硫酸法制钛白的工艺设计-2
【完整版】年产5万吨硫酸法钛白粉生产工艺设计实现可行性方案
【完整版】年产5万吨硫酸法钛白粉生产工艺设计实现可行性方案年产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)5.5 废副产品的利用 (47)第6章车间布置说明 (49)致谢 (50)参考文献 (51)附录 (52)。
硫酸法锐钛型钛白粉生产的工艺
硫酸法锐钛型钛白粉生产的工艺硫酸法锐钛型钛白粉生产的工艺简述：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。
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究竟。
由于这个反应是一个放热反应，最高温度可以达到250℃，因此必需采用高沸点的酸--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，还必需用过量的金属铁把定量的四价钛还原成三价钛。
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。
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方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。
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，然后将其分别除去。
硫酸法生产钛白粉反应方程式
工业生产分为硫酸法和氯化法。
硫酸法工艺繁杂:主要过程如下:【1】一般使用金红石矿TiO2进行纯化，第一步溶解生成钛氧硫酸盐:TiO2+H2SO4【浓度较高硫酸并且加热】=TiOSO4+H2O也有钛铁矿类似:2FeTiO3+6H2SO4(浓热)=Fe2(SO4)3+SO2↑+TiOSO4+6H2O【2】加水稀释，水解沉淀产生纯化的钛酸:TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4【3】高温分解得到钛白粉:H2TiO3=高温=H2O+TiO2钛白粉的生产方法有硫酸法和氯化法两种。
硫酸法是将钛铁矿经浓硫酸酸解成块状固相物，用酸性水浸取后得到钛液，经沉降除杂质、冷冻分离副产硫酸亚铁后，加晶种使硫酸氧钛分解生成偏钛酸。
经水洗达标后煅烧、粉碎而制得钛白粉。
反应方程式：H2SO4 + TiO2→TiOSO4 + H2OTi(SO4)2 + H2O→TiOSO4 + H2SO4TiOSO4 + H2O→H2TiO3↓+ H2SO4H2TiO3·SO3→TiO2+H2O+SO3↑操作方法如下。
硫酸法。
在圆锥形内衬两层瓷砖的酸解槽内。
按矿酸比1:1.5～1:1.7的比例（质量比，硫酸以100%计），使预调至工艺浓度为88%～90%硫酸与预粉碎至325目并掺混0.2%氧化锑的干燥的钛铁矿粉进行酸解反应。
酸解反应须将反应物预热至90℃以上才能发生。
在压缩空气搅拌下，随反应的进行，反应热增加，温度渐升至180～200℃发生激烈反应。
之后生成多孔状固相酸解反应产物。
降温后于55～65℃条件下，在沉淀罐中进行浸取。
向所得浸取液加入絮凝剂，用沉降法分离浸取液内悬浮的未分离物和机械杂质，所得浸取液中主要含有硫酸钛盐，但也含有很多二价及三价硫酸铁盐。
用加入铁屑的办法使三价铁还原，再冷冻至3～5℃。
可用冷冻盐水制冷装置、也可用真空绝热蒸发制冷装置使硫酸亚铁结晶析出，过滤除去副产硫酸亚铁，纯净的钛液经真空蒸发浓缩至190～210g TiO2/L溶液，在搅拌下送入水解反应器，加入在晶种罐中预先特制的晶种进行水解生成水合二氧化钛（即俗称的偏钛酸）。
钛白粉的生产工艺流程
钛白粉的生产工艺流程硫酸法生产锐钛型钛白粉生产中的硫酸其实是充当了一个载体，就是先把钛拿出来，经过除杂，然后再弄成钛。
氯化法钛白粉生产中的氯气也是这样。
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。
联产法硫酸法钛白
联产法硫酸法钛白
硫酸法钛白是一种广泛应用的白色颜料，主要用于涂料、塑料、造纸等行业。
其生产过程通常包括以下几个步骤：
1. 矿石准备：选用含钛矿石，如钛铁矿、金红石等，进行破碎、选矿等处理，以提高矿石品位。
2. 硫酸浸出：将矿石与硫酸反应，使钛矿物溶解在硫酸中，得到钛液。
3. 水解：将钛液加水稀释后，加入碱（如氢氧化钠）进行水解反应，生成水合二氧化钛沉淀。
4. 过滤和洗涤：将水合二氧化钛沉淀进行过滤，去除液体，然后用清水洗涤，以除去杂质。
5. 煅烧：将水合二氧化钛沉淀在高温下煅烧，使其脱水、晶型转变，得到二氧化钛颗粒。
6. 表面处理：根据需要，对二氧化钛颗粒进行表面处理，以改善其分散性、耐候性等性能。
7. 包装和储存：将二氧化钛成品进行包装，并存放在干燥、通风的地方。
硫酸法钛白生产过程中需要消耗大量的硫酸和能源，同时产生大量的废液、废渣等污染物，对环境造成一定的影响。
因此，在生产过程中需要采取有效的环保措施，减少污染物排放，保护环境。
需要注意的是，具体的生产工艺和参数可能因厂家和产品要求而有所不同。
以上内容仅为一般性描述，供参考。
如果你对硫酸法钛白的生产过程有更详细的问题，建议咨询相关专业人士或参考相关文献资料。
硫酸法钛白粉生产
行的准确性和稳定性。
产品质量控制
制定产品质量标准
根据市场需求和行业标准，制定 详细的产品质量标准。
过程质量检测
在生产过程中对产品进行抽样检测， 及时发现并处理不合格品。
产品出厂检验
对出厂产品进行全面的质量检验， 确保产品符合质量要求。
05
硫酸法钛白粉生产安全与环保
安全措施
严格遵守安全生产法规
定期进行安全检查
通过筛分设备将不同粒度的产物 进行分离，得到不同规格的钛白
粉产品。
对筛分后的产物进行包装和储存， 确保产品质量和稳定性。
04
硫酸法钛白粉生产质量控制
原料质量控制
严格筛选原料
确保使用高质量的钛矿、 硫酸等原料，避免使用低 品位或含有杂质的原料。
原料储存管理
建立严格的原料储存管理 制度，保持原料的干燥、 清洁，防止受潮、污染和 变质。
腐蚀。
沉析工序
将酸解液进行冷却，使硫酸氧钛和硫 酸氢铁在溶液中析出，形成沉析物。
沉析物经过滤、洗涤和干燥后得到钛 白粉的中间产品。
通过加入适量的水，调节溶液的浓度 和pH值，促进沉析物的形成。
过滤与洗涤工序
将沉析物通过过滤设备进行分 离，得到固体和液体两部分。
对固体部分进行洗涤，去除残 余的硫酸和硫酸盐等杂质。
特点
硫酸法钛白粉具有优异的耐候性 、耐腐蚀性、耐热性等性能，广 泛应用于涂料、塑料、造纸、油 墨等领域。
硫酸法钛白粉的生产流程
01
02
03
原料准备
选用优质钛矿作为原料， 经过破碎、磨细、除杂等 工序，制备成符合要求的 钛矿粉。
酸解
将钛矿粉与硫酸反应，生 成硫酸钛和二氧化钛混合 液。
硫酸法钛白粉生产
?钛白粉的性质 ? ?钛白粉各指标的含义及影响因素
?
?钛白粉的应用领域 ?
钛白粉的性质
? 钛白粉化学名二氧化钛，商用名钛白，分子式 TiO 2。 ? 二氧化钛是多晶型化合物，自然界中存在三种结晶形
态：金红石型（ R)，锐态型（ A）和板钛型。 ? 板钛型属斜方晶系，不稳定晶型，当加热高于650 ℃
流管进入钛液水封池，蒸汽则经 冷却水混合冷凝后通过气管排到 水封池流出系统外。
5. 钛液水解
制备方式：自生晶种和外加晶种
? 诱导热水解按一定的速度进行，保证制得的粒子大
小适当均匀，消除无规则结晶中心的影响；
? 能使水解速度加快，水解反应进行得较完全，得到
较高水解率和优良颜料性能；
? 浓缩交料 6大指标：
脱硫过程：
TiO 2·ySO 3 → TiO 2 + ySO 3 ↑
晶型转化过程： 经过脱水和脱硫后的二氧化钛，虽具有锐态的微晶结
构（粒径非常小的聚集体），因此仍属于不定型的，
需在高温区转化为固定晶型的二氧化钛。
主要控制参数：
要点：控制窑内的温度梯度，有合适的煅烧强度，保
证脱水脱硫晶型转化过程的充分进行；
/兰色特征.因此当一种颜色用 CIE
L*a*b* 表示时 ,
黑
L*代表明度值 ,
a* 代表红 /绿值,
b* 代表黄/兰值 .
2.遮盖力
? 遮盖力即不透明度，指当一件物体涂以某种涂料时涂
料中的颜料能遮盖被涂物体表面的底色的能力。
? 两种表示方法：每平方厘米被涂物体的表面积在达到
完全被遮盖时所需要用颜料的最低质量（ g/cm 2）。
7. 偏钛酸的漂白
水洗时间的延长，酸度降低，铁以氢氧化高铁形式 存在，无法通过延长水洗时间去除，必须进行漂白 转化为可溶性的亚铁，再经过二洗去除。漂白就是
钛白粉硫酸法生产工艺
钛白粉硫酸法生产工艺钛白粉硫酸法生产工艺简介钛白粉是一种重要的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、纸张等行业。
钛白粉的生产工艺有多种，其中硫酸法是目前应用最广泛的一种方法。
本文将介绍钛白粉硫酸法生产工艺的基本流程和主要步骤。
主要步骤1.原料准备–金红石矿石：作为主要原料，含有高浓度的二氧化钛。
–硫酸：用于溶解金红石矿石中的二氧化钛。
–氢氧化钠：用于调节溶液的酸碱度。
–氨水：用于沉淀和分离杂质。
2.矿石浸出–将金红石矿石研磨成适当大小的颗粒。
–将研磨后的矿石与硫酸混合，形成硫酸浸出液。
–将硫酸浸出液加热至一定温度，促进二氧化钛的溶解。
3.沉淀与分离–在溶液中加入氨水，使溶液中的杂质发生沉淀。
–将产生的沉淀与溶液分离，并经过过滤、洗涤等步骤，得到粗钛白粉。
4.钛白粉制备–将粗钛白粉进行精磨，获得细小颗粒的钛白粉。
–对细钛白粉进行物理或化学处理，提高其白度、分散性等性能。
5.粒度分级–将制备好的钛白粉按照粒度进行分类，以满足不同行业的需求。
–进行粒度分级的方法有离心分离、气流分级等。
6.包装与出货–对分级后的钛白粉进行包装，通常采用塑料袋或纸箱进行包装。
–进行质量检验后，将包装好的钛白粉运送至客户或仓储。
结论钛白粉硫酸法生产工艺是一种经过多年发展和改进的成熟工艺，其具有高效、稳定的特点。
通过适当的原料配比和精细的工艺控制，可以获得优质的钛白粉产品。
然而，在实际生产中仍然存在一些技术难题，如能源消耗、废水处理等。
因此，进一步提高工艺的环保性和能源利用率，将是未来钛白粉生产工艺改进的一个重要方向。
环保改进方向能源利用优化•通过改进加热设备和工艺流程，降低能源消耗。
•借助余热回收技术，提高能源利用效率。
•探索使用新型能源替代传统能源，如太阳能、风能等。
废水处理技术改进•引入先进的废水处理设备，提高废水处理效率。
•开发新型废水处理技术，减少对环境的影响。
•收集和回收废水中的有价值物质，实现资源化利用。
精细化控制与自动化•引入先进的控制系统和传感器，实现生产过程的精细化控制。
硫酸法生产钛白粉工艺流程
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1. 原料制备。
将钛精矿粉碎、预还原、磁选除杂。
钛白粉硫酸法生产工艺
钛白粉硫酸法生产工艺钛白粉是一种重要的白色颜料，被广泛用于涂料、塑料、纸张等行业。
钛白粉硫酸法生产工艺是制备钛白粉的一种主要方法。
本文将详细介绍钛白粉硫酸法的生产工艺。
一、原料准备钛白粉硫酸法的主要原料是钛酸和硫酸。
钛酸是一种无机化合物，通常使用钛矿石经过选矿、焙烧、酸浸等步骤制得。
硫酸则是从硫矿石制得。
此外，制备钛白粉还需要一些辅助材料，如稳定剂、助剂等。
二、钛酸的制备钛酸的制备是钛白粉硫酸法的第一步。
首先，将经过选矿和焙烧的钛矿石与浓硫酸混合，在高温下进行酸浸反应。
酸浸反应使得钛矿石中的钛元素与硫酸发生化学反应，生成钛酸溶液。
接下来，通过过滤、蒸发、结晶等步骤，将钛酸溶液中的杂质去除，得到纯净的钛酸。
三、钛酸的硫酸化钛酸的硫酸化是钛白粉硫酸法的核心步骤。
将纯净的钛酸与浓硫酸反应，生成硫酸钛。
这一步骤中，需要控制反应温度、反应时间和硫酸的浓度，以确保反应的高效率和产品的质量。
硫酸钛是钛白粉的前体物质。
四、硫酸钛的水解硫酸钛的水解是将硫酸钛转化为氧化钛的重要步骤。
将硫酸钛溶液加入稳定剂，并在高温下进行水解反应。
水解反应使得硫酸钛分解为氧化钛和硫酸，其中氧化钛是钛白粉的主要成分。
水解反应的条件和稳定剂的选择对于产品的质量有重要影响。
五、氧化钛的沉淀和煅烧水解后得到的氧化钛溶液需要进行沉淀和煅烧处理。
首先，通过调节pH值，使得氧化钛溶液中的氧化钛颗粒逐渐沉淀。
然后，将沉淀后的氧化钛过滤、洗涤，去除残留的盐酸和硫酸等杂质。
最后，将氧化钛颗粒进行煅烧处理，提高其结晶度和白度。
六、钛白粉的精炼和包装经过煅烧处理后得到的氧化钛即为钛白粉。
为了提高钛白粉的质量，还需要进行精炼处理。
精炼处理主要包括研磨、分级、磁选等步骤，以去除颗粒间的杂质和磁性物质。
最后，将精炼后的钛白粉进行包装，以便于运输和使用。
总结起来，钛白粉硫酸法生产工艺包括原料准备、钛酸的制备、钛酸的硫酸化、硫酸钛的水解、氧化钛的沉淀和煅烧、钛白粉的精炼和包装等步骤。
硫酸法钛白粉生产——实验室方案
FeTiO3+3H2SO4→FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O
FeTiO3+2H2SO4→FeSO4+TiOSO4+2H2O
浸取过程
Fe2O3+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
（3）将加入盐处理剂的偏钛酸放入恒温干燥箱中烘去大量水分，再放入马弗炉 中设置好升温曲线煅烧（升温曲线为 常温→200℃（保温 0.5h）→400℃（保温 0.5h） →700℃（保温 0.5h）→880℃（保温 2.5h）煅烧结束）。
（4）待煅烧结束冷去后取出备用。 注意事项 1. 钛渣酸解时应注意控制温度，防止酸渣反应过于剧烈；同时应注意放置在通风处
（1）按照有机反应冷凝回流的模型连接好反应装置，预热反应底水计钛液。 （2）将烧杯中的浓钛液加热到 96℃，向三口烧瓶中加入 25.7mL 去离子水，打 开冷凝管的冷却水并开启搅拌将底水加热至 96℃；控制加热强度使得水应比钛液先 升温到温度点。 （3）停止加热，通过滴管在 4min 内均匀的向三口烧瓶中加入 30mL 浓缩后的钛 液，注意观察加料过程中颜色的变化；加料完成后重新开始加热，余下的 70mL 钛液 控制在 8-9 min 内加完。 （4）待物料加热至沸腾，并记录好沸点温度情况，在试验太上用乳胶管滴 4 滴 去离子水形成一个水珠，第一沸点后 2 min 用乳胶滴管吸取少量钛液滴一滴到去离子 水水珠中，观察水滴是否浑浊；为发生变色则继续加热，每隔半分钟用此方法检验直 到发生变白。 （5）当出现变色即达到水解的“相配点”或是变灰点，关闭加热 30 min 后。 （6）30 min 后，重新开始加热，直到把浆料加热到第二次沸腾，记录下此刻的 温度，调节加热强度保持沸腾 3 h 后加入 5 mL 去离子水，0.1g 纤维搅拌 5 min 后 即可。
硫酸法生产钛白粉煅烧工艺解析
三、 煅 烧 温 度 与 煅 烧 强 度
种和用量 ， 不仅 可以相互补偿 ， 而且可 以获得 优 良而完 整的颜料性 能， 盐处理剂 中碳 酸钾 、 磷酸、 氧 化锌 二氧 化 钛溶 胶 的作 用 最 为
明 显。
煅烧温度 与煅烧 强度 是影 响煅 烧产 品质 量的主要 因素。煅烧
五盐处理剂及其他杂质对煅烧的影响由于二氧化钛颜料在煅烧时对煅烧温度煅烧时间十分敏感因此在严格控制煅烧温度和煅烧时间的同时调整盐处理剂的品种和用量不仅可以相互补偿而且可以获得优良而完整的颜料性能盐处理剂中碳酸钾磷酸氧化锌二氧化钛溶胶的作用最为明显
硫 酸 法 生 产 钛 白 粉 煅 烧 工 艺 解 析
在生产锐钛 型钛 白粉时 ， 经 常遇到 煅烧 落窑 品或经粉 碎成 钛
粉后 ， 表 面 层 在 日光 下 出 现 色 变 现 象 ， 由 白色 变 成 浅 灰 色 或 浅 黄
白度 、 消色力 、 遮 盖力 、 吸油量 、 晶型转化 、 粒 子大 小及 聚集程 度影 响很 大 ， 窑 尾温度影响 脱水 、 脱硫 的时 间 ， 也 影响 物料 的停 留时间 和煅烧强度 。温度梯 度的调整主要靠控制燃 烧室和窑 头的温度 以
及 时排 出 ， 但压 差过 大 ， 热量 损 失 大 ， 随尾 气带 走 的粉 尘也 较 多。
空 气 过 剩 的 比例 一 般 Ｉ ＞２ ０ ％ 。温 度 梯 度 指 回转 窑 窑 头 至 窑 尾 之 间 的 温度 梯 度 。窑 头 温 度 直 接 决 定 产 品 的煅 烧 强 度 ， 对 产 品的 ｐ Ｈ、
３ ０ ０ ℃ 区 间 。水 合 二 氧 化 钛 中 吸 附有 大 量 的 硫 酸 根 ， 需要通 过煅烧 和煅 烧 时 间 是提 高 产 品 质量 的基 本 保 证 。 除去 ， 一般脱硫温度 ５ ０ ０～ ８ ０ ０ ℃ 之 问 。 经 过 脱 水 和脱 硫 后 的 水 合 四、 煅 烧 气 氛 与 温 度 梯 度 二氧化钛 ， 随着在回转窑 内的转 动而位移 至粒 子成 长和 晶型转化 煅烧气 氛主要靠燃烧 时助燃 空气的 比例 由窑内的通 风情 况 以 的高温 区， 首先是原来不定 晶型 的水合 二氧化 钛转 变成锐 钛型 二 及 烟囱的拔 风状 况来 决定 。窑 内气 氛好 。烧 出来 产 品 白度 、 光 泽
常见的钛白粉的生产工艺流程
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。
硫酸法钛白粉生产工艺
硫酸法钛白粉生产工艺一、前置工序1. 原料准备：钛矿石（TiO2）是生产钛白粉的主要原料，需要进行筛分、破碎、干燥等预处理工作。
2. 硫酸制备：硫酸是生产过程中必须的化学品，需要进行制备。
常用的方法是采用硫磺和氧气反应制得浓硫酸（H2SO4）。
3. 氯化钠制备：氯化钠（NaCl）是生产过程中的辅助原料，需要进行制备。
二、主要工艺流程1. 钛矿石浸出：将经过预处理的钛矿石与浓硫酸混合，反应生成硫酸钛溶液。
该步骤需要加入适量水和控制反应温度，以保证反应顺利进行。
2. 过滤与洗涤：将得到的硫酸钛溶液通过过滤器进行固液分离，并用清水对固体进行洗涤，以去除杂质和余留的硫酸。
3. 氧化还原法：将洗涤后的固体在高温下与空气或氧气接触，使其发生氧化还原反应，生成钛白粉颜料。
该步骤需要控制温度、氧气流量和反应时间等参数。
4. 筛分与包装：将得到的钛白粉进行筛分，以去除粗颗粒和杂质。
然后按照规格进行包装，以便于储存和销售。
三、工艺优化1. 增加反应器容积：增加反应器容积可以提高生产效率和产量，但也会增加设备成本和能耗。
2. 优化氧化还原工艺：通过调整温度、氧气流量和反应时间等参数，可以提高钛白粉的质量和产量。
3. 循环利用废水：将洗涤过程中产生的废水进行处理，可回收其中的硫酸和钛元素，降低生产成本并减少环境污染。
四、安全措施1. 防护用品：操作人员需佩戴防护眼镜、手套、口罩等防护用品。
2. 废弃物处理：废弃物需分类存放，并按照规定进行安全处理。
3. 事故预防：对设备进行定期维护保养，并进行安全检查，以预防事故的发生。
五、环保措施1. 废气处理：将反应过程中产生的废气进行收集和处理，降低对环境的影响。
2. 废水处理：将洗涤过程中产生的废水进行处理，达到排放标准并回收其中的资源。
3. 节能减排：通过优化工艺流程和设备配置，降低能耗和废弃物产生量，实现节能减排。
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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，是由美国的国家铅业公司在1925年完成的。
1930麦克伦堡采用外加碱中和晶种，对硫酸盐水解法制备钛白的工艺作了又一次改革，接着硫酸法的工艺从各方面得到不少改进，更趋完善，促使钛白粉的成本不断降低而产品质量大幅度提高，远远超越了其它白色颜料，至1951年加拿大魅北克铁钛公司开始认高品位高钛渣为硫酸法钛白的颜料，为钛白生产减少了废副产品，并提供了新的原料路线。
钛白粉的初始生产几乎都是锐钛型的，金红石型被认为难以人工制造。
1930-1937 年,在捷克用晶种法水解钛的硫酸盐溶液及四氯化钛加热的加热方法首先制出了金红石型钛白粉，从1941年起美国组织了金红石型二氧化钛工业规模的生产，并向市场提供了产品。
七十多年来，硫酸生产钛白粉虽有成千上万的专利和改进，但其基本工艺仍未脱离1910年的雏形，钛白生产的工艺流程长，操作要求精细，生产技术繁杂，几乎要使用所有的化学单元设备，侧线手段要求多，建厂投资也很高，这是由于钛白粉的生产不仅要求化学纯度高，而且尚须具有确定的晶型，化学性质和其它应用性能。
上述特点使钛白粉工业目前仍集中在少数工业技术先进的国家内生产，其规模多在2-10万吨/年之间。
目前世界约有二十多个国家，五十多家公司，一百多家工厂生产钛白粉。
我国钛白粉生产始于50年代，70年代初南京油脂化工厂利用化工部涂料工业的研究所的技术，开始生产金红石型的钛白粉，为了综合利用我国攀枝花的矶钛磁铁矿资源，1981年化工部涂料工业研究所与化工部第三设计院和现江苏太白集团合作，在该厂进行的认攀矿为原料生产500吨涂料用金红石型硫酸法钛白粉中间试验，获得了用攀矿生产涂料用金红石型钛白粉的技术基础。
自70年代开放以来，钛白粉行业与国外同行接触频繁，发现我国钛白粉生产与国外差距很大。
因此引进先进技术以加快提高我国钛白粉生产工业水平，至V 80年代初，全国约有30多家钛白粉生产单位。
2.2世界钛白粉产品设计意义二氧化钛(或称钛白粉)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、金红石制取，也可用钛渣制取。
钛白粉生产工艺有两种：即硫酸盐工艺和氯化物工艺，硫酸盐法的技术比氯化法更完善。
2.3厂址选择的原则由于硫酸法生产钛白粉所产生的废水、废气、废渣对化境污染严重，且需水、矿量大，在厂址选择是应遵循以下原则：(1)厂址应选在原料，燃料供应和产品销售便利的地区，并在存储，机修，公用工程和生活设施等方面具有良好协作条件的地区。
（2）厂址应靠近水量充足和水质良好矿水源区。
（3）应有便利交通条件，最好靠近铁路和河流。
（4）选厂址应注意当地自然环境条件，并对提产后对环境可能造成的影响做出评估，生产区和生活区应同时确定。
（5）厂址不占或少占耕地，自然地形应有利于厂房和管路的布置、交通联系和场地排水。
2.4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。
2.5车间组成与配置硫酸法钛白粉厂的主要车间有酸解车间、水解车间、焙烧车间、后处理车间和综合回收车间。
硫酸贮库要单独布置，与生产厂房保持一定的距离，满足安全技术规程的要求。
后处理车间布置在厂区的上风向，防止废气污染产品。
副产品回收和“三废”处理可以集中布置。
第三章工艺叙述3.1钛白粉的生产工艺流程（1）原矿准备钛精矿一般粒度比较粗，比表面积较小，酸解时与硫酸接触面积小，不易被硫酸有效地分解。
因此，在使用前必须将其磨细，以增加反应接触面，使酸解反应能够正常进行。
参加酸解反应的矿粉不仅必须达到一定的细度，而且粒度分布要求窄而均匀，这样才能得到较高的酸解率，得到符合工艺要求的硫酸钛液。
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。
一般矿粉细度要求为：325目筛余W 1.5%。
（2）酸解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。
（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。
经过水洗而仍残留在水合二氧化钛中的最后一部分杂质（高铁为主），则以漂洗来除去，即在酸性条件下以还原剂将不溶的高铁还原为可溶性的亚铁，再进行二次水洗。
（7）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，可防止煅烧物料烧结，隐蔽杂质元素的显色，使煅烧产品颗粒松软，色泽洁白等。
（8）煅烧回转窑是目前最广泛采用的煅烧设备。
盐处理后的偏钛酸在回转窑中经高温脱水、脱硫及晶型转化等过程，得到具有颜料性能的钛白粉。
在煅烧阶段，随着S03和酸雾的排除，不可避免要夹带一些细微的TiO2粒子，缕缕烟气明显可见。
因此，工厂必须设有回收Ti02粒子、除尘和除酸雾的装置，以使煅烧尾气处理后排放。
（9）后处理二氧化钛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。
后处理包括分级，无机和有机表面包膜处理，过滤，干燥、超微粉碎和计量包装等，从而获得表面性质好，分散性高的二氧化钛成品。
3.2 硫酸法生产锐钛型钛白粉的工艺流程简图图（一）硫酸法生产锐钛型钛白粉的工艺流程框图3.酸解的基本原理钛铁矿与硫酸的反应非常缓慢，在常温下几乎不发生变化。
反应，往往需要加热，引导反应的开始。
如以偏钛酸亚铁 FeTiO s 代表钛铁矿的 主要成份，则酸解反应中的主反应:分散为了促进这个FeTiQ+3H2SQ——鼻Ti（S04）2+FeSG+3H2OFeTiO3+2HS@——》TiOSO+FeSO+2HOFeO3+3HSQ_______ 鼻Fe2（SO4）3+3H2O从这些反应式看，反应结果得到的是（正）硫酸钛Ti（S0 4）2硫酸氧钛TiOSO, 硫酸亚铁FeSO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+H2 O——、TiOSQ+HSO酸解后生成的硫酸钛Ti（SO4）2和硫酸氧钛TiOSO之间的比例由酸解条件而定。
从方程式中可以看出，生成硫酸钛每一份需要二份硫酸，而生成硫酸氧钛每一份只需要一份硫酸。
3.4原料及产品的技术条件原料钛铁矿成分（攀矿）组分TiO2FeO Fe2O3 MgO SiO2Al2O3组成50% 34% 13 % 1% 1% 1 %表2 原料钛铁矿成分（攀矿）2•钛白粉成品的质量指标表3 钛白粉成品的质量指标项目一级合格白度（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）26 2845 mm筛条（不大于称样）0.1 0.3水溶性盐（不大于称样）0.5 0.6水悬浮液ph值 6.5-8.5 6.0-8.5105C＜挥发水分（不大于称样）0.5 0.53.5水解工段的基本原理钛液的水解属盐类水解，但又与一般盐类的水解有所不同，它没有一个固定的pH值,只要在稀释或者加热的条件下它即能水解而析出氢氧化钛的水合物沉淀。