毕业设计(论文)-硫酸法钛白粉水解工段DCS系统工程设计
钛白酸解过程自动控制系统设计
钛白酸解过程自动控制系统设计摘要 钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
硫酸法钛白生产工艺是将钛铁矿粉用浓硫酸进行酸解生成硫酸氧钛，经沉降，过滤，除铁，浓缩，水解，水洗，煅烧，磨粉，得到钛白粉产品。
攀枝花钢铁(集团)公司钛白粉厂,是一个年产4000吨锐钛型的硫酸法钛白粉生产厂。
根据酸解工艺要求，设计的酸解自动控制系统包括：浓硫酸、钛矿粉和废酸串级双比值控制系统、压缩空气压力控制系统、蒸汽压力温度串级控制系统、废酸PH 值自动控制系统、冷却水温度控制系统、钛液液位控制系统。
关键词 酸解，串级双比值控制，KMM 可编程调节器1 引言钛白粉作为一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
钛白粉有两种主要结晶形态：锐钛型（Anatase ），简称A 型和金红石型 (Rutile ) ，简称R 型。
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TiO 2。
硫酸法既可生产锐钛型产品，又可生产金红石型产品。
2 硫酸法钛白粉的生产工艺过程硫酸法的主要原料是钛矿和硫酸。
从钛铁矿用硫酸制取二氧化钛的主要化学反应式如下:3FeTiO +224H SO =4 TiOSO +4FeSO +22H O 式（2.1）4 TiOSO +22H O =2 TiO(OH)+24H SO 式（2.2）2TiO(OH)=2TiO +2H O 式（2.3）目前颜料级钛白粉的生产工艺过程，通常可分为五大步骤和十大环节。
其中五大步骤是指：原矿准备；钛的硫酸盐溶液的制备；水合二氧化钛的制备；水合二氧化钛的煅烧；二氧化钛的后处理。
十大环节包括：干燥、磁选与磨矿；酸解；净化；浓缩；晶种与水解；水洗、漂白与漂后水洗；盐处理；煅烧；后处理；废副产品的回收、处理和利用[2]。
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 精品
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。
浅析硫酸法生产钛白粉水解水洗工艺
二、 水解过程 中重 要规律
钛 白粉生产 中粒度及粒度分布 ， 这两个 指标 很重要 ， 它影 响产
品外观以及 内在质量 。粒度有原级粒度 、 二级 粒度等之 分 ， 产品所
固相的过程 。钛液具有普通离子溶 液的性质 ， 在Ｐ Ｈ值 ＞ ０ ． ５时便
浅 析 硫 酸 法 生 产 钛 白 粉 水 解 水 洗 工 艺
◆ 郝静静 王 方
（ 河南佰利联化学 股份有限公 司）
【 摘要ｌ针对钛 白粉生 产的特殊要 求 ， 根据 钛 白粉 生产过程 中水解
上述 几个 温度 点控 制 相 当关 键 ， 决定 了水解 的 成功 与 失败 。
和水洗工序工艺指标对钛 白粉 质量 的影 响 ， 调 整其工 艺参 数 ， 找 出 放料 ４ ｍ ｉ ｎ后开始升温 ， 升 温速率 必须 缓慢 而均 匀 ， 这 个 温度梯 度
【 关键词】钛 白粉 中水 解和水 洗 工序是 必不 可缺 的重要 流程 ， 其作
的控 制取决于一沸温度的高低 。有时可 以将此 阶段 的升温分 成两 步走 ， 第一步就是 ４ ａｉ ｒ ｎ到 放完 料阶段 的升 温 ， 这段 升温 基本 上是
黄与蓝之分 ， 更 重要 的 是 影 响 产 品 消 色 力 ， 这 就 是 二 级 粒 子 不 均 匀 造成的缘故 。 三、 水 洗
的情况下 ， 使其维持沸腾状态也会 发生水解反 应 ， 这是 制取一 定应 用性能和制 品性 能 的水 合二 氧 化钛 的依 据 。通过 控制 加 热 的速 度， 使 钛液按照需要的水解速度发生水 解反应 ， 生成 我们需要 的水
这些 数学概念的形成一 定是通 过学 生 的动 手去 得到 的 ， 让 学 己的贡献 ， 在教学 中将 自己以前学 的交 给他们 ， 并运用科 技的力量 生在 动手 中看到概念不是 无故产 生 的， 而是 前人在 自己的实验 中 使学生们更好 的学习数学 ， 让数学不在枯燥 ， 不在乏味 。 得 到 的结 论 。 我 们 可 以质 疑 它 ， 但 我 们 不 能 否 定 它 。在 动 手 中 知 参考文献 ： 道数学也 是一门很有趣的课程 ， 无 形中增加 了学生对学 习的欲 望。 ５铺垫 问题情境 为学 习新 的知识 ， 新 的数学思 想而设计的铺垫型 问题情境 ， 以
硫酸法钛白粉的生产-钛液的水解
硫酸法钛白粉的生产－钛液的水解一、钛液水解的目的及工业上对水解的要求钛液的水解是使二氧化钛组分从液相的钛液转变为固相的偏钛酸，从而与母液中的可溶性杂质分离，以提取纯净的二氧化钛。
钛液的水解在硫酸法钛白粉生产过程中，是一个极其重要的工序。
水解的好坏，不仅影响到工业生产的经济性，而且对最终产品的质量也影响很大。
工业上对水解有下列三点要求。
①水解率要高。
即液相中的二氧化铁组分转变为固相的二氧化钛组分的百分率要大，在不影响成品的性能和质量的情况下，水解率越高，经济效益就越好。
②水解所得的偏钛酸，必须是具有一定大小而均匀的粒子，组成要恒定，同时要易于过滤和洗涤。
③工艺条件要成熟，要易于控制，水解产物的质量要稳定，设备要简单，要适应工业生产的需要。
二、盐类的水解的定义及哪些盐类能水解在溶液中盐的离子跟水所电离出来的H＋离子或OH-离子生成弱电解质的反应，称为盐类的水解。
盐类水解生成了酸和碱。
反过来，酸和碱进行中和反应，也生成盐和水。
也就是说，盐类的水解反应是酸碱中和反应的逆反应。
强酸与弱碱所生成的盐、强碱与弱酸所生成的盐以及弱酸与弱碱所生成的盐都能发生水解反应。
这三种盐类之所以能发生水解反应，其基本原因就在于组成这些盐的离子能跟水电离出来的H＋或OH-结合形成弱电解质。
生成的弱电解质包括能生成气体或沉淀和难电离物质（如水）。
1.强酸与弱碱所生成盐的水解氯化铵是由强酸（盐酸）和弱碱（氨水）中和生成的盐，它在水溶液里的水解过程如下：在这里，由于NH4+跟水里的OH-结合生成了难电离的NH3·H20,所以能发生水解反应。
随着溶液里OH-减少，H＋浓度会增大，结果H＋浓度大于OH-浓度，而使溶液显酸性。
这一反应也可以用离子方程式来表示：2.强碱与弱酸所生成盐的水解乙酸钠是由强碱（氢氧化钠）和弱酸（乙酸）所生成的盐，它在水溶液里的水解过程如下：在这里，由于Ac-跟水里的H＋结合生成了难电离的乙酸，所以能发生水解。
硫酸法钛白粉生产中工艺技术及设备的分析
硫酸法钛白粉生产中工艺技术及设备的分析2摘要：钛白粉是一种重要的白色无机颜料，在工业化生产中广泛应用。
其中，硫酸法生产钛白粉是当前主流生产工艺，对硫酸法钛白粉生产工艺技术和设备进行分析，对提升钛白粉的生产效率和质量有着重要意义。
本文主要从作者实际工作经验入手，分析硫酸法钛白粉生产工艺技术和设备，希望对有关从业人员带来帮助。
关键词：钛白粉；工艺技术；硫酸法前言：钛白粉生产技术和设备在当前已经得到很大发展，但是依旧存在着一些问题。
钛白粉生产中的设备有着高效、环保、安全和稳定的特点，一些新型设备在钛白粉生产中得到广泛应用，比如：高效反应器、高效过滤器、高效干燥器等。
这些设备应用能够提升生产效率，降低生产成本，减少环境污染。
下面就对其进行分析。
1 硫酸法钛白粉生产工艺技术的分析1.1 硫酸法钛白粉生产流程硫酸法钛白粉生产工艺是当前钛白粉生产中最为常见的工艺，其原材料是钛铁矿，经过多道工序处理，得出高纯度的钛白粉产品。
生产工艺流程则是包含了钛铁矿的预处理、钛铁矿浸出、钛酸溶液净化、钛酸溶液加工、钛酸钠还原和钛白粉加工等多环节。
各环节控制都会影响到产品质量，所以还需把控其工艺参数。
第一，钛铁矿的预处理。
钛铁矿是硫酸法钛白粉生产的主要原料，其含有的杂质对产品质量有很大影响。
因此，在进入生产线之前，需要对钛铁矿进行预处理。
预处理的主要目的是去除杂质，提高钛铁矿的纯度。
预处理的方法包括磨碎、浸泡、洗涤等。
第二，钛铁矿的浸出。
钛铁矿经过预处理后，进入浸出工序。
浸出的目的是将钛铁矿中的钛元素溶解出来，形成钛酸溶液。
浸出过程中使用的溶剂为硫酸，浸出温度和时间的控制对产品质量有很大影响。
第三，钛酸溶液的净化。
浸出得到的钛酸溶液中含有大量的杂质，需要进行净化。
净化的方法包括沉淀、过滤、离心等。
净化后得到的钛酸溶液中含有较高浓度的钛元素，可以进入下一步的加工。
第四，钛酸溶液的加工。
钛酸溶液经过加工后，可以得到钛白粉的前体物——钛酸钠。
硫酸法钛白粉的生产--钛液的水解(一)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟硫酸法钛白粉的生产--钛液的水解（一）一、钛液水解的目的及工业上对水解的要求钛液的水解是使二氧化钛组分从液相的钛液转变为固相的偏钛酸，从而与母液中的可溶性杂质分离，以提取纯净的二氧化钛。
钛液的水解在硫酸法钛白粉生产过程中，是一个极其重要的工序。
水解的好坏，不仅影响到工业生产的经济性，而且对最终产品的质量也影响很大。
工业上对水解有下列三点要求。
①水解率要高。
即液相中的二氧化铁组分转变为固相的二氧化钛组分的百分率要大，在不影响成品的性能和质量的情况下，水解率越高，经济效益就越好。
②水解所得的偏钛酸，必须是具有一定大小而均匀的粒子，组成要恒定，同时要易于过滤和洗涤。
③工艺条件要成熟，要易于控制，水解产物的质量要稳定，设备要简单，要适应工业生产的需要。
二、盐类的水解的定义及哪些盐类能水解在溶液中盐的离子跟水所电离出来的H＋离子或OH-离子生成弱电解质的反应，称为盐类的水解。
盐类水解生成了酸和碱。
反过来，酸和碱进行中和反应，也生成盐和水。
也就是说，盐类的水解反应是酸碱中和反应的逆反应。
强酸与弱碱所生成的盐、强碱与弱酸所生成的盐以及弱酸与弱碱所生成的盐都能发生水解反应。
这三种盐类之所以能发生水解反应，其基本原因就在于组成这些盐的离子能跟水电离出来的H＋或OH-结合形成弱电解质。
生成的弱电解质包括能生成气体或沉淀和难电离物质（如水）。
1.强酸与弱碱所生成盐的水解氯化铵是由强酸（盐酸）和弱碱（氨水）中和生成的盐，它在水溶液里的水解过程如下：[next]在这里，由于NH4+跟水里的OH-结合生成了难电离的NH3·H20,所以能发。
硫酸法钛白粉工艺及设备优化实践
Ｌ ｏ Ｗ Ｃ Ａ Ｒ Ｂ ｏ Ｎ Ｗｏ Ｒ ｌ Ｄ ２ Ｏ ／ ３ ／ ６
硫 酸 法钛 白粉 工 艺及 设 备优 化 实践
胡永强 ， 史卫华 ， 李实口（ 中 盐湖南株洲化工集团有限公司， 湖南 株 洲４ １ ２ ０ ０ ４ ）
【 摘 要】 随着经济技术持续发展 ， 钛白 粉 的需要求 日益增加。 自 ２ ０ ０ ５ 年至今 ， 我 国钛 白 粉 产能以年均 １ ５ ％以上的速度发展 ， 目前生产能力达
１ 企业概 况
该钛 白粉 厂 和 我 国 其他 同类 企 业 一 样 采 用 的 是 硫 酸 法生
３ ３ ０ ０余 罐 ． 年创效益这 １ ６ ５万 元 。
３ ． ２ 煅烧尾气处理工艺改进及余热利用
３ ． ２ ． １ 煅 烧 尾 气 处 理 存 在 的 问 题
产 工 艺。 生 产 工 艺 整体 上存 在技 术 较 为 落 后 ． 出 产量 较 低 。 工
气处理工艺 ． 实现 余 热 利 用 。
３ ． １ 废酸 回用于酸 解
（ １ ） 将 酸 解 引发 水 改 用废 酸 。如 前 所 述 ， 酸 解 反 应 需要 加
入 引发 水 ． 而 钛 白粉 生 产 过 程 中产 生 大 量废 硫 酸 ， 含 量达 １ ８ ～
２ Ｏ ％， 用废 硫 酸 替 代 水 ， 可 以减 少硫 酸 的 用 量 。 根 据 计 算 ， 将 ３ ． ６ ｍ 的废 硫 酸 替 代 原 有 的 ３ ｍ 工业 水 ． 减少０ ． ４ ｍ。 硫 酸后 ， 生
２ 硫 酸法钛 自粉生产工艺简介
硫 酸 法 生 产 钛 白粉 的主 要 原 料 为 浓 硫 酸 和 钛 铁 矿 。 首先 将 计 量 好 的浓 硫 酸 投 到 酸 解 罐 中 ．然 后 按 一 定 的酸 矿 比 向 酸 解罐 中投 入 钛 铁 矿 ， 加 一 定 量 的 水 引发反 应 。 反 应后 形 成 固体 混合 物 ． 加 一定量的水浸取 。 得含有 硫酸钛 、 硫 酸 氧 钛 和 硫 酸 亚铁 等组 成 的钛 液 及 未 反 应 完全 的 泥 巴 的 组成 的 浆料 ．经 沉
硫酸法制钛白的一种连续酸解方法
硫酸法制钛白的一种连续酸解方法【摘要】硫酸法生产钛白粉会产生大量的废水、废气和废渣，因而给环境造成严重的污染，同时还需要大量的水及矿量，为此，本文提出一种连续酸解的方法，有效解决国内硫酸法生产钛白工艺在酸解主反应时造成的大气污染问题，并消除剧烈酸解主反应带来的安全隐患，确保员工有一个安全可靠的工作环境。
【关键词】硫酸法；钛白；连续酸解目前，钛白粉日益成为一种无可替代的最佳无机化工颜料，伴随钛白粉在生活中的广泛应用，其生产总量已经逐渐成为社会消费水平的一项重要参考标准。
钛白粉的生产工艺主要包括氯化物工艺及硫酸盐工艺两种，后者比前者更为完善，且钛白粉在陶瓷、塑料、弹性体、油墨、涂布以及焊剂等领域的应用颇为广泛，其生产过程在工业发达国家中的重视程度也很高。
1 钛白粉现有生产技术状况根据参与反应的硫酸浓度及最终反应物装填，可以将硫酸法生产钛白粉分成液相法、固相法以及两相法等三种。
而目前我国主要采取制备钛白粉的方法为固相法，即由浓度大于80%的硫酸与钛矿粉在酸解锅内迅速、剧烈的发生反应生成固相物，然后加水浸去得到硫酸氧钛钛液，反应间断进行。
与国外先进技术水平相比，这种固相法技术生产规模较小、产品档次较低且质量不够稳定，特别是与国外高档金红石型钛白粉存在很大差距。
在原料方面，大部分国外硫酸法均利用高层次的酸溶性钛渣，这比起国内的钛精矿要具有更高的制备效率。
同时，利用固相法生产钛白粉，还无法对酸解主反应进行精确、稳定的控制，因而无法给员工提供安全可靠的工作环境。
为此，本文提出一种连续酸解的方法，有效解决目前国内硫酸法生产钛白工艺在酸解主反应时带来的大气污染问题；并消除剧烈的酸解主反应带来的安全隐患，同时为员工提供安全可靠的工作环境，精确、稳定的控制酸解主反应的状态，以便能进一步提高酸解率以及硫酸氧钛溶液的稳定性。
2 连续酸解法制备钛白粉的技术内容（1）连续酸解制备钛白的具体方法步骤。
钛精矿通常粒度较粗，具有较小的比表面积，因而在酸解时与硫酸的接触面积较小，不利于硫酸进行有效地分解。
硫酸法钛白粉工艺及设备优化实践
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。
钛白粉酸解中的应用研究
专科生毕业设计（论文）题目：钛白粉酸解控制过程的研究学生姓名：王明坤系别：化学化工系专业年级：2007级应用化工技术专业指导教师：周英梅2010 年4 月20日摘要钛白粉是目前工业上应用最广、性能最佳的一种白色颜料，它广泛应用于涂料、造纸、塑料、橡胶、化妆品等工业。
近年来由于世界工业的迅猛发展，对钛白粉的需求量以惊人的速度增长，从而导致其价格不断上升。
在这种情况下，迫使钛白粉的主要用户去开发钛白粉的代用品，以降低生产成本。
生产钛白粉的主要方法是硫酸法。
同时在硫酸法钛白粉的生产中,水解技术是其中关键的一环。
水解过程的操作,直接影响成品的粒度、粒度分布及纯度从而影响最终钛白产品的质量。
目前国内的钛白粉生产,大多数都以较低端产品为主,并且普遍存在产品质量不稳定的问题。
导致产品质量差和不稳定的因素较多,落后的水解工艺是其中一个重要的因素。
以稳定和提高产品的质量为目的,本文对硫酸法制备钛白粉的水解工艺进行了系统的研究。
关键词：钛白粉；硫酸法；酸解ABSTRACTThe titanium white is to have the good optics ，the science of electricity function ,having the stable physics ,the chemistry property ,is a national economy to develop the level and people to live an important marking .The automatic of titanium white industry in order to important quantity of the titanium , improve efficiency and working environment .Sour solve automation :the specific value (the sour mineral compare ) control of the oil and iron mine of titanium ; the control of the water in process immerse the control of take the water of hour especial ;the control of the temperature in process . The iron joins the control of the quantity when the three price irons restore .The product should white , lighting reach for quantity level in the automatic of titanium white industry.Keyword：Titanium white;Acid splitting;Automatic control目录第一章前言 (1)第二章钛白粉的性质介绍 (3)1.概述 (3)1.1钛白粉的物理性质及化学性质 (3)1.2 钛白粉的性质应用 (4)2.钛白粉的工业生产方法 (5)3.生产现状 (5)第三章钛白粉生产工艺流程 (7)1.硫酸法生产钛白粉主要的主要过程 (7)2．钛白粉的酸解控制 (7)2.1 矿酸比的控制 (7)2.2 酸解率 (10)2.3 温度控制 (11)2.4 水控制 (12)2.5 铁的控制 (14)3．酸解控制的影响因素 (16)4.氯化法钛白粉的生产工艺过程 (17)4.1 四氯化钛的制备与精制 (17)4.2 四氯化钛的氧化 (18)4.3二氧化碳的表面处理 (18)5.硫酸法与氯化法的比较 (18)5.1 硫酸法仍具发展空间 (18)5.2 鼓励发展氯化法钛白 (19)5.3 国内大规模应用氯化法时机未到 (19)5.4 总结 (20)第四章结束语 (21)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录1 (26)附录2 (26)第一章前言硫酸法钛白生产到目前为止已有八十多年的历史，虽然对过程的细节有了很大的改进和提高，但其基本工艺仍未摆脱1910年的雏型。
硫酸法生产钛白粉水洗工艺真空系统设计改造方案与思路
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第 21 卷第 4 期 2004 年 7 月钛工业进展Titanium Industry Progress硫酸法生产钛白粉水洗工艺真空系统设计改造方案与思路金斌( 攀钢钛业公司研发中心 , 四川攀枝花 617063)摘 : 讨论了水洗真空度对水洗工艺的影响 , 提出水洗真空系统的改造原则 , 并对真空系统改造设计思路和要目的。
关键词 : 钛白粉 ; 水洗工艺 ; 真空管道方案进行了详细的探讨。
通过改进和优化能够提高设备的使用率 , 最终达到缩短水洗时间 , 提高本工序产能的1 前言我国钛白粉行业 , 主要以硫酸法生产为主 , 由于各个企业技术水平和工艺装备的差异 , 使得企业产品质量差异较大。
偏钛酸的水洗工序是硫酸法生产钛白粉一个很重要的环节 , 其水洗效果直接影响产品的质量 , 水洗时间是影响产量和能耗的一个重要因素。
目前 , 国内很多钛白企业水洗工序已经成为本厂的生产瓶颈 , 远远满足不了后段工序的要求 , 影响了产能 , 拖延了企业的发展。
本研究从水洗工艺的推动力———真空系统出发 , 研究了真空系统对水洗工艺的影响 , 提出了水洗工艺真空系统改造原则 , 并对改造思路和方案进行了详细的探讨和分析 , 通过设计改造 , 达到降能、提产的目的。
入约 200 mL 的水解浆料 , 接通真空泵 , 抽干后 , 加去离子水进行洗涤 , 每隔 20 min 检测洗水出水铁含量 , 并记录真空泵的真空读数和洗涤终点时间。
按照实验方法 212 分别以 - 0102M Pa , - 0104M Pa , - 0105M Pa , - 0106M Pa 的真空度进行偏钛酸的洗涤试验 , 具体结果见表 1 。
表1 真空度与洗涤时间的关系洗涤时间/ min 90 70 60 552 真空度对水洗时间和效果的影响211 所需主要试剂及仪器收稿日期 : 2003 - 08 - 18hu. com) 作者简介 : 金 (1975 — , 男 , 攀钢钛业公司钛技术研究开发中心 , 四川攀枝花 617063 , 电话 : 0812 - 6621713 , E2mail : tomjack486 @so2 斌抽滤瓶 ( 1 000 mL ) 真空泵 ( 自制调压装置) 硫氰酸铵 ( 015 %) 双氧水 ( 5 %) 高锰酸钾标准溶液 ( 0105mol/ L ) 水解钛液去离子水涤时间相应缩短 , 由于出水量变大 , 洗涤速度加快 , 铁和其它杂质交换的速度加快 , 因此 , 水的用量变化不是很大 , 最终洗涤效果差别不大。
(完整版)硫酸法钛白粉水解工段DCS系统工程设计毕业设计论文
优秀论文审核通过未经允许切勿外传1 引言1.1 本课题的意义随着钛白粉的生活中的广泛应用，钛白粉的生产总量已成为社会消费水平的重要参考标志。
它广泛应用于各种结构表面涂料、塑料及弹性体、印刷油墨、纸张涂层和填料、陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物等行，因此钛白粉的生产备受各工业发达国家的重视。
钛白粉目前是最佳的无可替代的无机化工颜料料，我国的钛白粉行业面临严峻考验。
1.2 国内外发展状况目前钛白粉的生产主要有氯化法和硫酸法两种工艺，我国主要应用硫酸法生产钛白粉。
其中，硫酸法是以钛铁矿为原料用硫酸分解，然后除铁后经水解而制得。
氯化法是以金红石或高钛渣为原料，经氯化生产四氯化钛，然后在高温下氧化而制得。
目前世界上 51%的工厂采用硫酸工艺生产，49%的工厂采用盐酸工艺生产。
1.2.1 钛白粉生产方法硫酸法生产硫酸法是挪威在1916年首次实现工业化的。
主要步骤：1.二氧化钛原料用硫酸酸解2．沉降"将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来3．水解硫酸氧钛以形成不水解产物或称偏钛酸4．煅烧除去水分，生产干燥的纯二氧化钛5．后处理，进行无机物和有机物包膜主要流程是：1、研磨2、酸解3、沉降4、洗渣5、结晶6、钛液压滤7、浓缩8、水解9、水洗10、漂白11、盐处理12、煅烧13、粉碎和包装。
氯化法生产氯化法是将天然金红石或高钛渣原料与焦炭或石油焦混合后进行高温氯化，生成四氯化钛，再经高温氧化生成二氧化钛，最后经过滤、水洗、干燥和粉碎而得到钛白粉的。
1.2.2 国内外发展状况我国硫酸法钛白粉生产经过三十多年的努力，虽然有了较大的发展，但与国外先进水平相比，仍存在着生产技术落后、生产规模小、产品档次低、产品质量不稳定等诸多差距，尤其是高档金红石型钛白粉。
在生产技术上，国外以氯化法为主，而我国基本上都是硫酸法生产；除几家引进国外硫酸法钛白粉生产技术的厂家外，我国大部分钛白生产厂家在工艺技术、生产设备、自动控制、“三废”治理等方面与国外先进水平相比还有相当的差距；在生产规模上，国外以装置大型化见长，而我国钛白粉生产装置规模偏小，点多分散，造成了能耗和生产成本较高，也导致产品质量不稳定；在原料方面，国外硫酸法大都采用高品位的酸溶性钛渣，而国内基本上使用的是钛精矿。
硫酸法制钛白粉实验方案及操作要点
硫酸法钛白粉生产一、实验目的1.熟悉常见的仪器的使用和实验方案的设计要求；2.了解硫酸法钛白粉生产工艺流程及其过程中存在的问题；3.掌握硫酸法钛白粉生产的基本方法及钛白粉产品的分析方法；4.掌握硫酸法钛白的生产原理，了解产品的常见工艺指标。
二、硫酸法钛白粉制备原理及工艺用浓硫酸分解钛矿，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。
酸解涉及到的方程式：FeTiO3+3H2SO4→FeSO4+Ti(SO4)2+3H2OFeTiO3+2H2SO4→FeSO4+TiOSO4+2H2OFe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+3H2O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。
在结晶或水解、水洗的过程中除去,经过上述步骤除杂后，还有一些肉眼看不到的悬浮杂质，这些杂质将会影响到成品的色相。
因此，利用木炭粉的强吸附作用进一步除去，达到净化的目的。
然后将得到的产品浓缩使其浓度提高到水解所要求的指标。
经过水解，使二氧化钛从液相（钛液）重新转变为固相。
钛液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。
水解快结束的时候用水稀释，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。
水解方程式有：TiSO4+2H2O→TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O→H2TiO3↓+H2SO4水解后的水合二氧化钛含有硫酸以及铁、铝、锰、铜、镍、钒、铅等离子，必须进行水洗（其酸性滤液应回收处理）、漂白（酸性和还原条件下进行）将它们除去，否则产品将被污染。
漂白涉及到的方程式如下：H2TiO3+H2SO4→TiOSO4+2H2O2Fe(OH)3+H2SO4→Fe2(SO4)3+6H2OZn+2Fe3+→Zn2++2Fe2+Zn+2Ti4+→Zn2++2Ti3+偏钛酸在煅烧前需要加入不同类型的添加剂，以使得在煅烧过程中，温度适当，内部变化平稳，使成品的二氧化钛具有稳定的晶型，良好的色相、光泽，较好的着色力、遮盖力，较低的吸油量和合适的晶粒大小、形状，以及在使用介质中良好的分散性。
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1 引言1.1 本课题的意义随着钛白粉的生活中的广泛应用，钛白粉的生产总量已成为社会消费水平的重要参考标志。
它广泛应用于各种结构表面涂料、塑料及弹性体、印刷油墨、纸张涂层和填料、陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物等行，因此钛白粉的生产备受各工业发达国家的重视。
钛白粉目前是最佳的无可替代的无机化工颜料料，我国的钛白粉行业面临严峻考验。
1.2 国内外发展状况目前钛白粉的生产主要有氯化法和硫酸法两种工艺，我国主要应用硫酸法生产钛白粉。
其中，硫酸法是以钛铁矿为原料用硫酸分解，然后除铁后经水解而制得。
氯化法是以金红石或高钛渣为原料，经氯化生产四氯化钛，然后在高温下氧化而制得。
目前世界上 51%的工厂采用硫酸工艺生产，49%的工厂采用盐酸工艺生产。
1.2.1 钛白粉生产方法硫酸法生产硫酸法是挪威在1916年首次实现工业化的。
主要步骤：1.二氧化钛原料用硫酸酸解2．沉降"将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来3．水解硫酸氧钛以形成不水解产物或称偏钛酸4．煅烧除去水分，生产干燥的纯二氧化钛5．后处理，进行无机物和有机物包膜主要流程是：1、研磨2、酸解3、沉降4、洗渣5、结晶6、钛液压滤7、浓缩8、水解9、水洗10、漂白11、盐处理12、煅烧13、粉碎和包装。
氯化法生产氯化法是将天然金红石或高钛渣原料与焦炭或石油焦混合后进行高温氯化，生成四氯化钛，再经高温氧化生成二氧化钛，最后经过滤、水洗、干燥和粉碎而得到钛白粉的。
1.2.2 国内外发展状况我国硫酸法钛白粉生产经过三十多年的努力，虽然有了较大的发展，但与国外先进水平相比，仍存在着生产技术落后、生产规模小、产品档次低、产品质量不稳定等诸多差距，尤其是高档金红石型钛白粉。
在生产技术上，国外以氯化法为主，而我国基本上都是硫酸法生产；除几家引进国外硫酸法钛白粉生产技术的厂家外，我国大部分钛白生产厂家在工艺技术、生产设备、自动控制、“三废”治理等方面与国外先进水平相比还有相当的差距；在生产规模上，国外以装置大型化见长，而我国钛白粉生产装置规模偏小，点多分散，造成了能耗和生产成本较高，也导致产品质量不稳定；在原料方面，国外硫酸法大都采用高品位的酸溶性钛渣，而国内基本上使用的是钛精矿。
在产品质量上，国外以光学性能好和遮盖力、消色力、耐候性优异的金红石型钛白粉为主，其中又以经过表面处理的金红石型钛白粉居多，并有各种专用钛白粉产品。
国内硫酸法钛白粉以锐钛型产品为主，大部分未经过表面处理，专用产品极少。
1.1.3 硫酸法钛白粉生产工艺技术的主要发展趋势(a)装置和设备的大型化：装置大型化可降低单位产品投资，提高产品竞争力，同时能够更好的消化因环保治理导致成本增加的压力。
设备大型化可提高设备有效利用率，减少频繁操作给产品质量带来的波动，减少装置的占地面积。
(b)开发适用各种用途的专用产品：由于钛白粉用途的不断拓展，新产品不断涌现。
世界各大钛白粉生产厂家在保持传统行业竞争优势的同时，致力于专用产品的开发和推广应用，拥有完善的科研开发及应用体系，注重技术进步。
(c)注重清洁生产：硫酸法钛白粉清洁生产，除最大限度地将污染源消减和循环利用外，更重要的是改变依靠末端治理的传统思想，通过改进原料路线及生产工艺，达到消减污染保护环境的目的。
采用酸溶性钛渣和废酸浓缩综合利用是硫酸法钛白粉清洁生产的发展方向。
2 钛白粉水解工艺简介及控制参数2.1 钛白粉水解流程简介硫酸法生产钛白粉中水解是最关键的一步。
影响水解过程的因素主要有两个一方面是钛液自身的质量，另一方面是水解的操作条件。
钛液的水解是二氧化钛从液相（钛液）重新转变为固相的过程。
钛液具有普通离子溶液的性质，在PH 值＞0.5时便发生水解。
更重要的是，钛液具有胶体溶液的性质。
在游离酸很高的情况下，使其维持沸腾状态也会发生水解反应，这是我们制取一定应用性能和制品性能的水合二氧化钛的依据。
通过控制加热的速度，使钛液按照需要的水解速度发生水解反应，生成我们需要的水和二氧化钛粒子。
研究表明：在混合均匀，慢速加料，温和升温的条件下水解效果最好。
这一步它将可溶性硫酸氧钛在90℃时水解成不溶于水的偏态酸。
要获得所需粒度的高质量水解产物，必须严格控制钛液的亚铁离子和钛离子含量、加热速度等条件。
为控制水解速度、水解物的过滤洗涤性能和最终产品的细度，需要在水解时加入晶种。
偏态酸的沉淀时通过钛液沸腾几个小时的实现的。
在沉淀结束时有时需要加入一定的水来提高水解率，整个水解沉淀过程大概需要3-5个小时。
水解沉淀物过滤洗涤后，在原条件作用下用硫酸除去最后的废物。
钛白粉水解工段流程（如图2.1）图2.1 钛白粉水解 2.2 控制要点钛白粉生产在水解工段流程中的主要参数有：温度、压力、液位、流量。
表2.2 温度和压力的控制温度控制测量地点温度（℃）可溶性硫酸氧钛 水解 偏态酸 过滤洗涤 稀硫酸浸取水合二氧化钛料浆 晶体THI1903-150 L1G 40～70V1911黑钛液计量槽0～170V1910晶体制备器20～90V1901钛液预热器0～100压力控制测量地点压力（kPa）R1903A水解槽 1.6R1903B水解槽 1.6温度：V1911黑钛液计量槽温度，V1910晶体制备器温度，V1901钛液预热器温度，水解罐B的温度，水解罐蒸汽温度（TI-1905、TI-1906）。
压力：水解罐蒸汽压力（STII1901-150M1B-H，STII1909-100M1B-H，STII1908-100M1B-H），R1903AB水解槽钛液压力。
液位：V1911黑钛液计量槽，V1907缓冲罐V的液位，V1901钛液预热器的液位，R1903AB水解罐的液位，V1906AB偏钛酸贮槽的液位。
流量：水解罐蒸汽口（FIQ-1093、FIQ-1904），蒸汽总管流量。
3 控制方案的设计3.1 V1911黑钛液计量槽内钛液温度控制回路通过温度传感器检测黑钛液计量槽钛液温度，把检测的温度传给温度变送器。
将检测偏钛酸温度信号传送给温度控制器TIRS/1902。
用给定值与测量值相减得到偏差信号，温度控制器输出信号传给控制阀，控制阀的开闭以控制冷去水的流量，最终控制管道内偏钛酸的温度在0～170摄氏度。
如图3.1所示图3.1 钛液温度控制回路方框图控制对象：黑钛液计量槽。
控制变量：蒸汽流量。
被控变量：钛液温度。
3.2 V1910晶种制备器内钛液温度控制回路通过温度传感器检测晶体制备器的钛液温度，把检测的温度传给温度变送器。
将检测偏钛酸温度信号传送给温度控制器TIS/1903。
用给定值与测量值相减得到偏差信号，温度控制器输出信号传给控制阀，控制阀的开闭以控制冷去水的流量，最终控制管道内偏钛酸的温度在20～90摄氏度。
如图3.2所示温度控制器 控制阀 黑钛液计量槽 温度变送器钛液温度 干 扰 给定 偏差图3.2 钛液温度控制回路方框图控制对象：晶种制备器。
控制变量：蒸汽流量。
被控变量：钛液温度。
3.3 V1901钛液预热器内钛液温度控制回路通过温度传感器检测钛液预热器的钛液温度，把检测的温度传给温度变送器。
将检测偏钛酸温度信号传送给温度控制器TIRAS/1901。
用给定值与测量值相减得到偏差信号，温度控制器输出信号传给控制阀，控制阀的开闭以控制冷去水的流量，最终控制管道内偏钛酸的温度在0～100摄氏度。
如图3.3所示图3.3 钛液温度控制回路方框图控制对象：钛液预热器。
控制变量：蒸汽流量。
被控变量：钛液温度。
3.4 STII1901-150 M1B-H 管道内蒸汽压力控制回路通过压力传感器检测管道STII1901-150 L1G 内的蒸汽压力，把检测的压力传给压力给定 控制阀 温度控制器 晶体制备器 温度变送器偏差 干扰钛液温度给定 控制阀 温度控制器 钛液预热器温度变送器偏差 干扰钛液温度变送器。
将检测偏钛酸压力信号传送给压力控制器PICRA/1901。
用给定值与测量值相减得到偏差信号，压力控制器输出信号传给控制阀，控制阀的开闭以控制蒸汽的流量，最终控制水解槽内压力。
如图3.4所示图3.4 蒸汽压力控制回路方框图控制对象：水解槽。
控制变量：蒸汽流量。
被控变量：蒸汽压力。
3.5 STII1901-150 M1B-H 管道内蒸汽压力控制回路通过压力传感器检测管道STII1901-150 L1G 内的蒸汽压力，把检测的压力传给压力变送器。
将检测偏钛酸压力信号传送给压力控制器PICRA/1901。
用给定值与测量值相减得到偏差信号，压力控制器输出信号传给控制阀，控制阀的开闭以控制蒸汽的流量，最终控制水解槽内压力。
如图3.5所示图3.5 蒸汽压力控制回路方框图控制对象：水解槽。
控制变量：蒸汽流量。
被控变量：蒸汽压力。
给定 控制阀 压力控制器 管道 压力变送器偏差 干扰蒸汽压力给定 控制阀 压力控制器 管道压力变送器偏差 干扰蒸汽压力3.6 R1903B 水解槽内钛液压力控制回路通过压力传感器检测R1903B 水解槽内的压力，把检测的压力传给压力变送器。
将检测偏钛酸压力信号传送给压力控制器PICR/1902B 。
用给定值与测量值相减得到偏差信号，压力控制器输出信号传给控制阀，控制阀的开闭以控制蒸汽的流量，最终控制水解槽内压力在1.6kPa 左右。
如图3.6所示图3.6 蒸汽压力控制回路方框图控制对象：水解槽B 。
控制变量：蒸汽流量。
被控变量：蒸汽压力。
3.7 R1903A 水解槽内钛液压力控制回路通过压力传感器检测R1903A 水解槽内的压力，把检测的压力传给压力变送器。
将检测偏钛酸压力信号传送给压力控制器PICR/1902A 。
用给定值与测量值相减得到偏差信号，压力控制器输出信号传给控制阀，控制阀的开闭以控制蒸汽的流量，最终控制水解槽内压力在1.6kPa 左右。
如图3.7所示图3.7 钛液压力控制回路方框图给定 控制阀 压力控制器 水解槽A 压力变送器偏差 干扰钛液压力给定 控制阀 压力控制器 水解槽B 压力变送器偏差 干扰蒸汽压力控制对象：水解槽A。
控制变量：蒸汽流量。
被控变量：钛液压力。
4 仪表选型本课题主要使用的仪表类型为：热电阻，温度计，差压变送器，物位测量仪，压力表，减压阀，阀门定位器，气动薄膜调节阀等，电气阀门定位器，差压变送器，操作端安全栅，检测安全栅。
4.1 温度计的选型温度计选用原则：①满足对测温范围的要求；②满足对测温准确度的要求；③满足对指示、记录和报警及温度控制方面的要求；④满足对使用环境条件的要求；⑤在满足上述前提下选用价格低廉，坚固耐用，维修方便的仪表。
在水解过程中TiO2液体在石墨冷却器出口的温度需要控制，液体温度在0～200℃，要求可以现场检测直接测量出该液体温度，所以选择双金属温度计。
它适合测量中、低温的现场检测工业仪表，可用来直接测量气体、液体、和蒸汽的温度。