金红石型钛白粉的湿法超细研磨实验研究

攀枝花学院本科毕业设计（论文）六万吨/年硫酸法金红石钛白粉项目水洗---盐处理工序工程设计学生姓名：陈琪浪学生学号：200710901004院（系）：生物与化学工程学院年级专业：07化学工程与工艺（2）班指导教师：梅涛高级工程师助理指导教师：邓俊助研二〇一一年六月摘要用硫酸法生产钛白粉工艺中，水洗——盐处理工序主要是除去偏钛酸中的杂质，并加入少量的化学品进行改性，使产品具有良好的色相、光泽等各种特殊性能。

本设计采用硫酸法生产金红石钛白粉，设计规模为6万吨/年。

设计生产过程包括一洗、漂白、二洗、盐处理及废酸废水的处理，并设计出各工序的工艺流程图。

在设计中，以每小时的产能为依据，对一洗、漂白、二洗、盐处理等工序进行物料衡算和热量衡算，为设备选型提供数据支持。

在设计设备选型时，对主要设备进行计算和选型。

通过物料衡算、热量衡算及设备选型和车间布置说明，得出最后的设计说明书、设备定型一览表和带控制点的工艺流程图。

关键词硫酸法，钛白粉，水洗，漂白，盐处理ABSTRACTIn the sulfuric acid titanium dioxide production process,the purpose of washing and salting process is removing the impurity in metatitanic acid,then adding a small amount of chemicals to chang the nature,finally making the produce had a good hue,gloss and other special properties.This paper designs with rutile titanium dioxide sulfuric acid production process and the scale of annual production is 20,000 tons. The production process includes first wash,Bleach,Second wash, Salt, and the process of waste treatment. The paper designs on these process -es and illustrates the flow chart of these process.Based on the hour production,the paper designs on first wash,Bleach,Second wash, and Salt with material balance and energy balance. Therefore, it provides the basis for the equipment selection.In the equipment shaping stage, it designs on major installation for computation and shaping. Base on the explanation of material weight, thermal weight, equipment shaping and workshop arrangement, finally it obtained the design instruction, equip –ment list and flow chart with controlling point.Keywords：sulfuric acid, Titanium Dioxide, Washed, Bleach, Salt目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................................................. I I 1绪论 .. (1)1.1 概述 (1)1.1.1 课题背景 (1)1.1.2 设计的目的、意义 (2)1.1.3国外现状和发展趋势 (2)1.1.4国内的现状和发展趋势 (4)1.2设计依据和原则 (8)1.2.1设计依据 (8)1.2.2设计原则 (9)1.3 设计基础资料 (9)1.3.1气象条件 (9)1.3.2地质条件 (9)1.4 设计范围 (10)2 建设项目概况 (11)2.1建设项目概况 (11)2.1.1建设项目名称、性质和地点 (11)2.1.2 建设规模、内容 (11)3工程设计 (12)3.1 工艺流程图 (12)3.2 水洗工段工艺设计 (12)3.2.1水洗 (12)3.2.2漂白 (15)3.2.3漂洗 (17)3.2.4水洗工段工艺流程 (17)3.3 盐处理工段工艺设计 (17)3.3.1盐处理工艺目的 (17)3.3.2金红石型钛白的盐处理 (18)3.3.3工艺流程 (19)4 物料及热量衡算 (21)4.1过滤物料衡算 (21)4.1.1 依据 (21)4.1.2 计算 (21)4.1.3物料平衡表 (22)4.2水洗物料衡算 (23)4.2.1依据 (23)4.2.2 计算 (23)4.2.3水洗物料平衡 (25)4.3漂白物料衡算 (25)4.3.1已知数据 (25)4.3.2计算 (25)4.3.3 物料平衡 (27)4.4 漂白的热量衡算 (28)4.4.1已知数据 (28)4.4.2计算 (28)4.4.3热量平衡 (29)4.5水洗叶滤机计算 (30)4.5.1 已知数据 (30)4.5.2计算 (30)4.6叶滤机的真空泵计算（以水洗为例） (31)4.6.1 已知依据 (31)4.6.2计算 (31)4.7盐处理物料衡算 (31)4.7.1已知依据 (31)4.7.2 计算 (31)4.7.3 物料平衡表 (33)5 设备选型 (34)5.1 主要设备选型原则 (34)5.2水洗主要设备选型和计算 (34)5.2.1 水洗上片池 (34)5.2.2水洗洗片池 (34)5.2.3水洗浆料泵 (34)5.2.4打浆槽 (34)5.2.5叶滤机 (34)5.2.6 水洗供水泵 (35)5.2.7行车 (36)5.2.8真空泵 (36)5.2.9分离器 (36)5.2.10液封池 (36)5.3漂白及盐处理主要设备选型 (36)5.3.1漂白锅 (36)5.3.2漂白浆料泵 (36)5.3.3漂白H2SO4贮槽 (37)5.3.4盐处理罐 (37)5.4主要设备一览表 (37)6 车间布置 (40)6.1水洗车间布置说明 (40)6.2漂白盐处理车间布置说明 (40)7环境污染与治理 (41)7.1 污染物产生及排放 (41)7.2废水废酸治理措施 (41)8 防腐 (43)参考文献 (44)结论 (45)致谢 (46)1绪论1.1概述1.1.1课题背景中国的钛资源现居世界之首，占世界已可采储量的64%左右。

一、实验目的1. 理解钛白粉的生产原理和工艺流程。

2. 掌握硫酸法和氯化法两种钛白粉生产方法的基本操作。

3. 分析钛白粉的物理和化学性质。

4. 了解钛白粉在各个领域的应用。

二、实验原理钛白粉是一种重要的无机白色颜料，主要由二氧化钛（TiO2）组成。

根据二氧化钛的晶型不同，钛白粉主要分为锐钛型、金红石型和板钛型。

其中，金红石型钛白粉因其稳定性高、遮盖力强、耐候性好等优点，在涂料、塑料、造纸、油墨等行业得到广泛应用。

硫酸法和氯化法是两种常见的钛白粉生产方法。

硫酸法是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应，生成硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎得到钛白粉；氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化，生成四氯化钛，经高温氧化、过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉。

三、实验仪器与试剂1. 仪器：反应釜、搅拌器、过滤装置、干燥箱、粉碎机、分析天平、比色计等。

2. 试剂：钛铁粉、浓硫酸、焦炭、水、氢氧化钠、盐酸、氢氧化钠溶液、盐酸溶液等。

四、实验步骤1. 硫酸法钛白粉生产（1）将钛铁粉与浓硫酸按一定比例混合，放入反应釜中，搅拌反应；（2）反应完成后，将混合物过滤，得到硫酸亚钛溶液；（3）将硫酸亚钛溶液加入氢氧化钠溶液中，调节pH值，使偏钛酸沉淀；（4）过滤、洗涤偏钛酸，得到湿法偏钛酸；（5）将湿法偏钛酸放入干燥箱中干燥，得到干法偏钛酸；（6）将干法偏钛酸煅烧，得到锐钛型钛白粉；（7）将锐钛型钛白粉粉碎，得到所需粒度的钛白粉。

2. 氯化法钛白粉生产（1）将金红石或高钛渣粉料与焦炭按一定比例混合，放入反应釜中，加热至高温，进行氯化反应；（2）反应完成后，将混合物过滤，得到四氯化钛溶液；（3）将四氯化钛溶液加入氢氧化钠溶液中，调节pH值，使钛酸沉淀；（4）过滤、洗涤钛酸，得到湿法钛酸；（5）将湿法钛酸放入干燥箱中干燥，得到干法钛酸；（6）将干法钛酸煅烧，得到金红石型钛白粉；（7）将金红石型钛白粉粉碎，得到所需粒度的钛白粉。

金红石钛白粉和锐钛型钛白粉工艺
金红石钛白粉和锐钛型钛白粉是两种常用的钛白粉品种，它们在生产工艺上略有差异。

下面是它们的生产工艺简要介绍：
金红石钛白粉的生产工艺：
1. 原料准备：将钛矿石经过矿选、选矿等工序得到含钛精矿。

2. 提纯：将含钛精矿与硫酸反应，得到硫酸钛液。

3. 晶化：通过控制温度、浓度等条件，使硫酸钛液结晶沉淀，形成金红石钛白粉晶体。

4. 分离：将金红石晶体进行过滤、干燥、研磨等工序，最终得到金红石钛白粉成品。

锐钛型钛白粉的生产工艺：
1. 原料熔炼：将钛矿石破碎、焙烧后熔炼成钛渣。

2. 氯化：将钛渣与氯化剂反应，得到氯化钛稀气。

3. 氧化：将氯化钛稀气氧化，得到钛白粉。

4. 分级：对钛白粉进行湿法分级，得到不同颗粒大小的锐钛型钛白粉产品。

总的来说，金红石钛白粉和锐钛型钛白粉的生产工艺都包括原料准备、提纯、晶化或氧化、分离等基本工序，但具体的反应条件、工艺流程等会有所不同。

两种钛白粉在应用领域和性能上也有一定差异，根据具体要求选择合适的品种进行生产和应用。

专利名称：一种金红石型二氧化钛超细粉的制备方法专利类型：发明专利
发明人：赵平,何明川,黄建文,陈湘涛,李缉勇,梁成友申请号：CN201711499860.4
申请日：20171229
公开号：CN108083331A
公开日：
20180529
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于化学化工和无机非金属材料的制备领域，具体涉及一种金红石型二氧化钛超细粉的制备方法。

该方法制得的金红石二氧化钛超细粉遮盖力和耐候性能比锐钛型的钛白粉要好，又提高了产品的白度。

申请人：广东惠云钛业股份有限公司
地址：527500 广东省云浮市云安区六都镇
国籍：CN
代理机构：广州胜沃园专利代理有限公司
代理人：孙文卉
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金红石型钛白粉的湿法超细研磨实验研究
李朝阳;王腾宇;郑水林;演阳
【期刊名称】《中国粉体技术》
【年(卷),期】2015(021)004
【摘要】以卧式砂磨机为超细研磨设备,研究研磨介质填充率、磨机转速、矿浆中粉体含量、助磨剂添加量、研磨时间对金红石型钛白粉超细研磨效果的影响.结果表明,在介质填充率为70％,磨机转速为2 250 r/min,矿浆中粉体质量分数为50％,添加助磨剂质量分数为0.4％的条件下,金红石型钛白粉超细研磨20 min制得钛白粉的粒径d50、d97分别可达0.48、1.07 μm.
【总页数】3页(P92-94)
【作者】李朝阳;王腾宇;郑水林;演阳
【作者单位】中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京100083
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
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钛白粉有两种主要结晶形态有两种：锐钛型(Anatase)，简称A型和金红石型(Rutile)，简称R型。

涂料工业是钛白粉的第一大用户，特别是金红石型钛白粉，大部分被涂料工业所消耗。

朗时达化工为大家解释一下金红石型钛白粉的生产流程：首先将钛矿原料干燥并经研磨，再用硫酸分解。

酸解反应前，用机械搅拌或压缩空气先将矿粉和硫酸的混合物搅拌均匀，加入引发液利用硫酸的稀释热引发酸解反应，反应产物是钛、二价和三价铁、其它金属的硫酸盐，是一种多孔性的固相物。

加入水或稀硫酸浸取固相物，得到钛的硫酸盐溶液称为钛液。

在钛液中加入铁粉或铁屑，使其中的高价铁还原成亚铁，便于后面工序中分离。

然后让钛液静置沉降，除去氧化硅和未反应的钛矿一类的固体残渣，钛液在沉降之前，需加入絮凝剂使其中的胶体物质絮凝沉降，为了提高沉降后钛液的质量，用过滤的方式降去一部分未沉降的杂质。

初步净化后的钛液根据工艺要求的铁钛比用冷冻或真空结晶，让大部分硫酸亚铁结晶析出而得以分离，分离亚铁后通过控制过滤除去钛液中的微量残渣。

然后对钛液进行浓缩，使钛液浓度提高到水解所要求的浓度。

其中钛液的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。

水解快结束时用水稀释，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。

水解所得的水二氧化钛经过滤除去所吸附的母液后用水洗涤，其酸性滤液应回收处理。

水洗以后的水合二氧化钛在酸性和还原条件下进行漂白和漂洗除去残存的微量杂质铁，然后加入少量能控制晶体成长的物质(盐处理剂)，再进行煅烧。

朗时达化工提醒大家，水合二氧化钛的煅烧是很重要的工序。

煅烧是在有一定倾角的转窑内进行的。

水合二氧化钛在转窑内首先脱除水分，再脱除吸附的三氧化硫，最后是晶体的成长以及向金红石型转化过程，其中晶体成长和晶型转化是在高温条件下进行的，必须仔细控制。

煅烧后的二氧化钛粗制品经研磨、分级(如是锐钛型经研磨后就得到产品)后，用无机、有机物对二氧化钛进行表面处理，最后对表面处理后的二氧化钛进行洗涤、干燥和粉碎，得到金红石型二氧化钛产品。