年产5万吨硫酸法钛白粉(金红石型)生产工艺设计

毕业设计

题目：年产5万吨硫酸法钛白粉（金红石型)生产

工艺设计

——沉降至水解工段英文题目：The Design of producing 50000t TiO2 per year

In Acid solution process

—Settlement to the hydrolysis process 姓名：

专业：化学工程与工艺

学号：

` 指导老师：黄

年产5万吨硫酸法钛白粉（金红石型）生产工艺设计

——沉降至水解工段

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

东华理工大学毕业设计（论文）ABSTRACT The Design of producing 50000t TiO2 per year in Acid solution

process

——— Settlement to the hydrolysis process

ABSTRACT

This design introduced the titanium dioxide powder nature, the use, the trend of development as well as methods of producing titanium dioxide. according to the comparison of these methods. finally determines to use the Acid solution process which is commonly used and its technology more mature.

The purpose of this design is to complete the design of producing 50000t TiO2 per year in Acid solution process which from Settlement to the hydrolysis process. which includes process design, material balance, equipment selection, the waste treatment in acid solution production , waste utilization of byproducts.

Keywords: titanium dioxide; sulfate; hydrolysis; process calculation

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 (3)

1.4 全球钛白的发展情况 (4)

1.4.1 国际钛白粉生产发展史 (4)

1.4.2 世界钛资源分布情况 (5)

1.5 国内钛白粉的发展情况 (6)

1.5.1 国内钛白粉生产发展史 (6)

1.5.2 我国钛矿的分布情况 (6)

1.5.3 国内钛白粉行业的发展前景 (7)

1.6 钛白粉生产工艺的比较及选择 (7)

1.7 国内外钛白粉的主要生产厂家 (8)

1.7.1 国外主要生产厂家 (8)

1.7.2 国内主要生产厂家 (9)

1.8 设计的目的及内容 (10)

第2章酸解法钛白粉生产工艺流程设计及主要工段介绍 (11)

2.1 反应原理 (11)

2.2 工艺流程方框图 (11)

2.3 主要工段介绍[12] (13)

2.3.1 酸解工段 (13)

2.3.2 浓缩工段 (14)

2.3.3 晶种的制备工段 (14)

2.3.4 水解工段 (15)

第3章酸解法生产钛白粉的工艺计算 (17)

3.1 物料衡算 (17)

计) (17)

3.1.1 原料计算(以生产1吨100 %TiO

2

3.1.3 结晶过程的物料衡算 (20)

3.1.4 过滤过程物料衡算 (21)

3.1.5 浓缩过程物料衡算 (22)

3.1.6 水解过程中的物料衡算 (22)

3.2 能量衡算(以生产1吨100 %TiO

计) (23)

2

第4章主要设备计算及选型 (26)

4.1 沉降池选型 (26)

4.2 蒸发器选型 (26)

4.3 水解罐选型 (26)

4.5 主要设备一览表 (26)

第5章污染物治理及废副产品的利用 (28)

5.1 废气的治理 (28)

5.2 废水的治理 (28)

5.3 废渣的处理 (29)

5.4 噪音及粉尘的处理 (29)

5.5 废副产品的利用 (30)

第6章车间布置说明 (31)

致谢 (32)

参考文献 (33)

附录 (34)

第1章概述

1.1钛白粉的性质

钛白粉的化学名称为二氧化钛，化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应。在自然界中二氧化钛有三种结晶：板钛型、锐钛和金红石型。板钛型属不稳定晶型，无工业利用价值；锐钛型(Anatase，简称A型）和金红石型(Rutile，简称R型）都具有稳定的晶格，是重要的白色颜料和瓷器釉料。与其他白色颜料相比，有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性，特别是没有毒性。在二氧化钛晶体结构中，一个钛粒子被六个氧粒子所包围，而四价钛粒子与二价氧粒子之间又有很强的结合力。这种晶体特性决定了二氧化钛具有较强的化学稳定性，微溶于碱和热硝酸，只有在长时间煮沸下才能完全溶于浓硫酸和氢氟酸。若没有还原剂存在，即使在1800 ℃的高温下也不与氯气作用。

二氧化钛不溶于水，对酸的作用很弱，只有在高温和长时间煮沸下才溶于氢氟酸和浓硫酸，能微溶于碱，与强碱或碱金属碳酸盐熔融可转化为微溶于酸的钛酸盐。以下是相关的反应式：

TiO2+6HF→H2TiF6+2H2O

TiO2+2H2SO4→Ti(SO4)2+2H2O

TiO2+H2SO4→TiSO4+H2O

TiO2+2KHSO4→ Ti(SO4)2+K2SO4+H2O

高温下，若有还原剂（如碳）存在，二氧化钛能被氯气氯化成四氯化钛。反应式如下：

TiO2+2C+2Cl4→ TiCl4+2CO

二氧化钛与金属钠反应，可生成Ti2O3、TiO和钛酸钠。在不同的条件下，二氧化钛与碳作用，分别生成Ti2O3和TiC,钛白粉为二氧化钛多晶型化合物，它有两种晶型：金红石型为细长成双的晶体，每个晶包的两个氧化钛分子以两个棱边相连，结构密度大，折射率高，遮盖性好；锐钛晶型为八面体结构，氧位于八面体的顶角，每个锐钛型晶包含有四个二氧化钛分子，与八个棱边相接，结构松，