钛白粉生产工艺介绍2

1.钛白粉生产工艺介绍

§1.1钛白粉的生产工艺

二氧化钛是一种重要的无机化工原料，无毒、对健康无害，是最重要的白色颜料，占全部白色颜料使用量的80%。从全世界范围来说，所开采的钛矿90％以上用于TiO2颜料的生产。1998年，世界总的TiO2颜料消费量为355万吨，按2000美元/吨的单价计其总价值为70亿美元，是仅次于合成氨和磷酸的第三大无机化工产品。许多发达国家都将其列为关键化学品行列，在某些国家和地区，其生产量与国民生产总值成正比，它已成为衡量一个国家经济发展和人民生活水平高低的重要标志之一。

钛白粉的工业生产方法有氯化法和硫酸法两种，其中56%为氯化法产品，这种产品的70%以上又产自美国杜邦、克尔麦吉公司和美资美联公司，其他国家的钛白粉工厂仍以硫酸法为主。我公司拟建的钛白装置也属于氯化法。我国钛资源储量居世界之首，到2000/2001年上半年，全国各钛白生产企业的产能总和将达到38万t/a。除锦州铁合金总厂钛白分厂为氯化法生产外，其余厂家均为硫酸法。世界钛白粉生产的特点是技术高度垄断，迄今为止，世界上只有20几个国家、30多家公司、50来家工厂生产钛白粉。美国杜邦公司、英国二氧化钛集团、美国美联无机化工公司、美国克朗诺斯公司、芬兰凯米拉公司以及美国克尔麦吉公司拥有世界钛白粉生产能力的78%。

§1.2钛白粉生产发展史

1789年，英国业余矿物学家格雷戈尔神甫在其教区哥纳瓦尔州的默纳金山谷里的黑色磁性砂石（钛铁矿）中发现一种新的元素（钛），当时命名为“默纳金尼特”1795年，德国化学家克拉普罗特在对岩石矿物作系统分析检验时发现一种新的金属氧化物，即是现在的金红石（TiO2）亦含有此新元素，他把此新元素以希腊神话中天地之子Titans(泰坦神）命名为钛（Titanium）。“钛”亦即是格雷戈尔所称的“默纳金尼特”。

我国钛矿资源的地质勘查，主要是新中国成立后的50年代至60年代进行的，并相继投入开发；我国钛矿资源的深加工利用（生产钛白、焊条涂料、海绵钛、钛金属、钛材等），则是从1954年由北京有色金属研究院研制海绵钛开始，1958年沈阳有色金属加工厂建成海绵钛及钛材加工车间投产，60年代末开始形成钛工业体系（生产海绵钛、钛加工材等多种产品），至1997年，我国钛工业已形成矿山-冶炼-加工和科研-设计-生产-应用两个相互关联、比较完整的体系。

国内外钛矿资源的90％以上用于生产钛白，钛白的生产工艺流程，主要有先进的氯化法和传统的硫酸法，其生产工艺及优缺点比较见表5。

§1.3国际

世界上在1824年就开始了钛白粉的制备和性能研究,在1916年于挪威建成了年产1000t 含25%二氧化钛的复合颜料厂,1918年美国钛颜料公司成立(后为国家铅业公司兼并)并开始了钛白粉的工业化生产.1923年法国采用稀释法晶种进行水解,生产出了含96%~99%二氧化钛的颜料钛白粉(锐钛),1925年美国国家铅业公司开始生产纯二氧化钛.(锐钛).1930年麦克伦堡采用外加碱中和晶种法对水解制钛白粉工

艺进行了改革.1935年日本界化学工业公司开始生产锐钛型钛白粉.1939年捷克在实验室成功的采用硫酸法技术生产出了金红石型钛白粉.1949年杜邦公司开始研究氯化法钛白粉工艺,1951年加拿大魁北克铁钛公司采用高钛渣做硫酸法制钛白粉的原料取得成功,为硫酸法钛白粉生产减少废副产品提供了新的原料路线.

1956年杜邦公司开始用氯化法生产钛白粉.

由于氯化钛白生产的钛白粉质量优异、废副较少（采用金红石矿的前提下）、环保压力较小，成为钛白发展的趋势。目前氯化钛白的产能已超过硫酸法钛白（不包括中国）的产能

国内

我国的钛白粉开发的比较晚.研究始于50 年代中期，1956年在上海、广州和天津等地开始用硫酸法生产钛白粉.当时设备简陋,产量低,质量也差.1957年开始研究单位开始了硫酸法的系统化研究,随后就建立了一些钛白厂,设备趋于正规化和大型化.产量和质量均得到了提高.1980年广州钛白厂成功引进了国外硫酸法生产技术.我国开始了涂料用钛白的生产,但由于历史原因.只能生产锐钛型钛白(引进技术里含有金红石型钛白技术).随着广钛技术的扩散,我国钛白工业开始进入新的发展期。这期间全国陆续建成了上百家钛白生产厂。但是产能基本上都在几百吨到几千吨。产品基本上是锐钛型，部分是非颜料级。上世纪九十年代初，由核工业404厂、重庆渝钛白、济南裕兴这三家成套引进的东欧万吨级硫酸法钛白生产技术，使我国的硫酸法钛白生产技术和设备大型化上升到更高的台阶。随着市场的繁荣和这三家引进技术的普及，我国的硫酸法钛白发展进入前所未有的繁荣时期。这阶段陆续建成了四川龙蟒、山东东佳等大型钛白生产线。到目前为止，我国在消化吸收国外技术的技术上已建成多条万吨级钛白生产线。

我国的氯化钛白起步比较晚。我国从20世纪60年代开始就开始研究开发氯化法钛白生产工艺，先后在厦门电化厂建成年产1000吨和天津化工厂年产3000吨的装置，后因各种原因已停产。20世纪90年代锦州铁合金（集团）有限公司通过技术咨询和联合设计的方式建成了15kt/年氯化法钛白生产装置。到目前为止，全国只有中信锦州铁合金钛白分厂采用的氯化法生产工艺。

目前我国现有的钛白粉和在建的钛白粉产能总和已超过百万吨。

§1.4硫酸法钛白粉生产工艺介绍

到目前为止，国内钛白粉的工业生产方法应用较广的是硫酸法。硫酸法的生产操作程序非常复杂，其基本化学反应中包含有一系列的简单的化学反应，硫酸法的三步最基本的化学反应分别是在酸解、水解和煅烧阶段中发生的：

酸解：

水解：

煅烧：

§1.5工艺流程简述如下

首先将钛矿原料干燥并经研磨，再用硫酸分解。酸解反应前，用机械搅拌或压缩空气先将矿粉和硫酸的混合物搅拌均匀，加入引发液利用硫酸的稀释热引发酸解反应，反应产物是钛、二价和三价铁、其它金属的硫酸盐，是一种多孔性的固相物。加入水或稀硫酸浸取固相物，得到钛的硫酸盐溶液称为钛液。在钛液中加入铁粉或铁屑，使其中的高价铁还原成亚铁，便于后面工序中分离。然后让钛