碳酸钙基复合钛白制备过程工艺参数优化试验研究(攀枝花钒钛)
邹建新教授简历
邹建新教授简历邹建新，攀枝花学院教授，国内钒钛领域学者。
长期从事生产、科研、管理、教学工作。
男，汉族，1968年12月生，四川眉山人，教授，高级工程师，硕士生导师，中共党员，1990年毕业于东北大学冶金物理化学专业，获工学学士学位，2000年毕业于清华大学材料学专业，获材料工程硕士学位。
1990年7月到2003年2月在攀钢集团公司工作，2003年3月开始在攀枝花学院任教。
攀枝花学院学科带头人，攀枝花市学术和技术带头人，全国首届青年创新创效奖获得者（2002年），四川省十大杰出青年岗位能手（2000年），曾任材料工程学院副院长，兼任材料科学实验教学省级示范中心主任，现任资环工程学院副院长。
20余年的企业生产与高校工作中，积累了较丰富的经验，先后发表论文80余篇，参与工程项目建设10余项，出版专著（教材）6部，完成（在研）省市及企业科研课题20余项，申报专利12项（第一发明人9项），获得授权专利6项（第一发明人5项），完成（在研）省校级教改项目8项，获得省级教育教学成果奖3项，先后牵头组建了材料科学与工程、材料成型及控制工程、冶金工程、矿物加工工程、金属材料工程、化学分析与检验等专业的课程标准体系和实验条件保障体系。
中文名：邹建新；外文名：Zou Jianxin；国籍：中国：民族：汉族出生日期：1968年12月；职业：教授；毕业院校：清华大学主要成就：国内钒钛领域学者；代表作品：《钒钛产品生产工艺与设备》；《钒钛物理化学》。
性别：男邹建新，攀枝花学院教授，国内钒钛领域学者。
长期从事钒钛行业生产、科研、管理、教学方面工作近30年。
教育背景①1986.09- 1990.07：东北大学，冶金物理化学专业，本科。
②1997.07- 2000.06：清华大学，材料学专业，工程硕士。
③2002.03-2002.06：复旦大学，工商管理专业，MBA。
①1990.07– 1991.07：攀钢机制公司，技术员。
②1991.08 – 1997.07：攀钢矿业公司矿研院、科技处、计划处、规划处、白马矿筹备处，助理工程师，工程师。
碳酸钙基复合钛白制备研究
卜 歪 噩 ＋夏 钛 浆 一 ］ 医 墓卜 匮 垂ｉ 白料圈
互 盟 金亚 整
用 温度计 测 量 反应 液 的 温 度 ， 反 应 液 ｐ 值 到 ７ 待 Ｈ 时 且不 变 ， 应 结束 ， 录对应 的反 应时 间 。用 激光 反 记 粒 度分析 仪 对不 同 Ｃ （ ａ ｏＨ）初 始 浓 度所 制 得 的复 ｚ 合 钛 白样 品 进 行 检 测 ， 量 粒 径 及 分 布 ， 究 Ｃ 测 研 ａ
２ 实 验
２ １ 药剂与仪器设备 ．
实验所用药 品为锐钛型钛 白、 生石灰 （ ａ Ｃ Ｏ含 量 ９ ）浓硫 酸 （ ８ ， Ｏ 、 ９ 工业 纯） Ｃ ５ ， Ｏ 气体 （ 工业 纯） 。实验所用仪器设备为电子天平 、 玻璃转子流量 计 、 Ｆ一． 型高速离心分散机 、 一 增力型精密电 Ｇ Ｊ０４ Ｊ１ Ｊ
１ｍ ｎ ｐ 试纸检测反应液 的 ｐ 值， ０ ｉ用 Ｈ Ｈ 并用 温度
计测量反应液的温度， 待反应液 ｐ 值到 ７时且不 Ｈ 变， 反应结束。研究 Ｃ ２ ｏ 气体流量与反应总时间的 关系， 反应液 ｐ Ｈ值随反应 时间的变化关 系， 反应液 温度随反应时间的变化关系。通过实验确定最佳的
晶型控 制剂 硫 酸加人 量 按 同一 比例 计算 （ 酸／ ａ 硫 Ｃ Ｏ
个稳定 的值［ 。Ｃ ｚ ６ Ｏ 气体流量 为 ５ Ｌ ｈ时， ］ ０／ 因为气 体流量小 ， 传质反应慢 ， 不是很激烈 ， 整个反应过程
的温度 最低 。
＾
一１０ 摩尔 比）进行碳化反应实验。反应过程中 ． ｇ（ ） 每隔 ５ ０ ｎ ｐ —１ｍｉ用 Ｈ试纸检测反应液 的 ｐ Ｈ值 ， 并
浅谈钛白粉生产工艺优化与设备改进
浅谈钛白粉生产工艺优化与设备改进钛白粉是一种广泛应用于化工、塑料、橡胶、造纸、涂料等行业的重要白色颜料，生产成本的影响因素很多，钛白粉生产工艺优化与设备改进是生产过程中提高效率、降低成本的关键。
钛白粉生产工艺主要包括硫酸法、氯化法、钛铁矿氧化还原法等，其中硫酸法是目前最为广泛采用的生产工艺。
钛白粉生产工艺中的主要环节包括钛石矿采选、焙烧、硫酸化、水解等步骤，各个环节都需要优化改进，以提高产品质量和降低成本。
钛石矿采选是钛白粉生产工艺的首要环节，钛石矿的品质、粒度分布等决定了钛白粉的品质。
优化钛石矿选采过程中的矿石破碎、筛分、浮选等步骤，可以使钛石矿的品质更加稳定，提高钛白粉的质量和产量。
钛石矿经过破碎、筛分后进行焙烧，焙烧温度和时间的控制对钛白粉的粒度分布、颜色和热稳定性等具有直接影响，而过高过低都会对钛白粉品质产生不良影响，因此需要通过调整焙烧温度、时间、透气性等参数，优化焙烧过程。
在硫酸化过程中，硫酸的用量、浓度、热能的接收与排放等因素都会影响硫酸化反应的速率和钛白粉质量，因此可以通过优化溶解硫酸、控制搅拌速度等，减少硫酸的用量，从而节约生产成本。
水解过程是生产粉状钛白粉的最后一个步骤，水解反应的速率直接影响产品的产量和品质。
在水解过程中，可通过优化反应温度、时间和压力、搅拌速度等因素，控制水解反应的速率，达到提高产量和产品质量的效果。
除了工艺优化之外，设备改进也是降低生产成本和提高产品质量的重要途径。
钛白粉生产设备中主要包括矿石破碎机、螺旋输送机、旋转窑、反应器等，其中，旋转窑、反应器等设备占据了很大一部分生产成本。
可以采用流化床、移动床等新型装置取代传统设备，可达到更好的效果。
例如，流化床焙烧设备对筛网磨损小，回收率高，运行稳定等优势，相对地降低了生产成本。
同时，对原有设备的维护和升级也对生产效率和质量有着明显的提高作用。
总之，钛白粉生产工艺优化和设备改进能够提高产品质量，增加产能，降低生产成本，提高企业的竞争力，同时，也减小了生产过程对环境的污染，实现了可持续发展。
攀枝花钛精矿制取高品位氯化渣探讨
攀枝花钛精矿制取高品位氯化渣探讨
叶良军
【期刊名称】《钛工业进展》
【年(卷),期】2004(021)001
【摘要】探讨了从攀枝花钛精矿制取高品位氯化钛渣的几条途径的可行性和适应性.
【总页数】3页(P40-42)
【作者】叶良军
【作者单位】攀枝花钢铁集团公司钛业公司,四川,攀枝花,617063
【正文语种】中文
【中图分类】P62
【相关文献】
1.攀枝花钒钛磁铁矿钛的赋存状态及铁精矿稳钛降钛措施探讨 [J], 吴明望;任新春
2.攀枝花钛精矿制取富钛料补充试验研究 [J], 余伟
3.攀枝花钛精矿回转窑还原制取富钛料试验 [J], 潘代均;谢明星;等
4.用攀枝花钛精矿制取高品位富钛料的途径 [J], 邓国珠;王雪飞
5.攀枝花钛精矿制取电焊条用还原钛铁矿粉的研究 [J], 何安西;梁雪平
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2011年攀枝花学院学生创新实验申请表
纯净偏钛酸 →强力分散 →表面处理 →水洗 →盐处理 →煅烧 →气流粉碎 →成品 钛白 图 2 硫酸法钛白生产新工艺流程
创新点： 将包膜工序由煅烧工序后移至盐处理工序前，取消了干磨工序、打浆工序、干燥脱水 工序和湿磨工序等四道工序，使得能耗成本大大降低，节省了设备投资，减少了废水排放。
所需仪器设备： 需要的碳化反应装置、砂磨机、天平、化玻仪器、高速分散机、抽滤机、干燥箱、 白度仪、气流粉碎机、色彩色差仪等基本具备。
分散剂 ↓
无机处理剂 ↓
纯净偏钛酸 →盐处理 →煅烧 →干磨 →打浆分散 →湿磨分级 →表面处理 有机处理剂 ↓ →水洗过滤 →干燥 →气流粉碎 →成品钛白 图 1 传统硫酸法钛白生产工艺流程 本项目拟采取的硫酸法钛白生产工艺流程为： 偏钛酸工序以前的工艺与传统流程相同， 从偏钛酸工序以后开始，纯净的偏钛酸经强力分散，直接进行表面包膜处理，再通过水洗 除去包膜时留下的酸碱盐，然后进入回转窑煅烧，出窑后进行气流粉碎，即可得到最终产 品。新工艺流程如图 2 所示。 分散剂 ↓ 无机处理剂 ↓ 有机处理剂 ↓
钒钛催化剂制备工艺参数对其表面结构与催化性能的影响
钒钛催化剂制备工艺参数对其表面结构与催化性能的影响唐爱东;向辉;王朵;何曦;杨华明;柯轲【摘要】The effect of preparation processes of the vanadium-titanium catalyst such as vanadium content, calcination time, additive and numberof impregnation times on the catalyst's surface structure and property for catalytic combustion of o-dichlorobenzene were investigated. The catalyst was characterized by means of diffuse reflectance UV spectroscopy (DRUVS), X-ray diffraction spectrum (XRD) and the BET technique. The results show that the active sites on the surface of the catalyst increasewith the increase in V loading and the catalytic performance is enhanced. Prolonging calcination time results in the aggregation of vanadium species and a decrease in the specific surface area, yet is beneficial to producing oligomeric active vanadium and hence improving the catalytic performance. Both tungstic oxide additive and multiple impregnation method are beneficial to generating well dispersed active vanadium and inhibiting the aggregation and polymerization of surface vanadium. Further results of DRUV indicate that monomer and oligomeric vanadate are the active sites of the VOX/ TiO2 catalyst and polymeric vanadium hasa negative effect on the catalytic decomposition of o-dichlorobenzene.%研究V2 O5/TiO2催化剂的制备工艺,如载钒量、煅烧时间、助催化剂和浸渍次数等,对催化剂表面结构及催化分解气相邻二氯苯的影响.采用漫反射紫外光谱(DRUVS)、X射线衍射(XRD)、BET等方法对催化剂进行表征.结果表明,随着载钒量的增大,催化剂表面活性物质含量增多,催化性能增强；延长煅烧时间会导致催化剂的团聚增加、比表面积减少,但有利于催化剂表面生成低聚态活性钒和V4+,从而提高其催化活性；添加助催化剂WO3和采用多次浸渍均能抑制活性钒的团聚,促进表面低聚态活性钒的分散；单聚和低聚钒酸盐是VOx/TiO2催化剂的活性物质,而高聚钒对催化分解气相邻二氯苯有抑制作用.【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(034)006【总页数】6页(P440-445)【关键词】钒钛催化剂;制备工艺;催化燃烧;邻二氯苯【作者】唐爱东;向辉;王朵;何曦;杨华明;柯轲【作者单位】中南大学化学化工学院湖南长沙 410083;中南大学化学化工学院湖南长沙 410083;中南大学化学化工学院湖南长沙 410083;中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙 410083;中南大学资源加工与生物工程学院湖南长沙410083;中南大学化学化工学院湖南长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TQ032.41工业烟气中含有少量剧毒的二噁英类物质，未经处理排放到大气中将对人类健康与生活环境造成严重危害。
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碳酸钙基复合钛白制备过程工艺参数优化试验研究何亚梅，邹建新摘要：在CO2气体浓度和晶型控制剂H2SO4加入量不变的条件下，采用间歇鼓泡碳化法制备碳酸钙基复合钛白，研究了Ca(OH)2初始浓度、CO2气体流量的优化参数。
结果表明：TiO2颗粒比较稳定地镶嵌在碳酸钙基体上，随反应时间的进行，pH值逐渐由13下降到7左右，随CO2气体流量增加，反应总时间减少；随Ca(OH)2初始浓度增加，反应总时间增加，复合钛白平均粒径增大，最佳Ca(OH)2初始浓度为10.5%～12%。
关键词：碳酸钙；复合钛白；碳化反应；粒度1 前言碳酸钙基复合钛白的生产，主要是在轻钙生产工艺基础上，用CO2不完全碳酸化后得到主体碳酸钙沉淀，加入TiO2颗粒镶嵌于碳酸钙颗粒表层，通过脱水、干燥、破碎和分级得到复合钛白产品。
碳酸钙基复合钛白跟普通CaC03相比，表现出许多优异性能，使得它赋予产品某些特殊性能，如白度、耐候性、补强性、等，现已开始从实验室走向产业化，成为一种重要的功能材料，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨、造纸等行业。
国外对碳酸钙基复合钛白的制备十分重视，但到目前为止，碳酸钙基复合钛白合成的基础性研究还不够完善，本研究在实验室采用间歇鼓泡碳化法制备碳酸钙基复合钛白，跟踪整个反应过程，获得了pH值、反应液温度、CO2气体流量等参数与反应时间的关系以及Ca(OH)2浓度与反应时间和碳酸钙基复合钛白粒径的关系，这对工业生产有一定的指导意义[1，5]。
2试验2.1药剂与仪器设备试验所用药品为锐钛型钛白、生石灰（CaO含量90%）、浓硫酸（98%，工业纯），CO2气体（工业纯）。
实验所用仪器设备为电子天平、玻璃转子流量计、GFJ-0.4型高速离心分散机、JJ-1增力型精密电动搅拌机、内冷式碳化反应釜、SHB-111T循环水式多用真空泵、电热鼓风恒温干燥箱、超音速气流粉碎机、激光粒度分析仪（英国MALVERN公司）等。
2.2 试验流程在Ca(OH)2浆液中通入CO2气体，不断测定溶液pH值，在pH值约为6-6.5时，加入碳酸钙质量的20%（wt%）的锐钛型TiO2颗粒，此后继续通入CO2气体，直到反应溶液pH值稳定在7左右。
陈化一定时间，得到碳酸钙基复合钛白。
试验工艺流程如图1所示。
CaOTiO2复合TiO2颜料←干燥←洗涤←图1 碳酸钙基复合钛白制备试验流程2.3 试验过程2.3.1 CO2气体流量对复合钛白制备工艺的影响采用相同的氢氧化钙初始浓度（12.3%）、不同的CO2气体的流量（50 l/h、100 l/h、150 l/h、200 l/h）进行碳化反应实验。
反应过程中每隔5-10min用pH试纸检测反应液的pH值，并用温度计测量反应液的温度，在pH值为6-6.5时加入经过砂磨机细磨后的TiO2颗粒浆液，待反应液pH值到7时且不变，反应结束。
研究CO2气体流量与反应总时间的关系，反应液pH值随反应时间的变化关系，反应液温度随反应时间的变化关系。
通过实验确定最佳的CO2气体的流量。
2.3.2 Ca(OH)2初始浓度对复合钛白制备工艺的影响采用相同的CO2气体流量（150 l/h）、不同Ca(OH)2初始浓度（10.5%、11.5%、12.5%、13.5%）、晶型控制剂硫酸加入量按同一比例计算（硫酸/CaO=1.0%（摩尔比））进行碳化反应实验。
反应过程中每隔5-10min用pH试纸检测反应液的pH值，并用温度计测量反应液的温度，在pH值为6-6.5时加入经过砂磨机细磨后的TiO2颗粒浆液，待反应液pH值到7时且不变，反应结束，记录对应的反应时间。
用激光粒度分析仪对不同Ca(OH)2初始浓度所制得的复合钛白样品进行检测，测量粒径及分布，研究Ca(OH)2的浓度与反应总时间及碳酸钙基复合钛白平均粒径的关系。
3 结果与讨论3.1 pH值和反应液温度与反应时间的关系在碳化反应过程中不断测定pH 值和反应液温度， pH 值及反应液温度与反应时间的关系见图2和图3。
图2 pH 值随反应时间的变化关系图3 反应液温度随反应时间变化关系由图2和图3可知，pH 值及温度随反应时间变化关系有同一规律：反应开始pH 变化明显，在反应开始后中间一段时间内，系统的pH 值基本保持恒定，表明此时区内Ca(OH)2大大过量。
溶解了的Ca(OH)2可以提供足够的OH -，以致于与CO 2反应后仍保持稳定的浓度。
此区段内过程由CO 2的传递过程控制，反应了约80%的时间后，由于Ca(OH)2的消耗，悬浮的固体Ca(OH)2储备量不足，使液相中Ca(OH)2浓度降低，不足以提供足量的Ca 2+ 及OH -，使pH 值明显降低，表现为过程由固体Ca(OH)2 的溶解控制[3～5]。
反应开始温度接近室温，随后温度缓慢增加，反应达到最激烈的时候，即Ca(OH)2与CO 2传质反应最强烈的时候，温度达到最1516171819202122232425262728293031320102030405060708090100110120130反应时间/min 反应液温度/℃高，由于反应程度降低和碳化反应釜中冷却水的作用，温度又有所下降，但下降不多，最后趋于一个稳定的值[6]。
CO2气体流量为50l/h时，因为气体流量小，传质反应慢，不是很激烈，整个反应过程的温度最低。
CO2气体流量与反应总时间的关系见图4。
图4 CO2气体流量与反应总时间的关系由图4可知，随着CO2气体流量的增加,在50l/h～100l/h流量范围内，反应到达终点所需的时间下降得很快，但当气体流量超过此范围后，随着气体流量的增加，反应到达终点所需的时间几乎不变。
当气体流量较小时，Ca(OH)2悬浮液中的气含量较小，单位体积悬浮液的接触面积也较小，宏观上CO2的传递速率不高。
当气体流量增加时，必导致气含量和气液接触面积的增加，CO2由气相到液相的传递速率加快，宏观上就表现为反应到达终点所需的时间下降得很快。
但当气量增加到一定值时，气液相接触面积基本不变，再增加气体流量，气体的搅动只能使气膜阻力稍有下降，因此，反应到达终点所需的时间基本不变[7-8]。
在反应末期，钛白颗粒镶嵌于碳酸钙颗粒上面时，由于存在大量空隙，碳化反应参数基本不受影响。
3.2 Ca(OH)2初始浓度对反应总时间和平均粒径的影响3.2.1 Ca(OH)2初始浓度与反应总时间的关系Ca(OH)2初始浓度与反应总时间的关系如图5所示。
由图5可知随着Ca(0H)2初始浓度的增加，反应到达终点的时间呈线性关系增加。
当Ca(0H)2浓度增加时，反应体系的稠度和粘度大大增加，体系的流体力学性质有质的改变，有两个原因导致了反应速率的减慢：①混合气已不能形成均匀一致的小气泡了，气泡数目变少，体积变大，气液接触界面下降；②由于体系粘度的增加，CO2(aq)、OH- 、HCO3-、CO32-、Ca2+ 等在液相中的传递速率明显下降，液相主体不能混合均匀，传质阻力主要存在于液膜中，而且相当部分存在于液相主体中。
宏观上反映为：反应到达终点的时间随Ca(OH)2浓度的增加而增加[8]。
图5 Ca(OH)2初始浓度与反应总时间的关系3.2.1 Ca(OH)2初始浓度与平均粒径的关系图6 Ca(0H)2初始浓度与碳酸钙基复合钛白平均粒径的关系Ca(OH)2初始浓度与平均粒径的关系如图6所示。
由图6的结果分析可以得知Ca(0H)2的初始浓度越低，碳化得到的碳酸钙基复合钛白颗粒粒径越小。
Ca(0H)2初始浓度的增大，不仅使碳化反应时间延长，晶核生长时间增加，而且由于其体系粘度明显增大，碳化过程之中出现凝胶化现象较严重，而且持续时间长阻碍了晶核粒子的运动，为粒子的凝聚提供了条件，从而使产物粒子变大；此外，Ca(0H)2浓度高，在反应过程中的粒子碰撞加剧，这也会影响新生成的碳酸钙晶体的稳定性，也使得碳酸钙基复合钛白晶粒较大。
Ca(0H)2初始浓度的最优化值是10.5%～12%，在此浓度范围内碳酸钙基复合钛白的平均粒径最小，Ca(0H)2初始浓度超过12.5%时碳酸钙基复合钛白的粒径急剧增大，复合钛白产品的档次很低，因此不能应用到工业生产。
4 结论（1）当Ca(0H)2初始浓度不变（12.3%），CO2气体流量分别为（50 l/h、100 l/h、150 l/h、200 l/h）时，pH值和反应液温度随碳化反应时间的变化具有同一规律：pH值随反应时间的增加呈下降趋势，在中间80%左右的时间pH基本保持恒定，快到反应终点时快速下降，当pH值下降到7左右时，尽管钛白颗粒镶嵌于碳酸钙颗粒表面，但随反应进行pH值不再变化，反应结束；反应液温度开始为室温，随反应进行逐渐升高，反应达最激烈时，温度达到最高，随后又缓慢下降，最后稳定在一个值直到结束。
反应时间随CO2气体流量的增加而减小，尽管钛白颗粒镶嵌于碳酸钙颗粒表面，但当流量增加到150l/h，仍随流量继续增加，反应到终点的时间基本不变，确定150 l/h为最优化CO2流量。
（2）当CO2气体流量取优化值150 l/h时，采用不同Ca(OH)2初始浓度（10.5%、11.5%、12.5%、13.5%）制备碳酸钙基复合钛白，反应到达终点的时间随Ca(OH)2浓度的增加而增加。
当Ca(OH)2浓度为10.5%～12%时，复合钛白样品的粒径是Ca(OH)2浓度取不同值时的最小值。
所以，10.5%～12%为最佳Ca(OH)2浓度。
（3）当钛白颗粒加量为碳酸钙质量20%左右时，碳酸钙基复合钛白制备的主要优化工艺参数与轻钙制备基本相同。
参考文献：[1] 胡庆福，胡晓波，刘宝树．纳米级碳酸钙制备及其应用[J] ．非金属矿，2000，23（4）：24-26．[2] 郑岚，卫志贤，刘荣杰．立方形超细碳酸钙的制备研究[J] ．无机盐工业，1998,30（6）：5-7．[3] 姚超，俞志敏．超细碳酸钙制备的研究[J] ．无机盐工业，2000，32（1）：3-5．[4] Wen Y，Xiang L，Jin Y．Synthesis of plate—like calcium carbonate via carbonation Youte[J]．Materials Letters，2003，57(2)：2565—2571．[5] 肖品东．纳米沉淀碳酸钙工业化技术[M] ．化学工业出版社，2004：131-134．。