硫酸法制钛白的工艺设计
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硫酸法钛白粉的生产工艺流程《硫酸法钛白粉的生产工艺流程》嘿,你知道硫酸法钛白粉是咋生产出来的不?这可老有趣了呢。
首先呢,得有原料。
这原料啊,主要就是钛铁矿啦。
我曾经有机会去看那个钛铁矿,哎呀,那看起来就是普普通通的矿石,灰不溜秋的,一块一块的,但是你可别小瞧它,这可是生产钛白粉的关键起始物呢。
然后就开始第一步啦,这一步叫酸解。
把钛铁矿和浓硫酸混合在一起,那场面,就像是在做一场激烈的化学大战。
硫酸那是相当厉害的家伙,一碰到钛铁矿,就开始发生反应了。
我当时在旁边看着那些反应设备,一个个大罐子似的,里面的东西在咕噜咕噜地翻滚着,还冒着热气呢,就像一锅煮沸了的超级浓汤。
这酸解反应会产生很多复杂的物质,什么硫酸氧钛之类的,这时候整个反应区域都弥漫着一种刺鼻的味道,有点像那种很浓的酸味加上一种说不上来的金属的味道,闻一下就感觉鼻子被狠狠刺激了一下,我当时还忍不住打了好几个喷嚏呢。
接着就是沉降啦。
酸解后的那些混合液要放在大的沉降槽里面,让那些固体杂质慢慢沉淀下去。
这就像是在一碗混着沙子的水里,等着沙子慢慢沉到碗底一样。
我看到那些沉降槽特别大,大得像好几个游泳池连在一起似的。
工人师傅们还得时不时地去检查一下沉降的情况,他们拿着各种工具,小心翼翼地测量着,就怕哪里出了岔子。
这个过程得花不少时间呢,得耐心等着那些杂质一点点地往下沉。
之后就是水解啦。
这个步骤也很神奇哦。
把之前经过沉降处理的溶液,通过一些特殊的操作,让里面的硫酸氧钛发生水解反应,变成偏钛酸。
我看着那些溶液在反应的时候,颜色都开始发生变化了,从之前那种有点浑浊的颜色慢慢变得更白一些,就像牛奶混进了水里的那种感觉。
而且这个过程中的温度控制也特别重要呢,如果温度不合适,那这偏钛酸的质量可就不好啦。
我就看到操作台上有好多仪表在显示着温度数据,工作人员就像守护宝贝一样盯着那些数据,稍微有点波动就得赶紧调整。
然后就是水洗啦。
这偏钛酸里面还有好多硫酸根离子之类的杂质呢,得用水把它们洗干净。
一种硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺方法
以及装置与流程
一种硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺方法以及装置与流程如下:
1. 工艺方法:硫酸法钛白煅烧窑尾气中含有大量的有害气体,如二氧化硫、氮氧化物等。
净化工艺方法通常包括预处理、吸收、解吸、催化等步骤。
- 预处理:将尾气中的颗粒物进行去除,如使用除尘设备。
- 吸收:使用吸收剂(如氨水)吸收尾气中的有害气体,如二氧化硫。
- 解吸:将吸收后的溶液中的有害气体解吸出来,如使用高温蒸汽。
- 催化:将解吸出的有害气体在催化剂的作用下进行还原反应,生成无害的气体,如氮气。
2. 装置:净化装置通常包括预处理设备、吸收设备、解吸设备和催化设备等。
- 预处理设备:如除尘设备,用于去除尾气中的颗粒物。
- 吸收设备:如喷淋塔,用于吸收尾气中的有害气体。
- 解吸设备:如蒸发的蒸发器,用于将吸收后的溶液中的有害气体解吸出来。
- 催化设备:如催化燃烧炉,用于将解吸出的有害气体在催化剂的作用下进行还原反应。
3. 流程:尾气首先经过预处理设备,去除颗粒物。
然后进入吸收设备,被吸收剂吸收。
吸收后的溶液进入解吸设备,将有害气体解吸出来。
解吸出的有害气体进入催化设备,在催化剂的作用下进行还原反应,生成无害的气体。
以上是一种基本的硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺方法以及装置与流程,具体的工艺方法和装置可能会因生产规模、技术水平的不同而有所不同。
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),它是一种弱酸弱碱盐,能与钛铁矿的化学组成是偏钛酸亚铁(FeTi03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。
硫酸法钛白粉工艺及设备优化实践一、引言钛白粉是一种广泛用于涂料、塑料、纸张等行业的重要化工产品,具有良好的遮盖力和光泽度。
硫酸法是制备钛白粉的主要方法之一,通过分析和实践,本文将介绍硫酸法钛白粉的工艺及设备优化实践。
二、硫酸法钛白粉工艺概述硫酸法钛白粉工艺主要包括浸出过程、氧化过程、氧化物还原过程、沉淀过程以及后续处理等步骤。
1. 浸出过程浸出过程是硫酸法钛白粉生产的第一步,其核心是将精选的钛精矿与浓硫酸进行反应,产生钛酸盐溶液。
这一步骤的关键在于控制反应温度、时间以及配比,以确保钛酸盐的高效转化。
2. 氧化过程氧化过程是将钛酸盐溶液转化为二氧化钛的关键步骤。
在这一步骤中,钛酸盐溶液需要经过氧化反应,生成二氧化钛稀酸溶液,然后经控制过饱和度和降温结晶,得到结晶液和母液。
结晶液通过离心过滤、洗涤、干燥等处理,最终得到钛白粉。
3. 氧化物还原过程将得到的二氧化钛进行还原是硫酸法钛白粉生产的重要步骤。
通过在还原炉中加入合适的还原剂,如天然气或甲烷,将二氧化钛还原为金属钛,然后通过过滤、洗涤、烘干等工艺,得到金属钛产物。
4. 沉淀过程产生的金属钛在沉淀过程中,通过加入酒石酸二钠等沉淀剂,进行沉淀处理,从而得到纯净的钛白粉。
5. 后续处理经过沉淀过程,得到的钛白粉需要进行洗涤、烘干等后续处理步骤,以提高其质量和纯度。
三、硫酸法钛白粉设备优化实践在硫酸法钛白粉生产中,设备的优化对提高产品质量和生产效率起着至关重要的作用。
下面将从浸出设备、氧化设备和还原设备三个方面介绍设备的优化实践。
1. 浸出设备浸出设备的优化主要包括提高反应温度控制精确度、增加搅拌装置以提高反应速率、改进配料系统以确保配比精确等。
此外,选择高效的浸出设备,如连续浸出设备,可提高生产效率。
2. 氧化设备氧化设备的优化可从反应温度、氧化剂使用、溶液浓度等方面入手。
通过控制这些关键参数,可以提高二氧化钛的产率和质量。
此外,使用先进的结晶设备和过滤设备,如离心机、真空过滤机等,可以提高产品的纯净度。
4万吨每年硫酸法金红石钛白黑段设计摘要摘要钛白粉是目前世界上性能最佳的白色颜料,被广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、橡胶、化纤等工业。
由于钛白粉生产需要较大资金的投入,另外还存在着工艺过程复杂、关键技术保密、三废处理困难等特殊性,尽管我国钛资源十分丰富,但钛白工业却相对落后。
本课题主要研究内容是设计4万吨/年硫酸法金红石钛粉厂黑段的设计。
包括工艺技术方案的选择、原辅材料、燃料及动力的供应、节能、环境保护等的讨论,并绘制带控制点的工艺流程图,通过选择合理的工艺路线,进行产能的优化,最终达到设计的合理性和可行性。
在设计中,以每天得产能为依据,为设备的选型和设计提供了依据。
在设备选型阶段,对主要过程设备进行了设计计算。
对生产过程中产生的三废进行了计算,并提出处理流程。
通过编写设计说明书,加深对钛白粉黑段的认知,在此基础上绘制带控制点的工艺流程图,并列出主要的设备。
关键词 4万吨每年硫酸法钛白,金红石,工艺设计IABSTRACTABSTRACTTitanium pigment is currently the best performance of white paint, and it is widely used in the coatings, plastics, papermaking, printing ink, rubber, chemical fiber and other industries. Due to large amount of capital invested on production of Titanium pigment, in addition, the particularity exists: the technical process is complicated, and the key technology is surreptitious andthe three wastes treatment is difficult; though titanium resources are very rich in China, the titanium pigment industry is relatively backward.The main study content of this issue is to design and research 40,000 tons / year of sulfate process titanium dioxide plant, including the choice of technical skill program, auxiliary materials, supply of fuel and power, energy saving, environmental protection and other discussions. And the technological flow sheet with control point plans is drawn, and the production capacity is optimized through choosing a reasonable route for the optimization of production so as to design reasonably and feasibly. In the design, with adaily capacity basis for the selection and design of the equipment provided a basis. In equipment selection stage, the main process equipment design and calculation. The production process of the waste was calculated, and proposed processes.Through the preparation of brochures designed to enhance the awareness of titanium white. On the basis of the mapping process with the control point plans .And sets out the main equipment.Keywords 40,000 tons of titanium dioxide per year sulfuric acid, rutile, processdesignII目录目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)1绪论 (1)1.1概述 (1)1.1.1项目概况………………………………………………………………….…1 1.1.2项目建设的目的、意义...............................................................1 1.1.3设计的主要成果........................................................................2 1.1.4设计中存在的问题.....................................................................2 1.2设计依据、设计原则...........................................................................2 1.2.1设计依据...............................................................................2 1.2.2设计原则...............................................................................3 1.3设计范围......................................................................................3 1.3.1钛白装置...............................................................................3 1.3.2辅助工程. (3)2 硫酸法钛白生产黑段工艺设计说明 (4)2.1原矿粉碎 (6)2.1.1工艺目的..............................................................................6 2.1.2矿粉粒度要求........................................................................6 2.1.3粉碎设备...........................................................................6 2.1.4原矿粉碎工艺流程简述............................................................6 2.1.5原矿粉碎工艺流程框图.........................................................6 2.2酸解..........................................................................................7 2.2.1酸解的目的........................................................................7 2.2.2酸解的原理........................................................................7 2.2.3钛铁矿酸解的工艺过程............................................................8 2.2.4酸解工艺流程简述..................................................................9 2.2.5酸解工艺流程框图...............................................................10 2.3沉降及热过滤..............................................................................10 2.3.1沉降的目的........................................................................10 2.3.2沉降的基本原理 (11)2目录2.3.3沉降工艺流程简述………………………………………………………11 2.3.4沉降工艺流程框图………………………………………………………11 2.4控制过滤…………………………………………………………………………12 2.4.1控制过滤的目的…………………………………………………………12 2.4.2控制过滤工艺流程简述…………………………………………………12 2.4.3控制过滤工艺流程框图…………………………………………………12 2.5浓缩………………………………………………………………………………12 2.5.1浓缩的目的……………………………………………………………12 2.5.2浓缩工艺流程简述...............................................................13 2.5.3浓缩工艺流程框图 (13)3物料及热量衡算 (14)3.1物料衡算 (14)3.1.1高钛渣、钛精矿..................................................................14 3.1.2浓硫酸...........................................................................14 3.1.3沉降..............................................................................15 3.1.4压滤..............................................................................15 3.1.5浓缩..............................................................................15 3.2热量衡算....................................................................................15 3.2.1钛矿粉碎...........................................................................15 3.2.2酸矿预混合........................................................................15 3.2.3酸解..............................................................................15 3.2.4沉降..............................................................................16 3.2.5浓缩 (16)4设备选型 (18)4.1球磨系统的选择........................................................................18 4.2酸解锅的选择...........................................................................18 4.3沉降池的选择..............................................................................18 4.4浓缩器的选择..............................................................................19 4.5工程主要设备配置一览表 (19)5污染治理及排放 (20)5.1废气的治理及排放 (20)5.1.1钛白粉装置废气........................................................................20 5.1.2无组织排放...........................................................................20 5.2废酸的产生及处理 (20)3目录5.3废水的治理及排放 (20)5.3.1工业废水..............................................................................20 5.3.2污水处理站废水治理及排放情况 (21)6项目分析 (22)6.1建设项目概况 (22)6.1.1建设项目名称、性质和地点.........................................................22 6.1.2建设规模、内容........................................................................22 6.1.3工程建设内容及项目组成............................................................22 6.1.4工程建设内容及项目组成............................................................22 6.1.5劳动定员及生产制度 (23)7结论...............................................................................................24 参考文献.........................................................................................25 致谢. (26)4感谢您的阅读,祝您生活愉快。
请写出硫酸法生产钛白的原则流程下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!硫酸法生产钛白的原则流程是一种重要的工艺方法。
联产法硫酸法钛白粉生产工艺流程英文回答:Titanium dioxide, also known as titanium white, is a widely used white pigment in various industries such as paints, coatings, plastics, and paper. There are several production methods for titanium dioxide, and one of themost common methods is the sulfate process, also known asthe sulfuric acid process.The sulfate process involves three main steps: digestion, oxidation, and hydrolysis. In the digestion step, ilmenite ore, which is the main source of titanium dioxide, is mixed with concentrated sulfuric acid in a reactor. This reaction produces a titanium sulfate solution and iron sulfate as a byproduct. The reaction is exothermic and requires careful temperature control to prevent overheating.After digestion, the solution is cooled and filtered to separate the insoluble impurities. The resulting clearsolution is then subjected to the oxidation step. In this step, air or oxygen is blown into the solution to convertthe titanium sulfate into titanium dioxide. This reactionis highly exothermic and generates heat, which needs to be carefully managed to avoid overheating.Once the oxidation is complete, the solution is further processed through hydrolysis. In this step, the titanium dioxide is precipitated by adding a hydrolyzing agent such as ammonia or ammonium carbonate. This causes the titanium dioxide to separate from the solution as a solid precipitate. The precipitate is then washed, filtered, and dried to obtain the final product, titanium dioxide pigment.中文回答:钛白粉,也被称为二氧化钛,是一种广泛应用于涂料、塑料、纸张等各个行业的白色颜料。
一种硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺方法以及装置与流程文章标题:深度探究一种硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺方法以及装置与流程在工业生产过程中,尾气排放一直是一个难题,尤其是在煅烧钛白矿的生产过程中,其尾气中所含的硫化物等有害物质对环境造成了严重的污染。
为了解决这一难题,近年来出现了一种硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺方法以及装置与流程。
本文将从深度和广度两个方面,对这一工艺方法进行全面评估,并给出自己的观点和理解。
一、工艺方法概述1.1 硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺是一种针对硫化物等有害物质进行净化处理的工艺方法。
通过将煅烧窑尾气中的硫化氢等有害气体吸收到硫酸溶液中,然后通过进一步的处理,将有害物质转化为无害物质,从而达到净化尾气的目的。
1.2 工艺装置与流程工艺方法的实施需要相应的装置和流程。
硫酸法钛白煅烧窑尾气净化装置包括吸收塔、氧化塔、吸收液循环系统等部分,流程包括尾气吸收、氧化转化、吸收液再循环等步骤。
二、对工艺方法的评估2.1 深度分析在评估工艺方法时,首先要关注其对有害气体的吸收效率、转化率等关键指标。
通过对各个环节的操作参数、反应机理等因素进行深入的研究与分析,可以评估出其在实际应用中的可行性和效果。
2.2 广度探讨除了对吸收塔、氧化塔等装置的设计和性能进行评估外,还应考虑其在工业生产中的适用性、成本效益等方面的问题。
还应探讨其在其他类似工艺中的应用潜力和扩展空间。
三、文章总结通过对硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺方法以及装置与流程的深度评估,我们可以看到,这一工艺方法在净化尾气方面具有较好的效果和应用前景。
然而,也需要注意在实际应用中可能遇到的问题,并在此基础上进行进一步的研究与改进。
四、个人观点和理解作为研究者和从业者,我认为硫酸法钛白煅烧窑尾气净化工艺方法以及装置与流程的出现,为解决工业生产中尾气排放问题提供了重要的技术手段。
然而,其在实际应用中还需面对诸多挑战,需要在技术、经济等方面不断完善和优化。
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硫酸法钛白粉工艺及设备优化实践摘要:随着钛白粉市场需求的不断增加和技术的不断进步,如何优化硫酸法钛白粉工艺及设备,提高生产效率、降低成本、改善产品质量,成为当前钛白粉生产中亟待解决的问题。
本论文将从硫酸法钛白粉工艺及设备的优化实践出发,探讨如何提高生产效率、降低成本、改善产品质量,为钛白粉生产企业提供参考和借鉴。
关键词:钛白粉工艺;设备优化1硫酸法钛白粉工艺的生产流程目前,硫酸法是钛白粉生产的主要方法之一,该方法具有生产效率高、产品质量稳定等优点,其生产流程包括原料的处理、反应过程、分离、洗涤、干燥等环节。
(1)原料的处理硫酸法钛白粉的原料主要包括钛铁矿、硫酸、水和氯化钠。
首先,将钛铁矿破碎成小块,然后经过磁选、浮选等工艺处理,得到含钛的精矿。
将精矿研磨成细粉后,与硫酸混合,生成硫酸钛溶液。
同时,将氯化钠加入溶液中,用于调节溶液的离子强度和酸度。
(2)反应过程硫酸钛溶液经过预热后,进入反应釜中进行水解反应。
反应釜中加入蒸汽,使溶液温度升高至180℃左右,然后加入氢氧化钠,使溶液中的钛离子水解成氧化钛沉淀。
反应过程中,需要控制反应温度、反应时间和氢氧化钠的用量,以保证反应的完全性和产物的质量。
(3)分离反应结束后,将反应釜中的混合物放入沉淀池中,使氧化钛沉淀下来。
然后,将上清液和沉淀分离,采用离心、过滤等方法进行分离。
分离后,得到含有氧化钛的沉淀和清澈的上清液。
(4)洗涤将氧化钛沉淀放入洗涤机中,用水进行多次洗涤,以去除其中的杂质和未反应的物质。
洗涤后,将氧化钛沉淀放入离心机中进行离心,使其脱水。
(5)干燥将脱水后的氧化钛沉淀放入干燥器中进行干燥,使其含水量降至2%以下。
干燥后,将氧化钛沉淀进行粉碎、筛分等处理,得到符合要求的钛白粉产品。
2硫酸法钛白粉工艺优化方案2.1废酸回用于酸解废酸回用于酸解是一种有效的废酸回收方法。
该方法将废酸经过处理后,再次用于钛矿石的酸解过程中,可以减少废酸的排放,降低环境污染。
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—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