钛白的制备原理及工艺设计

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1、.钛白的制备原理及工艺设计1绪论1.1世界钛白粉的设计意义二氧化钛（或钛白粉）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、金红石的制取，也可用于钛渣制取。钛白粉生产工艺有两种：既硫酸盐工艺和氯化物工艺，硫酸盐法比氯化化更完善。1.2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。1.3车间组成与配置硫酸法制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

2、合回收车间。硫酸储库要单独布置，与生产厂房保持一定的距离，满足安全技术规程要求。后处理车间布置在厂区的上风区，防止废气污染产品。副厂品回收和“三废”处理可以集中布置。第12页2钛白粉生产工艺流程简述硫酸法生产钛白主要由下列几个工序组成：a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。b硫酸钛溶液的制备：钛液的制备包括钛精矿的酸分解，固相法的浸取，还原等。c钛液的净化：钛液的净化包括沉降、结晶、分离、过滤等。d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分，以符合水解工序的需要。e水解：水合

3、二氧化钛是由钛的硫酸盐溶液水解而生成的。一般引入晶种或自生晶种的方法。f水洗及漂洗：水洗的任务是将水合二氧化钛与母液分离；经过水洗仍残留在水合二氧化钛中的一部分杂质，则以漂洗的方法除去。g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。h煅烧：回烧窑是目前最广泛采用的煅烧设备。煅烧目的是得到颜料性能较好的钛白粉。i后处理：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。3硫酸法制钛白优缺点总之，硫酸法的优点是可直接用钛铁矿作原料，设备简单，工艺技术容易

4、掌握；缺点是三废量大，不利于环境保护，并且处理三废费用很多，从而使生产成本增加。为了克服上述缺点，采用含TiO270%～80%的钛渣为原料，不但可降低硫酸消耗的三分之一，而且废副产品物排出量课减少30%。4硫酸法生产钛白粉的工艺流程简图（见图一）第12页钛铁矿脱水↓酸解硫酸熔烧浸入水铁屑分散分散剂絮凝剂沉降分离温度分液冷冻结晶表面处理绿矾过滤过滤压滤化浓缩粉碎水解包装废水处理水水洗钛白粉还原剂漂白漂洗盐处理剂盐处理图（一）硫酸法生产钛白粉的工艺流程简图第12页5原料及产品的技术条件5.1原料钛铁矿成分（见表2）组分TiO2FeOFe2O3Mg

5、OSiO2Al2O3组成50%34%13%1%1%1%表2原料钛铁矿成分5.2钛白粉成品的质量指标（见表3）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）262845mm筛条（不大于称样）0.10.3水溶性盐（不大于称样）0.50.6水悬浮液ph值6.5-8.56.0-8.5105℃＜挥发水分（不大于称样）0.50.5表3钛白粉成品的质量指标第12页6酸解原理简述6.1酸解的基本原理6.1.1酸解的化学反应钛铁矿与硫酸的反应非常缓慢，在常温下几乎不发生变化

6、。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FeTiO3代表钛铁矿的的主要成分，则酸解反应一般认为按下列两个反应式进行：FeTiO3+3H2SO4→Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4→TiOSO4+FeSO4+2H2O也可以把TiO2视作是钛铁矿的一个单独成分，则上面反应可写成:TiO2+2H2SO4→Ti(SO4)2++2H2OTiO2+2H2SO4→TiOSO4+H2O钛铁矿中的铁则按下列反应式进行反应：FeO+H2SO4→FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3

7、H2O从上述反应式可知，反应结果得到的是（正）硫酸钛Ti(SO4)2，硫酸氧钛TiOSO4，硫酸亚铁FeSO4和硫酸高铁Fe2(SO4)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(SO4)2+H2O→TiOSO4+H2SO4酸解后生成的硫酸钛Ti(SO4)2和硫酸氧钛Ti(SO4)2之间的比例由酸解条件而定。6.1.2有效酸和酸比值有效酸：在钛溶液中，硫酸有三种不同的形式：（1）与钛结合的硫酸；（2）与其他金属（主要是铁）结合的硫酸；（3）游离酸——未被结合的过剩的硫酸。无法单独测定与钛结合的酸或游离酸，目前测定二者

8、的总和，并称之为有效硫酸。有效酸=与钛结合的酸+游离酸有效酸一般用酸碱滴定的方法来测定，目前仍作为评价酸解效果与质量的一个控制指标，与生产与科研单位广泛应用。酸比值