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时间:2018-12-28
《硫酸法钛白粉的生产-酸解、浸取、还原》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、http://www.titaniumdioxide.cn/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
2、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
3、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;http://www.titaniumdioxide.cn/http://www.titaniumdioxide.cn/ 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(FeTi03),它是一种弱酸弱碱盐,能与强酸反应,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
4、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1mol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http://www.tita
5、niumdioxide.cn/http://www.titaniumdioxide.cn/ 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TiO2含量等三个因素会影响F值。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TiO2浓度和有效酸浓度变化了,但其性质和F值是保持不变的,溶液中
6、硫酸氧钛与硫酸钛的比值改变时,游离酸也随之而变,但是其F值却不会改变;有效酸的测定由于终点不够明显,也容易出现误差,因此F值只能作为生产参考,对其数值要结合工艺过程进行具体分析。 F值的高低,除了能显示钛液中钛的组成、能评价酸的效果与质量外,还会影响水解速率、水解率和水解产物偏钛酸的结构。 六、固相法酸解所得钛液可用硫酸氧钛表达中,既有硫酸钛,也有硫酸氧钛。可以认为,如果全部是硫酸钛,则其F值应为2.45,再加上铁液中尚有一定量的游离酸,那么,其F值更应该大于2.http://www.titaniumdioxide.cn
7、/http://www.titaniumdioxide.cn/45。但是固相法浸取所得的钛液的F值,一般只有1.6-2.0,其F值远远没有达到2.45,更没有超过2.45,因此铁液中硫酸钛的含量不会很多,而铁液的F值<2.45时,都说明其含量是以硫酸氧钛为主。固相法钛液的F值只有1.6-2.0,就可以用硫酸氧钛表达。在酸解反应的200℃以上,反应物水和反应生成的水都已蒸发了,具备生成Ti(S04)2的条件,但是用酸矿比为(1.45-1.55):1,不足以将钛变成Ti(S04)2,所以在固相物中还存在TiOS04。Ti(S04)2
8、只存在于固相物,一旦浸取遇水即水解生成TiOS04,因此钛液的钛均以TiOS04的形式存在。 七、与钛结合酸和游离酸的计算 固相法酸解得的钛液,一般F值在1.6-2.0之间,则FOA值就在30.45%-63.07%之间。F值每相差0.1,则FOA值相差8
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