硫酸法钛白粉生产工艺中间体偏钛酸中除铁技术的研究
基金项目:湖南省科技计划项目(05J T1016);株洲化工集团科技合作
项目。
作者简介:李芬芳(1964-),女,博士,教授,主要从事纳米材料应用
研究和教学工作。
硫酸法钛白粉生产工艺中间体偏钛酸中除铁技术的研究
李芬芳1,龙海云1,樊玉川2,李景胜3,陶 琦4
(1 中南大学,湖南长沙 410083;2 湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015;3 株州化工集团,湖南株州 412004;4 云南冶炼厂,云南昆明 650102)
摘 要:以硫酸法钛白粉生产工艺中间体偏钛酸为原料,考查了离心洗涤分离、抽滤洗涤分离和无机陶瓷膜洗涤分离三种方法对除铁效率的影响,采用分光光度法测量洗涤液中铁含量和火焰原子吸收法测量固体中铁含量。结果表明:以上三种洗涤分离方法都可以将二氧化钛粉体中铁含量降到30 g/g 以下,但陶瓷膜洗涤工艺可以实现连续操作,且洗涤后二氧化钛粉体的分散性好,是一种值得关注的新工艺。
关键词:偏钛酸;铁含量;分离技术;无机陶瓷膜
中图分类号:TQ110 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2006)04-042-03
硫酸法钛白粉生产工艺以钛铁矿为原料,微压水解生成水合二氧化钛,即偏钛酸[1,2],偏钛酸水洗后铁以氢氧化高铁形式存在,高温煅烧时生成红色
的氧化铁,具有与金红石型二氧化钛相同的微晶结构,当铁的含量高于30 g/g 时,金红石二氧化钛呈现黄色,当铁的含量高于90 g/g 时,会影响锐钛型二氧化钛的白度;而且,微量的铁会形成活性靶点,影响二氧化钛作为颜料的性能[3,4]。因此,提高偏钛酸的水洗效率,降低铁杂质含量对提高二氧化钛产品的质量具有重要作用。本文就离心分离,洗涤分离,膜分离工艺对偏钛酸中除铁情况进行了研究。
1 试验条件和方法
1 1 主要原料、试剂和仪器
1 原料:偏钛酸(工业级,株洲永利化工股份公司)。
2 试剂:盐酸羟胺(分析纯)、邻二氮菲(分析纯)、盐酸(分析纯)、硫酸亚铁胺(分析纯)。
3 仪器:台式离心机(上海安亭科学仪器厂)、SHB- 循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)、无机陶瓷膜分离器(湖南恒辉环保实业有限
公司)、紫外-可见光分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)以及原子吸收分光光光度计(日本津岛)。
1 2 试验方法
1 取2g 水解后的偏钛酸,加入20mL 去离子水,用离心洗涤分离方法除铁。
2 取20g 水解后的偏钛酸浆液,加入200mL 去离子水稀释,用抽滤洗涤方法除铁。
3 取200g 水解后的偏钛酸,加入2000mL 去离子水,用无机陶瓷膜洗涤分离方法除铁。在固液分离过程中,添加不同的水量或不同pH 值的水以考查除铁效果。
1 3 分析方法
收集滤液并用分光光度计测量铁含量,洗涤后的固体在500 下煅烧,用火焰原子吸收法测定铁的含量。为便于分析对比试验结果,将试验结果都换算成20g 偏钛酸的用水量及铁的含量。分别采用邻二氮菲分光光度法
[5]
和火焰原子吸收法
[6]
测定水
溶液中铁离子含量和二氧化钛粉体中铁残留量。
2 结果与讨论
2 1 洗涤水用量对除铁效果的影响
分别取20g 水解后的偏钛酸浆液,加入200mL 去离子水稀释,分别用抽滤洗涤分离方法、离心洗涤分离方法、陶瓷膜洗涤分离方法实现固液分离。在
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湖南有色金属
HUNAN NONFERROUS METALS
第22卷第4期2006年8月
洗涤过程中添加去离子水,并收集洗涤后的水溶液,取0 5mL 待测滤液稀释至25mL 溶液,用分光光度计法测定吸光度值,代入回归方程中即可得到待测液中铁含量,根据洗涤溶液的体积计算出总的铁含量。测定结果如图1
所示。
图1 用水量对除铁的影响结果
1-离心洗涤分离;2-抽滤洗涤分离;3-陶瓷膜洗涤分离
图1结果表明随着洗涤水量的增加,水溶液中
总铁的质量也逐步增加,当用水量大于500m L 时曲线变得平滑,铁的洗涤变得困难,洗涤水用量在700mL 时,总铁含量基本不变。同时表明陶瓷膜洗涤分离方式除铁效果最好,抽滤洗涤分离方式次之,离心洗涤分离方式最差。其原因是由于三种洗涤分离的物理方式不一样:离心洗涤分离是在离心机高速旋转过程中,实现固液分离,偏钛酸三次粒子对铁离子的吸附能力较大,离心沉降后,偏钛酸紧紧帖在底部,随着水量增加,pH 值上升,铁离子以氢氧化物沉淀形式存在而难以分离,只有多次打浆洗涤才能到达除铁目的;抽滤洗涤分离是在去离子水流通的过程中,不断的将铁离子带出,但是当形成紧密的滤饼时,洗涤的效率下降;陶瓷膜洗涤分离方式采用无机陶瓷膜错流洗涤,并配以在线反冲技术,不形成滤饼,实现原位洗涤,洗涤的效率明显要高于其它二种方式。
2 2 洗涤水pH 值对除铁效率的影响
根据图1洗涤水用量对除铁的影响曲线,为了保证除铁效果,稳定工艺条件,在700mL 去离子水中添加少量酸调节pH 值,考查除铁效果。将洗涤分离后偏钛酸沉淀置于马弗炉中,以每分钟5 的升温速度升温至500 处煅烧2h,采用火焰原子吸收法测定铁的含量。结果如图2所示。
图2结果表明,二氧化钛粉体的铁含量随着偏
钛酸洗涤水的pH 值增大而增大,并且分成了三个平
台,这是由于Fe 3+离子pH 值在1 5~4 1时以Fe(OH)3沉淀形式沉降吸附在偏钛酸上,而Fe 2+离子pH 值在5 8~9 1以Fe(OH )2沉淀形式沉降吸附在偏钛酸上,因此当洗涤水pH 值为0 5~2 5时Fe 3+离子和Fe 2+离子很容易被洗涤除去;当洗涤水pH 值为2 5~4 5时,Fe 3+
离子以Fe(OH)3沉淀形式沉降吸附在偏钛酸上,造成二氧化钛中铁含量上升,Fe 2+离子很容易被洗涤除去;当洗涤水pH 值为4 5~6 5时,Fe 3+离子和Fe 2+离子分别以Fe(OH)3和Fe(OH)2沉淀形式沉降吸附在偏钛酸上,造成铁含量上升形成新的平台。同时还发现三种除铁方式中以陶瓷膜洗涤分离方式最好,抽滤洗涤分离方式次之,离心洗涤分离方式最差,原因也是因为洗涤的物理过程的不同,离心过程造成偏钛酸三次离子、铁离子及沉淀
的大量吸附和沉降;抽滤洗涤分离也因为形成致密的滤饼,使得铁离子流通通道阻塞而不易除去;陶瓷膜洗涤分离方式采用无机陶瓷膜错流洗涤,并配以在线反冲技术,不形成滤饼,实现原位洗涤,因而洗涤效率高,而且处理量大,可以实现连续化操作,有利于在工业上推广。
图2 洗涤水pH 值对除铁的影响结果
1-抽滤洗涤分离;2-离心洗涤分离;3-陶瓷膜洗涤分离
2 3 不同洗涤分离方式对偏钛酸分散性的影响
根据图2的试验结果,在700mL 去离子水中加盐酸调节pH 值为1,分别采用抽滤洗涤分离方式,离心洗涤分离方式和无机陶瓷膜洗涤分离方式除铁净化偏钛酸。将洗涤净化的偏钛酸配成固含量为20%(以二氧化钛计量)的pH 值为1的悬浮液,并加入少量分散剂,超声分散15min 。将三种悬浮液置于10mL 带刻度的试管中,观察其沉降情况,悬浮液上层随着偏钛酸的沉降而澄清。上层澄清体积变化结果如图3所示。
图3结果显示,无机陶瓷膜洗涤分离方式除铁
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第4期李芬芳,等:硫酸法钛白粉生产工艺中间体偏钛酸中除铁技术的研究
图3 偏钛酸悬浮液澄清体积随时间的变化情况
1-离心洗涤分离;2-抽滤洗涤分离;3-陶瓷膜洗涤分离
净化后的偏钛酸分散性要优于其它二种除铁方式。这是由于其他二种洗涤净化方式,在偏钛酸和铁的分离时,沉降和过滤都造成偏钛酸三次离子的相互交联成团,而少量的Fe(OH)3和Fe(OH)2的羟基在偏钛酸沉淀上构成羟桥,在煅烧时,以同晶混合物形式进入二氧化钛的晶格中,影响产品的颜色和品质。由于工业上水洗后的偏钛酸要经过喷雾干燥和煅烧处理,偏钛酸的分散性好,有利于减少喷雾干燥和煅烧过程中的团聚问题,有利于提高二氧化钛粉体的分散性,拓宽二氧化钛粉体的应用领域。
3 结 论
对三种除铁工艺,洗涤水用量大于500mL 后,铁的洗涤变得困难,以无机陶瓷膜洗涤分离除铁效果最好,且除铁后偏钛酸的分散性更好;随着洗涤水pH 值升高,煅烧后的二氧化钛粉体中铁含量上升,并明显呈现三个平台,三种除铁工艺都可以将铁含量降至30 g/g 以下。但在此条件下,也以无机陶瓷膜洗涤分离效果最好。无机陶瓷膜洗涤除去偏钛酸
中铁杂质,除铁效果好,洗涤量大,可以连续操作,是一种具有应用潜力的新工艺。参考文献:
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南化工,2001,(8):34-35
收稿日期:2006-04-25
The Technology Research on Iron Separation
from Metatitanic
LI Fen fang 1
,LONG Hai yun 1
,FAN Yu chuan 2
,LI Jing sheng 3
,TAO Qi
4
(1 Central South University ,Changsha 410083,China;
2 Hunan Research Institute o f Non ferrous Metals ,Changsha 410015,China;
3 Zhuzhou Chemical Group Cor p ,Zhuzhou 412004,China;
4 Yunnan Smelting Factory ,Kunming 650102,China)
Abstract:In order to separate Iron from the intermediation Metatitanic of Titanium white production by Sulfuric Acid pro cess,the effection of Iron separation of centrifugal washing separation method 、filtrate washing separation method and inor ganic ceramic film washing method had been studied The Iron content in the filtrate and the dried Titanium Dioxide powder was determined by spectrometry and flame atomi absorption spectrometry The results indicate that Iron content in the Tita nium Dioxide powder can all be reduced to below 30 g/g by using three kinds of separating methods,but the dispersing ability of Metatitanic washed by using inorganic ceramic film separating method was much better than the others and this new kind of separating technology should be paid more attention
Key words:Metatitanic;Iron content;separating technology;inorganic ceramic film
44湖南有色金属第22卷
金红石钛白工艺流程简图如下： 钛铁矿钛铁矿粉碎酸解沉降及泥浆处理 亚铁分离结晶 水解一次水洗漂白 表面处理中粉煅烧盐处理 干燥汽流粉碎 工艺流程说明： 1. 钛铁矿粉碎 拆包后的散装钛铁矿由自卸车运至原矿库，经铲车加料至斗式提升机，再经链式输送机送入磨前贮斗。经电子秤称重量后加入磨机，磨后料由循环风机送至分级机进行粗细分选，细度不合格的物料经返料链运机返回磨机重磨。细度合格矿粉随风进入旋风分离矿粉后进入循环风机，一部分热风回到磨前与热风炉供给的热风一起进磨供研磨与干燥，并把磨后物料带出磨机，一部分热风回到磨后作为输送的分级所需风量的补充。多余的含尘气体经布袋收尘器净化后由风机排空。 旋风和布袋收尘器的矿粉由链式输送机集中送入矿粉贮斗转由斗式提升机、链式输送机送至酸解的计量贮斗待用，或送入矿粉的缓冲贮仓贮存。 2.酸解-泥浆处理： 由硫酸装置送来的95%（或91%）硫酸进入本工序设置的硫酸贮槽经计量加入到预混合槽，与来自原矿粉碎工段经计量后的钛精矿在预混合槽经搅拌充分混合，混合均匀后经分配器放入选定的酸解罐中。 用蒸汽加热引发酸解反应。酸解反应使钛铁矿中的大部分金属氧化物与硫酸发生反
应，其中钛以硫酸氧钛的形式作为分解产物。酸解反应为放热反应，反应放出的热量使酸解罐中的物料温度迅速升高至180℃～200℃左右，温度的升高加速了酸解反应的进行。 酸解主反应完成后熟化一定时间，通过仪表计量加水浸取，浸取一段时间调整钛液中的三价钛离子含量及F值。浸取完成后的钛液用泵送到沉降工序。 酸解反应产生的酸解尾气中含有大量的水蒸气及微量的矿粉尘、二氧化硫、三氧化硫、硫酸雾等污染物质。通过管道将酸解尾气引至酸解罐主烟囱中，将水池中的碱性水通过水泵喷射进入酸解罐主烟囱，洗涤除去酸解尾气中的矿粉尘及二氧化硫等污染物质，并将酸解尾气冷却至50℃左右，洗涤后的酸解尾气通过酸解罐烟囱40米高点达标排放。洗涤废水设冷却塔循环使用，并用其中一部分输送酸解泥渣至污水处理场，分离部分未反应矿粉后进入污水处理场同其它酸性废水一并中和处理。 将改性好的絮凝剂加入到絮凝剂溶解槽，加水通过蒸汽加热使絮凝剂溶解，絮凝剂稀释到使用浓度后送入絮凝剂计量槽。 稀释后的絮凝剂按照一定的比例通过比值流量调节方式与酸解后的硫酸钛液一道加入沉降槽。在絮凝剂的絮凝作用下，钛液中未反应的钛矿和其它不溶性的杂质在沉降槽内以泥浆的形式沉降到沉降槽的底部。吸取沉降槽上部澄清合格的清钛液用泵送钛液热过滤工序进一步净化。 沉降槽底部的泥浆待积累到一定位置后用泵送到泥浆处理工序，泥浆在泥浆槽中通过蒸汽间接加热，加热后的泥浆用板框过滤，滤液返回到沉降槽，泥渣用压缩空气吹干，直接送泥渣场堆放。 3.过滤-结晶-分离： 由酸解-沉降工序来的钛液加入助滤剂木屑粉或硅藻土，经混合均匀后泵送至钛液板框进行一次控制过滤，除去钛液中的杂质。除杂后的钛液进入真空结晶系统，亚铁结晶析出。达到放料终温后去圆盘分离机分离硫酸亚铁。亚铁去堆场进行包装，叉车送至亚铁库。滤液进入稀钛液贮槽再泵至以木炭为助滤层的板框压滤机中进行二次精过滤。 4．浓缩-水解 合格的清钛液经泵送入钛液预热器，用蒸汽冷凝水预热后进入薄膜蒸发器，使之浓度提高至200 g/l，然后进入浓钛液贮槽。二次蒸汽同一次控制过滤的钛液换热后进气压式冷凝器，不凝性气体由水环泵排空。
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，
钛白粉的外形就是一些白色粉末，可是大家不要小看这些白色粉末，它对工业发展以及我们的日常生活有着非常重要的作用。钛白粉的生产工艺是非常重要的一步，主要就是偏钛酸的漂白及漂洗，而偏钛酸漂白的方法可以分为锌漂和三价钛漂，都是用化学方法进行漂白。具体的过程以及发生的一系列的化学反应，让我们一起来跟随迈图化学厂家的工作人员看一下： （钛白粉-图例） 【钛白粉生产工艺之偏钛酸的漂白及漂洗】 钛白粉偏钛酸的漂白及漂洗是非常重要的一步： 偏钛酸漂白的原理： 经水洗的偏钛酸中的铁杂质是以三价铁离子水解生成的极为细小的固体氢氧化铁的形式存在的。漂白就是先将固体氢氧化铁转化为可溶性的硫酸盐，然后用化学活泼性强的金属或金属离子将其还原为低价的硫酸盐，最终通过水洗进一步除去。发生的化学反应是氢氧化铁大量转化为硫酸铁，硫酸高铁在还原剂的作用下被还原成硫酸亚铁。 2Fe(OH)3＋3H2SO4＝Fe2(SO4)3＋6H2O 偏钛酸漂白的方法： Fe2(SO4)3＋Zn＝ZnSO4
Fe3+＋Ti3+＝Fe2+＋Ti4+ 偏钛酸漂白的方法按漂白时使用的不同的还原剂可分为以下两种： 1.锌漂：用锌粉作还原剂的漂白方法叫锌漂。还原反应如下： 2Fe3+＋Zn0＝2Fe2+＋Zn2+ 2.三价钛漂：用三价钛离子作还原剂的漂白方法叫三价钛漂。还原反应如下： Fe3+＋Ti3+＝Fe2+＋Ti4+三价钛漂白和锌漂相比，前者具有硫酸用量少、还原剂用量少、操作温 度低、漂白时间短，无残留物污染等优点，所以三价钛漂白是目前最佳的漂白方法。 3.偏钛酸漂洗： 偏钛酸漂白后的漂洗与前章所述水洗过程相同，一般采用真空叶滤机或转鼓真空过滤机。为了防止物料重新被污染，洗涤用水需经净化处理，至少应经过砂滤以除去固体杂质，如能用电渗析水或去离子水，效果更好。由于物料本身含铁量较低，水洗时间比第一次水洗短，一般不超过10小时。水洗后，物料含铁量应低于0.003％（以TiO2计）。 锌漂漂白容易使氧化锌混入成品，氧化锌是一种很强的金红石型化促进剂，但也有副作用。某些不允许含氧化锌的产品就不宜用锌漂，另外，锌漂过程为液固反应，还原剂渗入偏钛酸颗粒内部需要较长时间，效果较差，故已逐步为三价钛盐漂白所代替。
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
世上无难事，只要肯攀登 钛白粉生产工艺技术——后处理 无论从硫酸法锻烧，还是从氯化法氧化之后所产生的钛白粉是十分纯的 产品，但作为颜料填料并不使用这种产品，通常根据不同的市场用途如涂料、塑料和造纸需进行后处理。其目的是改善其应用性能，如提高钛白粉的耐候性；提高钛白粉在不同介质溶剂、塑料、水溶性乳胶中的分散性；提高钛白粉润湿性；提高遮盖力及光泽。后处理主要有湿磨、无机包膜、洗涤、干燥、气流磨及有机包膜和产品包装等工序。为提高钛白粉的耐候性，进行无机包膜的目的是屏蔽紫外光，阻止其钛白粉的光催化活性，因此有必要了解光催化原理。 1. Ti02 的光催化性质无论硫酸法还是氯化法，在二氧化钛晶体形成和生长过程中，均存在晶格缺陷（肖特基缺陷，Schottky Defect,“氧缺陷”）。由于二氧化钛这些晶格缺陷，使其表面上存在许多光活化点，在紫外光(UV)的作用下，发生如下光催化反应，如图1 所示。 第一步，二氧化钛颗粒吸收紫外光，在其颗粒中发生电荷分离，在导带的负电荷电子e-和在价带的正电荷空穴P+形成激发态。[next] 正是由于Ti02 具有的这一特殊的光催化特质，使钛白粉作为颜料在塑料、涂料等的应用中加速老化。所以，除在晶体形成和生长过程中采取措施弥补和减少其晶格缺陷外，必须对其进行后无机物包膜处理，以屏蔽紫外光造成的光催化作用。此处有必要说明的是，锐态型二氧化钛因结构与金红石二氧化钛结构的差异，其表面的光活化点更多，光催化作用更强；加之，又没有进行包膜处理，无论用在涂料还是塑料上乃为不明智之举（至于遮盖力、资源浪费等，此处不作一一赘述）。 2.湿磨为从硫酸法生产中经转窑煅烧获得的Ti02 或从
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
钛白粉MSDS 第一部分化学品及企业标识 化学品中文名称：二氧化钛 化学品英文名称：titanium(IV)o xide 中文名称2：钛白粉 英文名称2：titanium dioxide 第二部分：成分/组成信息 二氧化钛含量≥90％ CAS No. 13463-67-7 第三部分：危险性概述 健康危害：长期吸入氧化钛粉尘的工人，肺部无任何变化，亦未发生接触性皮炎、过敏反应。燃爆危险：本品不燃。 第四部分：急救措施 皮肤接触：脱去污染的衣着，用流动清水冲洗。 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 吸入：脱离现场至空气新鲜处。 食入：饮足量温水，催吐。就医。 第五部分：消防措施 危险特性：未有特殊的燃烧爆炸特性。 有害燃烧产物：自然分解产物未知。 灭火方法：尽可能将容器从火场移至空旷处。 第六部分：应急处理 泄漏应急处理:隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿一般作业工作服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、
帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。 第七部分：操作处置与储存 操作注意事项：密闭操作，局部排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，戴一般作业防护手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时轻装轻卸，防止包装破损。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。 第八部分：接触控制/个体防护职业接触限值 中国MAC(mg/m3)：10 前苏联MAC(mg/m3)：10 TLVTN：ACGIH 10mg/m3 TLVWN：未制定标准 工程控制：密闭操作，局部排风。 呼吸系统防护：空气中粉尘浓度较高时，建议佩戴自吸过滤式防尘口罩。 眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。 身体防护：穿一般作业防护服。 手防护：戴一般作业防护手套。 其他防护：及时换洗工作服。注意个人清洁卫生。 第九部分：理化特性 主要成分：含量:≥90％外观与性状：白色粉末。熔点(℃)：1560 沸点(℃) 无资料 相对密度(水=1)：相对蒸气密度(空气=1)：无资料饱和蒸气压(kPa)、燃烧热(kJ/mol)、临界温度(℃)、临界压力(MPa)、辛醇/水分配系数的对数值、闪点(℃)、引燃温度(℃)、爆炸上限%(V/V)、爆炸下限%(V/V)无意义 溶解性：不溶于水，不溶于稀碱、稀酸，溶于热浓硫酸、盐酸、硝酸。 主要用途：是一种重要的白色颜料和瓷器釉料。
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
钛白粉生产技术现状与发展趋势 https://www.360docs.net/doc/e918110401.html, 2014年12月17日 09:49:19 钛白分中心 生意社12月17日讯 摘要：本文叙述了全球现有商业化钛白粉生产技术与工艺，简述了硫酸法与氯化法随着社会经济发展产生的进步与改进。为便于借鉴国际同行的发展轨迹，同时简要介绍了全球主流钛白粉生产商的情况和近年来重组带来的新变化，以及面对可持续发展采取的措施与进步。鉴于中国攀西钛资源、钛白加工、生产效益、可持续发展的特有产业的优劣，评述了钛白粉生产技术的未来走势与技术发展方向。 1钛白粉生产技术现状 钛白粉生产技术自上个世纪的1916年硫酸法钛白粉生产工艺闻世以来，直到1958年氯化法工艺的生产装置投产，钛白粉生产工艺的发展硫酸法经历了近百年，氯化法也快经历了60年。
因元素氟较之元素氯更易于钛元素反应生成氟化钛，曾经有美国的一些公司进行了大量的氟化法工艺研究，并进行了生产实验装置的工艺开发，因氟化物尤其是氟化氢对人及环境的危害与安全较之氯化法更大而不得不放弃此工艺的开发。 本世纪刚开始的2002年4月23日，美国俄特尔纳米材料公司(Altair Nanomaterials Inc.)申请了发明专利(10-11)。该工艺即不同于硫酸法生产工艺，也不同于氯化法工艺。硫酸法是以硫酸分解钛原料，然后沉淀出偏钛酸并进行液固分离以及煅烧生产钛白粉(以固液分离为主)；氯化法是以氯气分解钛原料生成气体氯化物，然后进行气固和气液分离及气相氧化生产钛白粉(气固分离为主)。 俄特尔公司是以盐酸分解钛原料，然后进行容积萃取(液液分离)和沉淀以及热解后煅烧生产钛白粉的工艺，所以谓之盐酸法生产工艺。其工艺流程为：盐酸浸取分解钛铁矿，分离不溶的残渣；浸取液进行高价铁还原为低价铁，冷却结晶出氯化亚铁，分离氯化亚铁；分离出氯化亚铁后的含钛浸取液进行第一次溶剂萃取，萃取相为含钛和高铁溶液，萃余相为含亚铁的水溶液，返回工艺用于再生盐酸，回到浸取工序；含钛的萃取相进行第二次萃取，萃取相为含钛的水溶液，萃余相为含高铁的水溶液，返回盐酸再生工序；经过萃取提纯后的氯化钛溶液进行水解，最好的水解是喷雾加热水解，得到偏钛酸，气相的盐酸和水返回盐酸再生系统。水解后的偏钛酸进行煅烧、湿磨、无机包膜、过滤洗涤、干燥、汽粉和包装即为产品。 由于溶剂萃取的液液分离等诸多因素致使该项目未能如愿，也没有商业化生产。也有熔盐法生产工艺，该工艺用碱熔融分解钛原料、酸溶水解沉淀煅烧生产钛白粉。 国内中科院过程所齐涛教授领衔的清洁生产熔盐工艺，即可用于钛精矿生产钛白粉，也可回收硫酸法钛白粉酸解渣(黑泥)，已在山东东佳集团完成了工业性试验。 现第二大钛白粉生产公司克瑞斯托(Cristal)在原美利联公司时期曾经出资150万美元，由英国利兹大学的Prof Jha教授研究并申请专利的绿色萃取工艺，该法用碱和钛铁矿在850～875℃进行焙烧，然后采用有机酸进行浸取，以移走其中的杂质，得到的的钛化合物产量达到95%～97%的人造金红石，产品粒径在150～300μm之间；钙含量0.3%、铁含量1%～1.5%和铝含量0.5%以下。用于氯化法生产钛白粉比传统低于20倍的氯的消耗。 这些新开发的工艺因装置设备或材质，碳足迹的全生命周期不胜完美，甚至经济问题，均没有实现商业化的生产装置。所以，全球现有钛白粉生产工艺技术，也还是保留在经典的硫酸法和氯化法两种生产工艺；但是随着社会的进步，经典的硫酸法与氯化法因科学技术的发展也在不断的改进与完善，除过去环保、健康、安全(EHS)外，更需要随着社会地发展以满足“低碳”和“可持续发展”的新的生态文明要求。 2全球钛白粉市场和主要生产商与其可持续发展行动 2.1全球钛白粉生产量及主要生产商表1全球主要钛白粉生产商(能力10万吨以上) ★2014年9月10日欧洲委员会批准亨兹曼收购罗德伍德公司旗下颜料莎哈利本公司。 ★★中国大陆在建产量未统计，某些装置宣传能力与实际产量出入较大。
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
钛白粉生产工艺技术阅读次数:2533 一、???????????? 概述(Introduction) 自1791年发现钛元素到1918年采用硫酸法商业生产钛白粉以来，至今已有80多年的生产和商业使用历史。钛白粉生产方法主要有硫酸法和氯化法。 硫酸法是用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸反应进行酸解反应，得到硫酸氧钛溶液,经水解得到偏钛酸沉淀;再进入转窑煅烧产出TiO2。硫酸法以间歇法操作为主，生产装置弹性大，利于开停车及负荷调整。但其工艺复杂，需要近二十几道工艺步骤，每一工艺步骤必须严格控制，才能生产出最好质量的钛白粉产品，并满足颜料的最优性能。硫酸法既可生产锐钛型产品，又可生产金红石型产品。 氯化法是用含钛的原料，以氯化高钛渣、或人造金红石、或天然金红石等与氯气反应生成四氯化钛，经精馏提纯，然后再进行气相氧化；在速冷后，经过气固分离得到TiO2。该TiO2因吸附一定量的氯，需进行加热或蒸气处理将其移走。该工艺简单，但在1000℃或更高条件氯化，有许多化学工程问题如氯、氯氧化物、四氯化钛的高腐蚀需要解决，再加上所用的原料特殊，较之硫酸法成本高。氯化法生产为连续生产，生产装置操作的弹性不大，开停车及生产负荷不易调整，但其连续工艺生产，过程简单，工艺控制点少，产品质量易于达到最优的控制。再加上没有转窑煅烧工艺形成的烧结，其TiO2原级粒子易于解聚，故所所以在表观上人们习惯认为氯化法钛白粉产品的质量更优异 硫酸法与氯化法的优势比较于下表： 表一、硫酸法和氯化法优劣比较表
一、??????????? 钛白粉原料来源及加工(Raw materials for T iO2 pigment manufacture) 主要有两种具有经济开采利用的钛矿—岩矿和砂矿。如图二所示、多数钛矿在其适合用于钛白粉颜料加工之前，需要进行浓缩与富集、或用其他的加工方法以提高TiO2在原料中的含量。采用通常的选矿方法如重选、磁选、静电选等进行选矿，进一步的加工是电炉冶炼成高钛渣和铁还原与化学处理生产人造金红石。 三．??? 钛白粉生产工艺技术(TiO2 pigment manufacturing technol ogy) 1、硫酸法生产工艺技术(Sulfate technology) 如图一、所示，硫酸法技术的主要工艺步骤是： ●TiO2原料用硫酸酸解； ●沉降，将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来； ●水解硫酸氧钛以形成不溶水解产物或称偏钛酸； ●煅烧除去水份，生成干燥的纯TiO2。 若采用的最初原料配料的铁含量高或钛含量低时，则要在净化和水解之间
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。 5.2 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
钛白粉生产工艺氯化法钛白粉的生产工艺过程 氯化法对于硫酸法而言是一个技术进步，它可以高效率的连续化、自动化操作，产品质量好。而氯化法的工艺流程比硫酸法短得多，主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分。氯化法对于硫酸法而言是一个技术进步，它可以高效率的连续化、 自动化操作，产品质量好，直接排放的“三废”比硫酸法少得多，这是它可以取而代之硫酸法
的基本原因。但是氯化法“三废”少主要取决于它的原料，大部分氯化法工厂使用的原料是TiO2含量95%以上的天然金红石或TiO2含量90%左右的人造金红石和钛渣，只有美国杜邦公司的氯化法工艺使用TiO2含量60%~84%的混合矿，当然这种工艺的“三废”排放量要比使用天然金红石和人造金红石或钛渣工艺的高，氯化法一般只能生产金红石型。氯化法的工艺流程比硫酸法短得多，主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分。1、四氯化钛的制备与精制氯化法对原料的要求比硫酸法苛刻得多，它要求使用TiO2含量在90%以上的钛矿，目前常用的有天然金红石矿、人造金红石和高钛渣。氯化法对矿粉的细度和湿度要求比硫酸法严，因为在沸腾氯化时要使质量较重的钛矿和质量较轻的石油焦或焦碳都能顺利的流态化，矿粉细度的均匀是很重要的，此外湿度大水分含量高，在氯化过程中会产生氯化氢和氯化氧钛，前者会腐蚀设备，后者会堵塞管道、阀门。二氧化钛的氯化反应是一个可逆的吸热反应，而且必须有还原剂的存在下才能进行，否则温度高达1800℃也无法氯化，反应式如下：TiO2+C+Cl2→TiCl4+CO(CO2)从上式可以看出反应的副产物不仅有CO，也可能有CO2，一般反应温度在700℃以上，以生成CO 为主，反应温度在700℃以下，以生成CO2为主，因此测定炉气中的CO/CO2比值，可以
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。
06 化教（1 ）班余关德20062401008 钛白粉 摘要：钛白粉的化学名称为二氧化钛，英文名为titania ，分子式Tio2 ，相对分子质 量为79.9。基于钛白粉具有稳定的物理、化学性质，优良的光学、电学性质及优异的颜料性能，因此其用途也十分广泛！特别是颜料钛白粉，因其具有其他白色颜料无可比拟的多种优异功能，以致于问世以后，很快的取代了铅白、锌白、锌钡白等白色颜料，成为了白色颜料之王！由于它是白色和浅色最好的掩盖颜料和消色颜料，因此被广泛应用于需要着白色或浅色的涂料、纸张、塑料、油墨、橡胶等领域。随着世界经济的发展和人类科技的进步，人们对钛白粉的认识越来越深，钛白粉的应用领域越来越广，钛白粉的市场续需求也越来越大，钛白粉有着极其宽广的发展和应用前景。了解其发展情况、各种性质及生产方法意义重大！ 关键词：发展概况物理性质、化学性质、晶体性质稳定性硫酸法氯化法 正文： 钛白粉的发展概况 发展史1824年，世界上开始了钛白粉的制备与性能的研究； 1916年于挪威建成了年产1000吨含25%TIO2的复合颜料厂，使之实现了工业化生产；1918年美国钛颜料公司成立(后为国家铅工业公司兼并)，并开始钛白粉的工业化生产；1923年法国采用稀释法晶种进行水解，生产出含96%-99%TIO2的颜料钛白粉； 1925年美国国家铅工业公司开始生产纯二氧化钛； 1930年麦克伦堡采用外加碱中和晶种法对消解制钛白粉的工艺作了改革； 1935年日本界化学工业公司开始生产锐钛型钛白粉； 1949年杜邦公司开始研究氯化法钛白粉工业规模的生产； 1951年加拿大魁北克铁钛公司采用高钛渣作硫酸法制钛白粉的原料取得成功，为钛白粉生产减少了废副产品提供了新的原料路线； 1956年杜邦公司开始用氯化法生产钛白粉。钛白粉是高度密集型的化工产品，钛白粉生产要求高度集中，国外各公司间的竞争与吞并十分激烈，以至西欧、北美和日本三个地区的生产能力占全世界的80%左右，钛白粉的生产和销售受到他们的垄断，技术也被高度垄断，一般技术资料很少报道。 20世纪60年代是钛白粉的发展年代，70年代钛白粉水分散体（Ti O 2 ）问世，80年代以后，钛白粉进行了大兼收，大改组，生产越来越集中！ 发展特点 1 生产高度集中，生产规模大。 2 质量好，品种多。其中国外金红石型产品占百分之八十以上（中国不足百分 之三十）。 3 氯化法钛白粉生产发展迅速。 4 中国钛白粉发展物料消耗高，经济效益低。
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)
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。