有色金属冶金学钛冶金
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
正钛酸可以通过硫酸或盐酸的二氧化钛溶液与 碱金属氢氧化物或碳酸盐反应，然后在常温下 干燥产物而制得，也可以通过在大量水中水解 TiCl4而制备或者通过钛粉与沸腾水的反应来制 备。
有色金属冶金学钛冶金
偏钛酸
偏钛酸呈白色，加热变黄。偏钛酸不溶于水、 稀酸、碱溶液中，但能够溶于热的浓硫酸中。 偏钛酸是硫酸法钛白生产过程中的重要中间产 品，通过偏钛酸脱水而成二氧化钛，开始脱水 温 度 为 200℃ ， 工 业 生 产 的 实 际 煅 烧 温 度 为 850~1000℃。 偏钛酸可以用金属钛与40%的硝酸反应生成 偏钛酸和一氧化氮来制备，也可以通过金属钛 与氨中的过氧化氢反应制备，还可以通过TiCl4、 Ti(SO4)2、TiOSO4的水解或正钛酸的真空干 燥来制备
钛液净化： Fe2(SO4)3 + Fe == 3FeSO4
水解沉淀： TiOSO4 + H2O ==H2TiO3↓+H2SO4
高燥煅烧：
H2TiO3 ==TiO2+ H2O↑
10H2TiO3•SO3 ==10TiO2 +10H2O↑ +SO3↑
钛冶金（二）
——钛白粉（TiO2）的生产
有色金属冶金学钛冶金
概述
二氧化钛（俗称钛白）自1916年在挪威 建成第一家工业生产厂以来，它作为一种 大宗的无机精细化工产品，以其优异的物 理、化学、光学和颜色性能，加上技术的 不断进步，已大量用于涂料、塑料、橡胶、 造纸、油墨、化纤、搪瓷、陶瓷、电子、 冶金等工业，现仍处于成长稳定期，生产 方法有氧化法和硫酸法。
有色金属冶金学钛冶金
钛白粉的生产方法
硫酸法、氯化法
有色金属冶金学钛冶金
硫酸法钛白生产 ——生产原理
基本原理：使原料钛铁矿或高钛渣中的 钛与浓硫酸反应生成硫酸氧钛（TiOSO4 酸性条件下可溶于水）溶液，该溶液经 过净化、除杂质以后，控制溶液的PH值， 加晶种使硫酸氧钛进行水解成为偏钛酸 (H2TiO3)沉淀，然后将偏钛酸进行煅烧、 表面处理得到合格的TiO2颜料。
有色金属冶金学钛冶金
钛的氧化物
在钛的氧化物中主要是TiO2、TiO、 Ti2O3、Ti3O5等，而且钛-氧间还存在许 多低价化合物，它们彼此间可以形成固 溶体。
有色金属冶金学钛冶金
二氧化钛
二氧化钛，俗称钛白粉，在TiO1.90~2.0的 组成范围内稳定。是一种白色粉末，有 金红石、锐钛矿、板钛矿三种晶型，其 中金红石型是最稳定的晶型。
有色金属冶金学钛冶金
来自百度文库 概述——续
世界钛白生产能力目前已处于高度集中的状况
主要生产公司：
美国杜邦、
英国Tioxide，
美国SCM、
德国克朗诺斯、 芬兰凯米拉、
占世界钛白粉生 产能力的82％
美国克尔――麦吉、
日本石原、
德国拜耳、
法国罗纳――普朗克、
德国萨其宾
有色金属冶金学钛冶金
概述-续2
美国、德国、日本和英国是钛白主要消 费国。 塑料工业需求增长率可达６％， 造纸工业为３％， 涂料工业为2.3％， 其它用途为２％。
有色金属冶金学钛冶金
钛的硫酸盐
钛 的 硫 酸 盐 有 Ti(SO4)2 、 Ti(S2O7)2 、 T对iO于(钛SO冶4)金、过Ti程4O而5(S言O4，)3最、有Ti7价O1值3(S的O是4)等硫， 酸氧钛——TiO(SO4)。 硫酸氧钛溶解于冷水、硫酸中生成硫酸 基钛酸，被热水水解生成偏钛酸，偏钛 酸进一步焙烧而生成二氧化钛。上述过 程在硫酸法钛白生产中具有重要实际意 义。硫酸氧钛是一种白色结晶，具有双 重折射性，通常以无定型粉末存在，加 热时放出三氧化硫气体。
有色金属冶金学钛冶金
钛酸盐
钛的含氧酸盐有正钛酸盐（Me2TiO4）、 偏钛酸盐（MeTiO3）和多钛酸盐 （MeTi2O5），一般可以把钛的含氧酸 盐看成是其它金属氧化物与二氧化钛结 合成的复合氧化物。它们可以通过混合 氧化物粉末，然后控制条件下烧结而制 备。
有色金属冶金学钛冶金
常见钛酸盐及其性质
有色金属冶金学钛冶金
TiO2的晶型转化
金红石型二氧化钛是四方晶系，晶格中心有一 个钛原子，其周围有6个位于正八面体棱角处 的氧原子，两个TiO2分子组成一个晶胞，其晶 胞参数为a=0.4584nm，c=0.2953nm。 锐钛矿型二氧化钛也是四方晶系，但由4个 T定iO，2加分热子到组6成1一0℃个便晶开胞始。缓该慢晶转型化仅为在金低红温石下型稳， 730℃时候的转化速度比较明显，915℃可以 完全转化为金红石型。 板钛矿型TiO2属于斜方晶系，6个TiO2分子组 成一个晶胞。该晶型是不稳定晶型，加热到 650℃则转化为金红石型。
有色金属冶金学钛冶金
钛的其它氧化物
有色金属冶金学钛冶金
钛酸及其盐
钛 酸 主 要 是 正 钛 酸 （ H4TiO4 ） 和 偏 钛 酸 （H2TiO3）。 正钛酸是一种不稳定的白色无定型粉末，热水 洗涤、加热、真空干燥均可使之转化为偏钛酸。 正钛酸是两性化合物：常温下既易溶于无机酸 及强有机酸溶液中，也能够溶解于热的浓碱溶 液中。正钛酸不溶于水或醇，但易转化成胶体 溶液。
有色金属冶金学钛冶金
TiO2的主要应用
T的iO化2是工钛产冶品金和过迄程今的为重止要已原知料的，最也好是的一白种色重颜要料 而广泛应用在油漆、涂料、化妆品等行业，此 外，二氧化钛还广泛用于搪瓷釉料的乳白剂、 电焊条外层涂料（焊药）、耐热玻璃、乳白玻 璃及微晶玻璃。
近年来，二氧化钛的光催化作用、光化学活性、 吸收紫外线能力等的不断开发，进一步拓广了 二氧化钛作为催化剂、吸收剂、抗菌剂、除臭 剂、防晒剂等方面的应用，尤其是二氧化钛作 为室内空气净化、自洁玻璃/陶瓷等方面的应 用研究非常活跃 ；TiO2在光伏电池中液有应用。
有色金属冶金学钛冶金
硫酸法钛白生产 ——主要步骤
硫酸法钛白的主要生产过程包括：钛液制备、钛液的 水解、偏钛酸的净化与煅烧、TiO2的粉碎与表面处理 等工艺过程，各个过程所发生的主要反应是：
钛液制备：FeTiO3 + 2H2SO4 ==TiOSO4 +FeSO4 +2H2O
FeTiO3 + 3H2SO4 ==Ti(SO4)2 +FeSO4 +2H2O Fe2O3 + 3H2SO4 ==Fe2(SO4)3 + H2O
有色金属冶金学钛冶金
偏钛酸
偏钛酸呈白色，加热变黄。偏钛酸不溶于水、 稀酸、碱溶液中，但能够溶于热的浓硫酸中。 偏钛酸是硫酸法钛白生产过程中的重要中间产 品，通过偏钛酸脱水而成二氧化钛，开始脱水 温 度 为 200℃ ， 工 业 生 产 的 实 际 煅 烧 温 度 为 850~1000℃。 偏钛酸可以用金属钛与40%的硝酸反应生成 偏钛酸和一氧化氮来制备，也可以通过金属钛 与氨中的过氧化氢反应制备，还可以通过TiCl4、 Ti(SO4)2、TiOSO4的水解或正钛酸的真空干 燥来制备
钛液净化： Fe2(SO4)3 + Fe == 3FeSO4
水解沉淀： TiOSO4 + H2O ==H2TiO3↓+H2SO4
高燥煅烧：
H2TiO3 ==TiO2+ H2O↑
10H2TiO3•SO3 ==10TiO2 +10H2O↑ +SO3↑
钛冶金（二）
——钛白粉（TiO2）的生产
有色金属冶金学钛冶金
概述
二氧化钛（俗称钛白）自1916年在挪威 建成第一家工业生产厂以来，它作为一种 大宗的无机精细化工产品，以其优异的物 理、化学、光学和颜色性能，加上技术的 不断进步，已大量用于涂料、塑料、橡胶、 造纸、油墨、化纤、搪瓷、陶瓷、电子、 冶金等工业，现仍处于成长稳定期，生产 方法有氧化法和硫酸法。
有色金属冶金学钛冶金
钛白粉的生产方法
硫酸法、氯化法
有色金属冶金学钛冶金
硫酸法钛白生产 ——生产原理
基本原理：使原料钛铁矿或高钛渣中的 钛与浓硫酸反应生成硫酸氧钛（TiOSO4 酸性条件下可溶于水）溶液，该溶液经 过净化、除杂质以后，控制溶液的PH值， 加晶种使硫酸氧钛进行水解成为偏钛酸 (H2TiO3)沉淀，然后将偏钛酸进行煅烧、 表面处理得到合格的TiO2颜料。
有色金属冶金学钛冶金
钛的氧化物
在钛的氧化物中主要是TiO2、TiO、 Ti2O3、Ti3O5等，而且钛-氧间还存在许 多低价化合物，它们彼此间可以形成固 溶体。
有色金属冶金学钛冶金
二氧化钛
二氧化钛，俗称钛白粉，在TiO1.90~2.0的 组成范围内稳定。是一种白色粉末，有 金红石、锐钛矿、板钛矿三种晶型，其 中金红石型是最稳定的晶型。
有色金属冶金学钛冶金
来自百度文库 概述——续
世界钛白生产能力目前已处于高度集中的状况
主要生产公司：
美国杜邦、
英国Tioxide，
美国SCM、
德国克朗诺斯、 芬兰凯米拉、
占世界钛白粉生 产能力的82％
美国克尔――麦吉、
日本石原、
德国拜耳、
法国罗纳――普朗克、
德国萨其宾
有色金属冶金学钛冶金
概述-续2
美国、德国、日本和英国是钛白主要消 费国。 塑料工业需求增长率可达６％， 造纸工业为３％， 涂料工业为2.3％， 其它用途为２％。
有色金属冶金学钛冶金
钛的硫酸盐
钛 的 硫 酸 盐 有 Ti(SO4)2 、 Ti(S2O7)2 、 T对iO于(钛SO冶4)金、过Ti程4O而5(S言O4，)3最、有Ti7价O1值3(S的O是4)等硫， 酸氧钛——TiO(SO4)。 硫酸氧钛溶解于冷水、硫酸中生成硫酸 基钛酸，被热水水解生成偏钛酸，偏钛 酸进一步焙烧而生成二氧化钛。上述过 程在硫酸法钛白生产中具有重要实际意 义。硫酸氧钛是一种白色结晶，具有双 重折射性，通常以无定型粉末存在，加 热时放出三氧化硫气体。
有色金属冶金学钛冶金
钛酸盐
钛的含氧酸盐有正钛酸盐（Me2TiO4）、 偏钛酸盐（MeTiO3）和多钛酸盐 （MeTi2O5），一般可以把钛的含氧酸 盐看成是其它金属氧化物与二氧化钛结 合成的复合氧化物。它们可以通过混合 氧化物粉末，然后控制条件下烧结而制 备。
有色金属冶金学钛冶金
常见钛酸盐及其性质
有色金属冶金学钛冶金
TiO2的晶型转化
金红石型二氧化钛是四方晶系，晶格中心有一 个钛原子，其周围有6个位于正八面体棱角处 的氧原子，两个TiO2分子组成一个晶胞，其晶 胞参数为a=0.4584nm，c=0.2953nm。 锐钛矿型二氧化钛也是四方晶系，但由4个 T定iO，2加分热子到组6成1一0℃个便晶开胞始。缓该慢晶转型化仅为在金低红温石下型稳， 730℃时候的转化速度比较明显，915℃可以 完全转化为金红石型。 板钛矿型TiO2属于斜方晶系，6个TiO2分子组 成一个晶胞。该晶型是不稳定晶型，加热到 650℃则转化为金红石型。
有色金属冶金学钛冶金
钛的其它氧化物
有色金属冶金学钛冶金
钛酸及其盐
钛 酸 主 要 是 正 钛 酸 （ H4TiO4 ） 和 偏 钛 酸 （H2TiO3）。 正钛酸是一种不稳定的白色无定型粉末，热水 洗涤、加热、真空干燥均可使之转化为偏钛酸。 正钛酸是两性化合物：常温下既易溶于无机酸 及强有机酸溶液中，也能够溶解于热的浓碱溶 液中。正钛酸不溶于水或醇，但易转化成胶体 溶液。
有色金属冶金学钛冶金
TiO2的主要应用
T的iO化2是工钛产冶品金和过迄程今的为重止要已原知料的，最也好是的一白种色重颜要料 而广泛应用在油漆、涂料、化妆品等行业，此 外，二氧化钛还广泛用于搪瓷釉料的乳白剂、 电焊条外层涂料（焊药）、耐热玻璃、乳白玻 璃及微晶玻璃。
近年来，二氧化钛的光催化作用、光化学活性、 吸收紫外线能力等的不断开发，进一步拓广了 二氧化钛作为催化剂、吸收剂、抗菌剂、除臭 剂、防晒剂等方面的应用，尤其是二氧化钛作 为室内空气净化、自洁玻璃/陶瓷等方面的应 用研究非常活跃 ；TiO2在光伏电池中液有应用。
有色金属冶金学钛冶金
硫酸法钛白生产 ——主要步骤
硫酸法钛白的主要生产过程包括：钛液制备、钛液的 水解、偏钛酸的净化与煅烧、TiO2的粉碎与表面处理 等工艺过程，各个过程所发生的主要反应是：
钛液制备：FeTiO3 + 2H2SO4 ==TiOSO4 +FeSO4 +2H2O
FeTiO3 + 3H2SO4 ==Ti(SO4)2 +FeSO4 +2H2O Fe2O3 + 3H2SO4 ==Fe2(SO4)3 + H2O