评估，生产区和生活区应同时确定。
（5）厂址不占或少占耕地，自然地形应有利于厂房和管路的布置、交通联系和场地排水。
2.4钛白粉厂设计
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。
2.5 车间组成与配置
硫酸法钛白粉厂的主要车间有酸解车间、水解车间、焙烧车间、后处理车间和综合回收车间。硫酸贮库要单独布置，与生产厂房保持一定的距离，满足安全技术规程的要求。后处理车间布置在厂区的上风向，防止废气污染产品。副产品回收和“三废”处理可以集中布置。
第三章工艺叙述
3.1钛白粉的生产工艺流程
（1）原矿准备
钛精矿一般粒度比较粗，比表面积较小，酸解时与硫酸接触面积小，不易被硫酸有效地分解。因此，在使用前必须将其磨细，以增加反应接触面，使酸解反应能够正常进行。
参加酸解反应的矿粉不仅必须达到一定的细度，而且粒度分布要求窄而均匀，这样才能得到较高的酸解率，得到符合工艺要求的硫酸钛液。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。一般矿粉细度要求为：325目筛余≤1.5%。
（2）酸解
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。（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。经过水洗而仍残留在水合二氧化钛中的最后一部分杂质（高铁为主），则以漂洗来除去，即在酸性条件下以还原剂将不溶的高铁还原为可溶性的亚铁，再进行二次水洗。
（7）盐处理
盐处理是在盐处理锅中进行。
在充分搅拌的情况下，向偏钛酸浆液中加入碳酸钾和磷酸等盐处理剂，可防止煅烧物料烧结，隐蔽杂质元素的显色，使煅烧产品颗粒松软，色泽洁白等。（8）煅烧
回转窑是目前最广泛采用的煅烧设备。
盐处理后的偏钛酸在回转窑中经高温脱水、脱硫及晶型转化等过程，得到具有颜料性能的钛白粉。在煅烧阶段，随着S03和酸雾的排除，不可避免要夹带一些细微的TiO2粒子，缕缕烟气明显可见。因此，工厂必须设有回收Ti02粒子、除尘和除酸雾的装置，以使煅烧尾气处理后排放。
（9）后处理
二氧化钛后处理是按照不同用途对煅烧所得二氧化钛进行各种处理以弥补它的光活性缺陷，并改变它的表面性质。后处理包括分级，无机和有机表面包膜处理，过滤，干燥、超微粉碎和计量包装等，从而获得表面性质好，分散性高的二氧化钛成品。
3.2硫酸法生产锐钛型钛白粉的工艺流程简图
图（一）硫酸法生产锐钛型钛白粉的工艺流程框图
3. 酸解的基本原理
钛铁矿与硫酸的反应非常缓慢，在常温下几乎不发生变化。为了促进这个反
应，往往需要加热，引导反应的开始。如以偏钛酸亚铁FeTiO
3代表钛铁矿的主
酸解
浸出
沉降分离冷冻结晶过滤
压滤化浓缩
水解
水洗
漂白
漂洗
盐处理脱水
熔烧温度分液表面处理过滤
粉碎
包装
分散
钛铁矿
钛白粉分散剂
硫酸
水铁屑絮凝剂
绿矾
废酸处理水
还原剂盐处理剂
要成份，则酸解反应中的主反应：
FeTiO 3+3H 2SO 4?→?Ti(SO 4)2+FeSO 4+3H 2O FeTiO 3+2H 2S04?→?TiOSO 4+FeSO 4+2H 2O Fe 2O 3+3H 2SO 4 ?→?Fe 2(SO 4)3+3H 2O
从这些反应式看，反应结果得到的是（正）硫酸钛Ti(S04)2 硫酸氧钛TiOSO 4，硫酸亚铁FeSO 4和硫酸高铁Fe 2(SO 4)3这四种物质。硫酸氧钛的生成，也可以视为是硫酸钛初步水解的产物。
Ti(SO 4)2+H 2 O ?→? TiOSO 4+H 2SO 4
酸解后生成的硫酸钛Ti(SO 4)2和硫酸氧钛TiOSO 4之间的比例由酸解条件而定。从方程式中可以看出，生成硫酸钛每一份需要二份硫酸，而生成硫酸氧钛每一份只需要一份硫酸。
3.4 原料及产品的技术条件 原料钛铁矿成分（攀矿）
表2 原料钛铁矿成分（攀矿）
2．钛白粉成品的质量指标 表3 钛白粉成品的质量指标
项目
一级 合格 白度（与称样比） 不低于 近似 总钛（不少于称样） 98% 98% 消色力（不小于称样） 100% 90% 吸油量g/100g （不小于称样） 26 28 45 mm 筛条（不大于称样） 0.1 0.3 水溶性盐（不大于称样）
0.5 0.6 水悬浮液ph 值
6.5-8.5 6.0-8.5 105℃﹤挥发水分（不大于称样）
0.5
0.5
3.5水解工段的基本原理
钛液的水解属盐类水解,但又与一般盐类的水解有所不同,它没有一个固定的pH 值,只要在稀释或者加热的条件下它即能水解而析出氢氧化钛的水合物沉
组分 2TiO
FeO
23Fe O
M gO
2SiO
23Al O
组成
50％
34％
13％
1％
1％
1％
淀。在常温下用水稀释钛液时,析出胶体氢氧化钛沉淀。其反应方程式为:TiOSO4+3H2O Ti (OH)4↓+H2SO4；
如果将钛液加热使其维持沸腾也会发生水解反应,生成白色偏钛酸沉淀。这是硫酸法钛白生产在工业上制取偏钛酸的惟一方法。其反应方程式为:TiOSO4+2H2O 沸腾H2TiO3↓+H2SO4。
水解生成的偏钛酸具有无定型结构或者不明显的微晶体结构,其直径为 3 nm~10 nm,它们按一定的方向(20~30个)配位成为胶粒。胶粒在硫酸盐离子的作用下加速凝聚,构成凝聚体(偏钛酸)而沉析出来。凝聚体大小约为0·6μm~0·7μm,是由约1 000个60nm~75nm的小微粒胶粒凝聚而成,每个微粒约含有20个2nm 的微晶体,这是加到液中去的晶种。水解的过程可分为3个步骤: （1）晶核的形成；（2）晶体的成长与沉淀的形成；（3）沉淀物的组成以及溶液的组成随着水解作用的进展而改变。水解在二氧化钛生产中极为重要,水解的条件决定着微晶体、胶粒和粒子的大小,归根到底也是决定着最终产品的质量。
第四章物料衡算
质量守恒定律即：进入一个系统的全部物料量必等于离开这个系统的全部物料量，再加上过程中损失量和在系统中积累量。依据质量守恒定律，对研究系统作物料衡算，可用下式表示：
∑G
进=∑G
出
+ ∑G
损
+∑G
积
式中∑G
进—输入物料量总和；∑G
出
—离开物料量总和；
∑G损—总的损失量；∑G积—系统中积累量。
4.1计算依据
1．钛铁矿的组成（%）
2．投料矿酸比约为1：1.60（100%
24
H SO）
3．铁屑（F e＞85%）加量为矿粉的5.5%
4．硫酸浓度：稀释前 92.5% 稀释后 88% 5．废酸浓度：100g/t 9.5%
6．固相物用废酸用量为浸取水量的1/6
7．酸解率 94% 8.水解率 98.5% 9．铁液的质量指标
2TiO 浓度
130g/t 3T i 含量为3g/t 稳定性≥400
沉降净化收率 98.5% 10．计算标准：以每吨100%2TiO 计
11．年操作日：根据设计任务，钛白粉的年生产能力为40000吨每年，开工因子=生产装置时间/年自然时间，为了充分利用设备，开工因子应取的较大，接近1，但又不能等于1，因为还要考虑到设备的检修以及开停车等情况，开工因子一般取为0.8～0.9，全年365天，则年生产300～330天；因此除去季保养、月保养、修理、放假等总计65天，则年工作日为（365～65）天=300天，定昼夜生产为三班。
12．化合物分子量和元素原子量如下：
表4 分子量和元素原子量
2TiO
Ti
4TiO SO
4()Ti O H 23H TiO 243()Ti SO 24
H SO NaOH
24
N a SO 4
F eSO 79.9
47.9 159.9 115.9
97.9
383.9
97.9
39.9
141.9
151.9
4.2各工序收率分配图
图（二）各工序收率分配图
2777.9kg 2722.36 2559.02
98% 94% 98.5%
2445.01 2445.01 2520.63
98.5% 97.0%
2408.33 2324.04 2126.5 2084
96.5% 91.5% 98%
粉 碎 酸 解 沉 降 结晶过滤 浓 缩 晶 种
水 解 水 洗 盐处理 煅 烧
… ………
注：1．表示每吨成品需要处理的物料量（公斤）（以2TiO 为准）
2．表示每小时需要处理的物料量（公斤）（以2TiO 为准） 3．工序收率 4．工序累计收率 4.3酸解水解物料衡算
计算基准：（单位除标注处，均以kg/t 2TiO 计） 日产：20000/300=66.67吨
每小时产：66.67×1000/24=2777.92 kg 1．原料辅助材料消耗量
a ．钛铁矿粉的用量 2777.92×0.98÷50%=5444.72 kg/t 2TiO
b ．铁屑用量 5444.72×5.5%=299.46 kg/t 2TiO
c ．硫酸用量 5444.72×1.6=8711.55 kg/t 2TiO 2．矿粉酸解理论计算 a ．矿粉中2TiO 与24H SO 反应
22442TiO H SO TiOSO H O +=+
12425444.7250%94%97.979.93135.52kg/t TiO
x H SO =???÷= 1425444.7250%94%159.979.95121.24kg/t TiO
x TiOSO =???÷=
1225444.7250%94%1879.9576.50 kg/t TiO x H O =???÷=
b ．矿粉中FeO 与24H SO 反应
2442FeO H SO FeSO H O
+=+
22425444.7234%94%97.9722366.10kg/t TiO x H SO =???÷= 2425444.7234%94%159********.20kg/t TiO
x FeSO =???÷=
粉 碎 成 品
222c ．23F e O 与24H SO 反应
232442333Fe Fe O H SO FeSO H O
++=+
32425444.7213%94%293.71601221.32kg/t TiO x H SO =???÷=
325444.7213%94%56160232.87 kg/t TiO x Fe =???÷= 3225444.7213%94%54160224.55kg/t TiO x H O =???÷= 3425444.7213%94%455.71601894.99 kg/t TiO x FeSO =???÷=
d ．为了保证钛液中3T i +含量为3g/t,需要加入的铁屑与硫酸反应时 因为酸解浸取后的钛液体积为
5444.72×50%×94%/130=19.6832/m tT iO
所以钛液中3T i +的重量为（以2TiO 计）
3×19.68=56.67 kg
由22TiO 与243()Ti SO 的关系
243()Ti SO =56.67×383.9÷(2×79.9)=136.14 kg
4244243222()2TiOSO Fe H SO FeSO Ti SO H O
++=++
442319.8136.14383.9113.41 kg/t TiO x TiOSO =?÷= 442151.9136.14383.953.87kg/t TiO x FeSO =?÷= 42
56136.14383.919.86kg/t TiO x Fe =?÷=
424297.92136.14383.969.44/x H SO kg tTiO =??÷= 42236136.14383.912.77 kg/t TiO x H O =?÷=
因此铁屑总用量为342232.8719.86252.73 kg/t TiO x Fe x Fe +=+= e ．矿粉中M gO 与24H SO 反应
2442M gO H SO M gSO H O
+=+
52425425444.721%94%12040153.54 kg/t TiO x M gSO =???÷= 5225444.721%94%184023.03kg/t TiO x H O =???÷=
f ．矿粉中23Al O 与24H SO 反应
23242423()3Al O H SO Al SO H O
+=+
62425444.721%94%293.7102147.37 kg/t TiO x H SO =???÷= 62432()5444.721%94%342102171.60 kg/t TiO x Al SO =???÷=
622
5444.721%94%5410227.10 kg/t TiO x H O =???÷=
g ．矿粉中的2SiO 与硫酸反应
当矿粉中的2SiO 以元素硅存在时，可以认为是不参加反应，但当硅酸盐存在时硅组成能参与酸解反应，并生成带正电的硅酸，本计算假定它不与硫酸反应。
综合计算结果，酸解中硫酸理论需要量与反应后的生成物组成如下：
2423135.522366.101221.3269.44125.26147.377065.01 kg/t TiO xH SO =+++++=425121.24113.415007.83 kg/t TiO xTiOSO =-=
()2423136.14kg/t TiO xTi SO =
423671.21894.9953.875620.06kg/t TiO xFeSO =++= 2432()171.60 kg/t TiO xAl SO = 42161.22 kg/t TiO xM gSO =
22576.50435.03224.5512.7723.0327.101298.98 kg/t TiO xH O =+++++=
3.稀释浓硫酸（92.5%的硫酸）用废酸水（9.5%的硫酸）的量
生产一吨钛白粉需要100%的硫酸8711.55kg ，按酸解时配制的88%的硫酸计为：8711.55/88%9989.49G kg ==
其中21277.94H
O
G kg
=，24
8711.55H
SO G kg
=
假设92.5% 硫酸用量为A G kg 9.5% 废酸用量为B G kg
92.5%9.5%8711.55A B G G +=
9989.49A B G G +=
上两式联列方程组解得9352.47A G kg =，637.02B G kg = 其中 A G 24H SO =8651.03kg A G 水=701.44kg
B G 24H SO =60.52kg
B G 水=576.5kg 4.酸解排出废气量
参考国内某厂生产测定数据，酸解主反应时，每吨每分钟排出563m 废气，其中含2H O 5003/g m ，3SO 7.63/g m , 2SO 1.183/g m
酸解反应与上述类似，当投矿量为5444.72kg/锅，主反应时间为10分钟，则排出废气量为
3
3
2'5444.7210
56103049.04/Q m tTiO -=???=废 其中：
23
2'3049.0450010
1524.52/H O G kg tTiO -=??=
3
32'3049.047.61023.17/SO G kg tTiO -=??=
考虑到酸解其他阶段的排气，假定主反应排出的废气为总排出废气量的80%
所以每吨100%2TiO 排出的废气量为：
23049.04
''3811.30/80%
Q kg tTiO =
=废
其中 221524.52
''1905.65/80%H O G kg tTiO =
= 3223.17
''28.96/80%
SO G kg tTiO ==
2
23.60'' 4.5/80%
SO G kg tTiO =
=
将3SO 和2SO 换算成24H SO 或23H SO 的量，则排出的废酸组成为：
221905.65(28.961880)(4.51880)1898.12/H O G kg tTiO =-?÷-?÷=
24228.9697.98035.44/H SO G kg tTiO =?÷= 232
4.58264
5.77/H SO G kg tTiO =?÷=
5.酸解固相物的浸取
由酸解反应可知，进酸解锅的物料量（以生产一吨100%的2TiO 计）
25444.729989.4915434.21 kg/t TiO G =+=进
所以排出废气量为：
2242321898.1235.44 5.771939.33/H O H SO H SO Q G G G kg tTiO =++=++=废
所以固相物量为：
215434.211939.3313494.88/G G G kg tTiO =-=-=进固废
由 G G v d += 固水
其中 v--- 浸取后钛液的体积 19.68 32/m tT iO
d--- 浸取后钛液的比重 1530 kg/3m
所以 219.68153013494.8816615.52 /G kg tTiO =?-=水 其中废酸水的用量参考国内某厂经验约为浸取水量的1/6，则加入的废酸水的量为：
216615.52/62769.25/G kg tTiO ==废酸水
其中： 24
22769.259.5%263.08/H
SO G kg tTiO =?=
222769.25263.082506.17/H
O
G kg tTiO =-=
因此自来水的量为：
216615.52(2769.25263.08)14109.35/G kg tTiO =--=自来水
6.固相物浸取后钛液中杂质的含量
a ．已知酸解率为94%即另有6%的矿粉不酸解，并残留在钛液中
125444.726%326.68/W kg tTiO =?=
b ． 矿粉中2SO 假定1%不反应，认为全部残留在钛液中
22
5444.721%54.45/W kg tTiO =?=
c ．铁屑杂质的量
32299.46(185%)44.92/W kg tTiO =?-=
所以钛液浸取后杂质含量（以干基计）
1232426.05/W W W W kg tTiO =++=干
7.浸取后钛液的酸度系数
F=钛液中有效酸的含量/钛液中2TiO 含量 =
(8711.557065.01)3135.5269.44263.0835.44 5.77
2722.36(326.682)
-+++---÷
=1.98 8钛液的组成 a ．4TiO SO
98.5%×5007.83=4932.712/kg tTiO (98.5%---- 沉降收率) b ．243()Ti SO
98.5%×136.14=134.102/kg tTiO c ．4F eSO
98.5%×5620.06=5535.76 2/kg tTiO d ．243()Al SO
98.5%×171.60=169.032/kg tTiO e ．4M gSO
98.5%×161.22=158.802/kg tTiO
f ．24H SO
98.5 %×(8711.55-7065.01+263.08-35.44-5.77) =1840.382/kg tTiO g ．2H O
()298.5%1300.961277.941898.1216615.5217036.86/kg tTiO ?+-+=
8.钛液沉降后泥渣的组成 a ．4TiO SO
5007.83-4932.71=75.122/kg tTiO b ．243()Ti SO
136.14-134.10=2.042/kg tTiO c ．4F eSO
5620.06-5535.76=84.32/kg tTiO d ．243()Al SO
171.60-169.03=2.572/kg tTiO e ．4M gSO
161.22-158.80=2.422/kg tTiO f ．24H SO
1868.41-1840.38=28.032/kg tTiO g ．2H O
17296.3-17036.86=259.442/kg tTiO h ．杂质 426.05kg 9.水解理论计算
Ti(SO 4)2 +H 2O TiOSO 4+H 2SO 4
TiOSO 4+H 2O H 2TiO 3+ H 2SO 4
经上面计算可知4xTiO SO 为4932.71kg/t TiO 2
x H 2TiO 3=4932.71?98.5%?97.9÷159.9=2974.79kg/t TiO 2
x H 2O =4932.71?98.5%?18÷159.9=546.94kg/t TiO 2
x H 2SO 4 =4932.71?98.5%?97.9÷159.9=2974.79 kg/t TiO 2
为了使水解更完全通常加入物料5%的水
由于水解后的偏钛酸液有杂质，需要用稀硫酸洗涤，通常每生产It 成品钛白粉要产生8-l0t“浓废酸”。
4.4物料平衡表
（1）酸解物料平衡表（以kg/t 2TiO 计） 表5 酸解物料平衡表（以kg/t 2TiO 计）
序号
进料
序号
出料
1 酸解反应 ① 酸解废气
① 钛铁矿粉
5444.72 24H SO
35.44 ② 24H SO 8711.55 23H SO 5.77 ③ 2H O
1277.94
2H O 1898.12
② 固相物
13494.88 合 计
15434.21 合 计
15434.21
序号
进料 序号
出料 ① 固相物 13494.88 ① 4TiO SO 5007.83 ② 铁屑 299.46 ② 243()Ti SO 136.14
③ 废酸水
③ 4F eSO 5620.06
24H SO 263.08 2H O
2506.17 ④ 243()Al SO 171.60 ④ 自来水
14109.35
⑤ 4M gSO
161.22
⑥ 24H SO 1868.41 ⑦ 2H O 17296.3 ⑧ 杂质
411.38 合计
30672.94
合计
30672.94
（2）沉降物料平衡表（以kg/t 2TiO 计） 表六 沉降物料平衡表（以kg/t 2TiO 计）
序号
进料
序号
出料
1 钛液
1清钛液
① 4TiO SO 5007.83 ① 4TiO SO 4932.71 ② 243()Ti SO 136.14 ② 243()Ti SO 134.10 ③ 4F eSO 5620.06 ③ 4F eSO 5535.76 ④ 243()Al SO 171.60 ④ 243()Al SO 169.03 ⑤ 4M gSO 161.22 ⑤ 4M gSO 158.80 ⑥ 24H SO 1868.41 ⑥ 24H SO 1840.38 ⑦ 2H O 17296.3 ⑦ 2H O
17036.86
⑧ 杂质
426.05
计
29807.64
合计
30687.61 2 沉降泥渣
① 4TiO SO 75.12 ② 243()Ti SO 2.04
③ 4F eSO 84.3
④ 243()Al SO 2.57
⑤ 4M gSO 2.24
⑥ 24H SO 28.03
⑦ 2H O
259.44
⑧ 杂质
426.05 计 879.79 合计
30687.61
(3)水解反应物料平衡表
序号
进料 序号
出料 1 4TiO SO
4932.71 1 H 2
TiO 3
2974.79 2 2H O
1563.81
2 2H O 546.94
3 24H SO
2974.79
4.5工序需要的主要设备
雷蒙磨；酸解罐；沉降设备；程序控制的SX 型离心机；板框过滤机；浓缩罐；水解锅；叶滤机；回转窑；气流粉碎机等等。
第五章 废气和废渣的处理
由物料衡算可知，在钛铁矿粉酸解反应过程中会排放出大量的含有二氧化硫的废气。沉降净化工序以后排出含有硫酸等气体及其它残渣，对废气的处理方案，准备采用板式吸收塔，以清水喷淋，对酸解釜排出的废气作吸收后，再经填料塔。以碱液(氢氧化钠)作进一步吸收，使废气中的雾含量低于国家规定的排放标准260mg/m 3放入大气，残渣则由废酸回收工序经稀释打浆、压滤、水洗等方法回收部分含有硫酸氧钛和硫酸的废酸水供给酸解工序稀释浓硫酸及浸取水剩余废渣排放。水解工序由于洗涤而产生的稀硫酸需要，随着洗涤的次数不同，有时会产生50-60t 废硫酸，这些稀酸需要到专门的硫酸处理厂处理。
硫酸法制钛白污污水处理全程解决方案 1.1治污原则 1）依据公司方生产条件及技术要求，全部满足生产前提下，尽量选用最新科研成果，选新设备，新工艺，降低投资，优化处理工艺，吨水处理费用使公司用得起、用得省，治污又增效。 2）设计留有余地，便于应付突发事故。 3）处理工艺不应产生新污染源，实现清洁生产。 4）坚持四好原则：处理稳定性好、工艺控制灵活性好、工程实施可行性好、系统优化整体性好 1.2治污策略 用户治污战略决策是选准拥有切实可行的新技术持有单位做战略合作伙伴，选准则事半功倍，否则是劳民伤财，这就是科学是生产力的魅力所在。节能降耗改造离不开先进的、适用的新技术。 钛白粉行业产生污水量多、浓度波动大，难于处理达标污水，采用碳酸钙+石灰或电石膏中和，PH 值及SS合格率低，中和剂利用率低，造成处理成本高，是行业普遍存在的问题，必须选用先进的处理技术，以改变这一落后状况。 简单的常见“病”，企业一般自己“治”，而碰上这种高难度“病”，还是要找高明一些的专业“医生”。 水处理专业是一门多领域、跨学科的新兴综合性边缘学科。工程项目的完成还要涉及工艺设计、技术研发、制造施工、检验调试及维护操作各专业单位的通力合作，他们分属不同行业，难于统一和衔接，一项措施不到位，再好技术也难于达到最佳效果。 水处理研究所是一家成立近三十年集科研设计、制造、施工、调试、培训为一体的专业化科研实体队伍，自身建有完整的水处理工程体系，以工程效益最大化为目的，全过程控制质量、工艺、检验和监督，可保证所从事的工程都具有科学性、经济型、安全性及技术性均在最佳状态。 为了配合钛白行业破解污水低成本的技术瓶颈，我所投入大量人力、物力，十年磨一剑，终于破解了这一业界难题，为硫酸法钛白污水零排放做出了重大贡献。 贡献核心理念是： 以循环经济和产业生态学理论为指导，以生态体系构建为核心，形成完整的污水治理管理生态工艺流程，选用低成本回用水技术是节水关键。这是一种可持续发展的和谐经济和对环境友好型生态经济。 水资源属不可再生资源，是一切生命源泉，是国家安全保证，也是企业生存基本条件之一，所以说水资源也是国家大力提倡的循环经济的必须依靠的资源，我所在这些先进科学理念的指导下，研发了适合钛白行业（硫酸法）污水处理的低成本技术，选择与我所合作将给您的企业带来效益，这种企、研合作方式是符合科学发展观及走循环经济之路的正确选择，符合双方利益。 1.3 工艺设计 1.3.1工艺设计参数 设计处理水量：720m3/h（17280m3/d） 根据公司方意见本次设计按二步走：一期处理水量按350-400m3/h设计，一期工程按一次中和法设计。（暂不考虑白渣的回收） 设计处理进水中污染物总量： 100%H2SO4：15- 18 t/h 酸浓度平均：2.1-2.5% Fe2+：5000kg/h 设计出水质：SS≤70mg/L PH：6~9 Fe≤50mg/L 1.3.2工艺选择
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 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 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
钛白生产硫酸法工艺与氯化法的差别：硫酸法钛白粉流程示意图
氯化法工艺流程：
产品性能的影响： 1、粒径，氯化法通过ALCl3,调整粒径，硫酸法通过水解、煅烧及加盐调整粒子大小。 2、杂质，氯化法通过精馏除去Fe、Vn、Mn、Nb等杂质，硫酸法主要通过精滤、 沉降、水洗等方法除去杂质。 3、金红石含量，氯化法在氧化后即为金红石型，硫酸法是通过在煅烧前加入煅烧 晶种，在煅烧过程中形成金红石。 4、后处理，两种方法的后处理流程基本类似，但各个厂家的后处理都不相同，我 公司根据产品的应用性能分为：SR-236、SR-237、SR-2377、SR-238、SR-239、SR-240、SR-2400、SR-241等品种。 金红石型与锐钛的区别： 金红石型产品的应用性能主要取决于后处理，各个厂家的后处理方法有所区别，另外制作过程中的技术、设备、人元素质也是决定产品性能的条件。 钛白粉的检测质量有国家标准，各个品种的也有一些相关的标准，如塑料型材用的钛
白粉就是以我厂的SR-2400为标准的。 钛白粉的表面处理 硅的表面处理：SiO2包膜的作用是在TiO2表面形成一层膜，使TiO2粒子与有机介质隔离减少TiO2与有机介质直接接触的面积，堵塞TiO2的光活化点，有效保护TiO2不受紫外线侵害 降低光化学活性。 铝的表面处理：Al2O3在300nm处才开始有吸收紫外光的倾向，而TiO2在405nm 处就开始有吸收，故在TiO2表面包一层Al2O3膜，可使TiO2避免受大气中紫外线照射，另外经Al2O3包膜的TiO2有正三价A l的存在使钛白粉能够较稳定的分散到有机介质中去。 锆的表面处理：与硅和铝的表面处理机理基本相当，但是从吸油量和耐候性方面要优于上述两种表面处理。 虽然同为包膜的表面处理，但是根据包膜的处理条件以及包覆量的不同其应用性能和侧重点也有不同。 钛白颜料的耐侯性 钛白粉的耐候性取决与钛白粉的光化学活性，由于钛白粉存在晶格缺陷，使其表面存在许多光活化点，在日照的作用下释放出氧原子，从而破坏漆膜。锐钛型的光化学活性要比未包膜的金红石型钛白粉高10倍。金红石型的表面处理的一个重要目的也是为降低钛白粉表面光化学性，从而提高钛白粉的耐候性。 钛白粉在油墨中的应用 油墨行业对钛白粉的性能主要为遮盖力和亮度等颜料性能，而钛白粉能否发挥其最佳性能主要取决于钛白粉在体系中的分散性和分散稳定性，即使同一种钛白粉在不同体系中的分散性也有所区别。 钛白粉的粒径
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：
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“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。
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。
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)
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
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
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/c12161381.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
钛白工艺流程 一、球磨岗位 袋装钛铁矿厂房内划包，经斗式提升机、带式输送机输送到钛铁矿磨前贮斗中。贮斗中的钛铁矿通过调速秤和皮带输送机进入球磨机。研磨后矿粉经空气分级器和旋风除尘器进行选粉，粗颗粒返回球磨机中再粉碎，达到工艺要求的矿粉经链式输送机与静电除尘收集的细矿粉进入链式输送机送到斗式提升机中，矿粉经链式输送机进入矿粉料仓，矿粉由矿粉料仓底部的螺旋输送机进入提升机，再有提升机送至中间料仓，其中的矿粉进入脉冲料仓，矿粉经脉冲料仓由压缩空气输送至酸解岗位的矿粉计量槽。 二、酸解沉降 FeTiO3+3H2SO4==Ti2(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4==Ti2OSO4+FeSO4+2H2O Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+ 3H2O 外管来的硫酸经过精确计量后进入计量槽备用。由一次水洗工序送来的少部分废酸进入引发液计量槽备用。此引发液须由外管来的蒸汽加热。由磨矿工序送的的钛铁矿粉、高钛渣粉至料仓备用。酸解罐搅拌所用的压缩空气由空压站提供。 酸解反应是在酸解罐中进行的。当所有准备工作就绪后，由计量槽向酸解罐中加入定量的92%硫酸，调节压缩空气的流量，加完硫酸后，再调节压缩空气的流量。这时开启由料仓向酸解罐中加入钛铁矿或高钛渣，加完后，在调节压缩空气的流量。这时主反应开始，酸解过程中生成的蒸汽进入烟囱，这时开启喷淋泵向烟囱喷淋冷却水，经水喷淋吸收后，气体中的二氧化硫达标排放，反应时间约20-30min。 主要反应结束后，向酸解罐中加入由外管来的蒸汽加热酸解物进行熟化。熟化时间约120分钟。 熟化完毕开始溶解，溶解期间，黑钛液开始还原。溶解是用由废酸水储槽来的酸性水和由外管来的低温工艺水完成的。这时酸解罐底通入压缩空气进行搅拌，加入铁屑，发生如下反应：Fe+ Fe2(SO4)3——3 FeSO4然后再加入装有铁屑的钛筐，这是控制溶液中钛离子含量的方法。溶解和还原时间约6-8小时。黑钛液最后从酸解罐底流出，经过滤器过滤，通过黑液泵送至沉降工序沉降槽。 由烟囱排出来的吸收了气体中SO2的酸性废水进入水池。由三次水洗工段送来的酸性废水进入水槽，同时向水槽中加入一定的工艺水作补充水，经喷淋泵送烟囱喷淋循环使用，当水池中的酸性废水达到一定的温度和酸度时用废水泵送至污水处理。 由沉降工序沉降池沉淀的渣子，依然含有大量可溶性的TiO2，本工序目的就是回收这部分TiO2。 泥浆由泵送至板框过滤机，滤液收集至贮槽，泵送去酸解工序，滤渣送去中和处理站。 沉降槽出液去结晶工序之前的热过滤过程也在本工序完成。 从酸解来的黑钛液进入沉降池内，同时加絮凝剂进行沉降。钛液经澄清合格后，由钛液泵打入结晶前钛液贮槽。当沉降池也经若干批次操作以后，应清洗沉降池中的泥浆。先将上部的清液抽至结晶前钛液贮槽，然后将中部悬浮液转入另一沉降池中，再由泥浆泵间歇地将底部泥浆打入泥浆预热槽中，经加热后由泥浆泵打入压滤机中过滤，滤液流入沉降池，滤饼送至废料厂。 絮凝剂经计量后在配制槽中加水稀释，在放至絮凝剂计量槽中待用。 三、真空结晶 黑钛液中的硫酸亚铁，主要来源于矿粉中的铁，部分来源于铁粉，本工序除去以七水硫酸亚铁形式存在的铁，同时也除去了锰和镁，结晶在间歇式真空结晶器中进行。