钛白粉生产工艺技术
钛白粉简介介绍
03 特点
氯化法生产工艺具有较高的生产效率和产品质量 ,但设备投资较大,技术要求较高。
煅烧法生产工艺
原料
以钛铁矿、无烟煤和石灰石为原 料,将钛铁矿与无烟煤和石灰石 混合并送入煅烧炉进行高温煅烧
。
反应过程
01
中国钛白粉市场逐渐成为全球最大的生产国和消费国
之一。
02
中国钛白粉产量和消费量均保持快速增长,主要生产
商包括龙蟒佰利联、中核钛白、山东东佳等。
03
中国钛白粉市场受到国内经济和政策的影响较大,同
时受到国际市场变化的制约。
市场发展趋势
01 随着环保要求的提高和技术的不断进步,新型环 保型钛白粉将逐渐成为市场主流。
钛白粉的化学性质
• 钛白粉是一种无机化合物,具有稳定的化学性质 ,不溶于水和有机溶剂,只有在高温下才会发生 反应。
钛白粉的用途
• 钛白被广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、橡胶、化 妆品、陶瓷和玻璃等行业,是制造白色制品的主要原料。
02
钛白粉的生产工艺
硫酸法生产工艺
01 原料
以钛铁矿、焦炭和硫酸为原料,将钛铁矿与焦炭 混合并加入硫酸进行反应。
。
加强安全管理
建立和完善安全管理制度,加强员工 安全培训和教育,提高员工安全意识 ,确保生产和使用过程中的安全性。
规范操作流程
制定并执行严格的规范操作流程,确 保生产和使用过程中的安全性和环保 性。
未来钛白粉的发展趋势与展
06
望
技术创新推动钛白粉产业升级
技术创新
随着科技的不断进步,钛白粉生 产工艺持续得到优化,新型钛白 粉制备技术将不断涌现,提高产 品质量和降低生产成本。
氯化法钛白生产工艺
氯化法钛白生产工艺________________________________________一.概述当今世界钛白产业的潮流是氯化法钛白不断发展,硫酸法钛白逐渐萎缩淘汰。
同世界先进水平相比,我国钛白行业仍是规模小、产量低、成本高、产品质量不稳定、环境污染严重的硫酸法钛白一统天下。
面对全球二氧化钛产业界的兼并重组、激烈的市场竞争以及我国加入WTO,民族钛白工业正面临着日益严峻的挑战。
只有对国内钛白行业大力推进技术进步,提高钛白生产技术水平,提高产品的档次及科技含量,扩大高档金红石型钛白的产能,才能缓解国内市场高档金红石型钛白供应紧张局面,提高与进口产品的竞争能力,扩大我国钛白工业的生存空间。
相对于硫酸法钛白生产而言,氯化法具有工艺流程短、操作易实现连续自动化、“三废”排放少、更易获得高质量金红石型钛白等优点,而逐渐占据了全球钛白行业的主导地位。
由于环保法规的日益强化和用户对产品质量要求的日益提高,氯化法在钛白生产中已占有明显的优势。
但是,氯化法钛白生产技术难度大,关键设备结构复杂,要求采用耐高温耐腐蚀抗氧化的特殊材料,研究开发形成商业化生产需巨额投资,因此,氯化法钛白生产技术至今仍被国外少数几家公司所垄断。
我国氯化法钛白的开发研究始于六十年代,至八十年代,分别建设了中试装置和千吨级的工业性试验装置,尽管在开发研究过程中取得了不少进步,但距大规模工业化生产的要求尚有较大差距。
八十年代末,锦州铁合金(集团)公司面对国外技术的垄断和封锁,采用咨询方式从美国引进了氯化法钛白生产技术和关键设备,并于1994年建成了我国第一套也是目前唯一一套 1.5万吨/年氯化法钛白生产装置,经多次的技术攻关,目前此套装置已经实现正常运行,达到设计产能,特别是氯化钛白的核心部分—氧化炉能够实现20余天的连续运行,产品质量亦稳步提升。
锦州氯化钛白生产线的成功达产,标志着我国已经逐步攻克氯化钛白生产技术,具备在此基础上进一步建设、形成真正有市场竞争能力产业化生产线的条件。
钛白粉生产工艺技术进展_龚家竹
钛白粉是目前最佳的 、无可替代的白色无机化 工颜料 。由于工业化国家与发展中国家的差距 ,钛 白粉的主要生产商均集中在欧美等发达国家和地 区 ,近 80 %的生产能力和市场占有量为不到 10 家 的生产商所垄断 (杜邦 、美利联 、科美基 、亨兹曼 、克 洛朗斯 、石原 、克米娜 、撒其宾) 。2002 年全球钛白 粉生产能力约 460 万 t ,市场价值约 100 亿美元 。
4 钛白粉新生产工艺
2002 年 4 月 23 日 ,美国俄特尔纳米材料公司 (Altair Nanomaterials Inc. ) 申请了发明专利[7 ] 。该 工艺既不是硫酸法 ,也不是氯化法 ,应该说是盐酸法 生产工艺 ,其工艺流程如图 4 所示 。用盐酸浸取钛
2003 年 11 月 龚家竹 :钛白粉生产工艺; H2SO4 TiOSO4 + H2O 钛铁矿酸解和去绿矾 :
Fe TiO3 + 2 H2SO4 + 5 H2O
FeSO4·7 H2O + TiOSO4
水解 : TiOSO4 + 2 H2O
TiO (O H) 2 + H2SO4
煅烧 : TiO (OH) 2 TiO2 + H2O
7
型 ,也可生产金红石型产品和纳米级钛白 ;废物产生 少 ,无须深井埋填 ;比硫酸法和氯化法生产成本低 , 而投资费用与其相当 。该生产工艺仅完成了 5 t/ d 的中试实验 ,还没有工业化装置 。
参考文献 :
图 4 盐酸法钛白粉生产工艺流程图
铁矿 ,分离不溶的残渣 ;浸取液中高价铁还原为低价 铁 ,冷却结晶出氯化亚铁 ,并分离氯化亚铁 ;分离出 氯化亚铁后的含钛浸取液进行第一次溶剂萃取 ,萃 取相为含钛和高铁溶液 ,萃余相为含亚铁的水溶液 , 返回盐酸再生工序 ,盐酸回到浸取工序 ;含钛的萃取 相进行第二次萃取 ,萃取相为含钛的水溶液 ,萃余相 为含高铁的水溶液 ,返回盐酸再生工序 ;经过萃取提 纯后的氯化钛溶液进行水解 ,最好的水解是喷雾加 热水解 ,得到偏钛酸 ,气相的盐酸和水返回盐酸再生 系统 。水解后的偏钛酸进行煅烧 、湿磨 、无机包膜 、 过滤洗涤 、干燥 、粉碎和包装 。该工艺可生产纳米 、 锐钛型和金红石型钛白粉 。冷却结晶分离出的氯化 亚铁进行热解得到氧化铁固体 ,气体为氯化氢和水 蒸气返回开始的浸取工序 。钛白粉盐酸法生产工艺 特征是盐酸循环使用 ,副产物只有氧化铁渣 。 该公司称新工艺生产钛白粉的优点有 : 使用 低成本的钛原料 ;能量消耗低 ;既可按需要生产锐钛
氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济
氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济摘要:钛白粉产品是采用不同的制造工艺和表面改性工艺处理的具有独特应用特性的产品。
钛白粉化学性质稳定,无毒性,具有较强的遮盖力、较高的折射率,以及高白度等优异的物理化学性质和光学性质,使其成为世界上使用最为广泛的白色颜料,在油墨、塑料、造纸、涂料、化妆品和橡胶等行业都有着重大的应用,同时也是轻工业、电子工业等领域不可或缺的原材料之一。
本文主要对氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济进行论述,详情如下。
关键词:氯化法钛白粉;生产工艺;技术经济引言钛白粉世界公认的性能最好的白色颜料之一,被广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
目前,二氧化钛生产工艺可以分为硫酸法和氯化法两种。
其中,硫酸法的主要机理就是通过用硫酸溶解钛矿形成的TiSO4,在经过净化和浓缩以后,将钛液进行水解形成的TiO2·H2O,然后在经过清洗、筛选、煅烧之后获得产品,再对产品经过表面上加工后,就可以获得金红石类产品。
这一工序的主要优点是来源广泛、对品质要求较低、制造技术比较易于掌握,但工艺流程相对较长、操作要求也比较精细。
氯化法的工艺流程比硫酸法短得多,主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理3部分。
相较于硫酸法,氯化法工艺钛白粉具有产品品质高、附加值高、技术水平先进、生产环保、可连续化生产等优点,属于国家政策鼓励类项目。
1氯化法钛白粉1.1氧化铝包覆钛白粉氧化铝(Al2O3)是一种良好的电子受体,可以湮灭TiO2吸收紫外光后激发所产生的光电子,抑制后续活性基团的产生,还可以起到反射紫外线作用。
1.2二氧化硅包覆钛白粉二氧化硅(SiO2)的包覆主要作用是在钛白粉表面形成屏障,封闭二氧化钛颗粒的光催化作用,阻碍二氧化钛与有机介质的直接接触,其包覆过程为:在水溶性硅化合物中加入钛白粉浆液,调节pH值至8~9,使得硅在TiO2颗粒表面以Si(OH)4形式沉积,Si(OH)4与TiO2除了物理吸附外,还存在化学键合,沉积的Si(OH)4进一步缩聚成缩合硅胶,实现了对TiO2颗粒的包覆。
钛白粉生产工艺技术——后处理
世上无难事,只要肯攀登
钛白粉生产工艺技术——后处理
无论从硫酸法锻烧,还是从氯化法氧化之后所产生的钛白粉是十分纯的
产品,但作为颜料填料并不使用这种产品,通常根据不同的市场用途如涂料、塑料和造纸需进行后处理。
其目的是改善其应用性能,如提高钛白粉的耐候性;提高钛白粉在不同介质溶剂、塑料、水溶性乳胶中的分散性;提高钛白粉润湿性;提高遮盖力及光泽。
后处理主要有湿磨、无机包膜、洗涤、干燥、气流磨及有机包膜和产品包装等工序。
为提高钛白粉的耐候性,进行无机包膜的目的是屏蔽紫外光,阻止其钛白粉的光催化活性,因此有必要了解光催化原理。
1. Ti02 的光催化性质无论硫酸法还是氯化法,在二氧化钛晶体形成和生长过程中,均存在晶格缺陷(肖特基缺陷,Schottky Defect,“氧缺陷”)。
由于二氧化钛这些晶格缺陷,使其表面上存在许多光活化点,在紫外光(UV)的作用下,发生如下光催化反应,如图1 所示。
第一步,二氧化钛颗粒吸收紫外光,在其颗粒中发生电荷分离,在导带的负电荷电子e-和在价带的正电荷空穴P+形成激发态。
[next]
正是由于Ti02 具有的这一特殊的光催化特质,使钛白粉作为颜料在塑料、涂料等的应用中加速老化。
所以,除在晶体形成和生长过程中采取措施弥补和减少其晶格缺陷外,必须对其进行后无机物包膜处理,以屏蔽紫外光造成的光催化作用。
此处有必要说明的是,锐态型二氧化钛因结构与金红石二氧化钛结构的差异,其表面的光活化点更多,光催化作用更强;加之,又没有进行包膜处理,无论用在涂料还是塑料上乃为不明智之举(至于遮盖力、资源浪费等,此处不作一一赘述)。
2.湿磨为从硫酸法生产中经转窑煅烧获得的Ti02 或从。
钛白粉生产技术
钛白粉生产技术《钛白粉生产技术漫谈》嘿,朋友们!今天咱来聊聊钛白粉生产技术。
钛白粉,这玩意儿可不得了,在咱们生活中那可是到处都有它的影子呢!你看那白色的油漆、漂亮的纸张、各种塑料制品,说不定里面就有钛白粉在发挥作用。
它就像是一个神奇的魔术师,能让好多东西变得白白亮亮的。
要说这钛白粉的生产啊,那可是一门大学问。
就好像做饭一样,得有合适的食材和正确的烹饪方法。
生产钛白粉首先得有含钛的矿石,这就好比是做饭的食材。
然后呢,通过一系列复杂的工艺,把矿石里的钛提取出来,再加工成细细的粉末。
这个过程可不简单哦!就像是一场战斗,工人们得和各种困难作斗争。
温度要控制好,不然钛白粉可能就出不来理想的效果;反应时间也得把握准,多一点少一点都不行。
我给你们讲个小故事吧。
有一次我去参观一个钛白粉生产工厂,那场面可壮观了!巨大的机器轰轰作响,工人们都在忙碌地工作着。
我看到那些矿石被送进机器里,然后经过一道道工序,最后变成了那白白的粉末。
我当时就在想,这得需要多少人的努力和智慧啊!在生产钛白粉的过程中,环保也是个大问题呢。
不能光顾着生产,把环境给破坏了呀。
所以现在的技术也在不断进步,要让生产过程更环保、更绿色。
就好像我们过日子,既要过得好,又得注意保护环境,不能乱砍乱伐一样。
还有啊,不同的用途对钛白粉的要求也不一样。
有的要求特别白,有的要求颗粒特别细。
这就好比不同的人有不同的口味,得根据大家的需求来调整生产工艺。
总之呢,钛白粉生产技术是个既有趣又重要的领域。
它让我们的生活变得更加丰富多彩,也让我们看到了人类的智慧和创造力。
我们要好好感谢那些研究和生产钛白粉的人们,是他们让我们的世界变得更加美丽。
所以呀,大家以后看到那些白色的东西,可别只觉得好看,要想想背后钛白粉生产技术的神奇之处哦!让我们一起为这了不起的技术点赞吧!。
硫酸法钛白粉生产中工艺技术及设备的分析
硫酸法钛白粉生产中工艺技术及设备的分析2摘要:钛白粉是一种重要的白色无机颜料,在工业化生产中广泛应用。
其中,硫酸法生产钛白粉是当前主流生产工艺,对硫酸法钛白粉生产工艺技术和设备进行分析,对提升钛白粉的生产效率和质量有着重要意义。
本文主要从作者实际工作经验入手,分析硫酸法钛白粉生产工艺技术和设备,希望对有关从业人员带来帮助。
关键词:钛白粉;工艺技术;硫酸法前言:钛白粉生产技术和设备在当前已经得到很大发展,但是依旧存在着一些问题。
钛白粉生产中的设备有着高效、环保、安全和稳定的特点,一些新型设备在钛白粉生产中得到广泛应用,比如:高效反应器、高效过滤器、高效干燥器等。
这些设备应用能够提升生产效率,降低生产成本,减少环境污染。
下面就对其进行分析。
1 硫酸法钛白粉生产工艺技术的分析1.1 硫酸法钛白粉生产流程硫酸法钛白粉生产工艺是当前钛白粉生产中最为常见的工艺,其原材料是钛铁矿,经过多道工序处理,得出高纯度的钛白粉产品。
生产工艺流程则是包含了钛铁矿的预处理、钛铁矿浸出、钛酸溶液净化、钛酸溶液加工、钛酸钠还原和钛白粉加工等多环节。
各环节控制都会影响到产品质量,所以还需把控其工艺参数。
第一,钛铁矿的预处理。
钛铁矿是硫酸法钛白粉生产的主要原料,其含有的杂质对产品质量有很大影响。
因此,在进入生产线之前,需要对钛铁矿进行预处理。
预处理的主要目的是去除杂质,提高钛铁矿的纯度。
预处理的方法包括磨碎、浸泡、洗涤等。
第二,钛铁矿的浸出。
钛铁矿经过预处理后,进入浸出工序。
浸出的目的是将钛铁矿中的钛元素溶解出来,形成钛酸溶液。
浸出过程中使用的溶剂为硫酸,浸出温度和时间的控制对产品质量有很大影响。
第三,钛酸溶液的净化。
浸出得到的钛酸溶液中含有大量的杂质,需要进行净化。
净化的方法包括沉淀、过滤、离心等。
净化后得到的钛酸溶液中含有较高浓度的钛元素,可以进入下一步的加工。
第四,钛酸溶液的加工。
钛酸溶液经过加工后,可以得到钛白粉的前体物——钛酸钠。
钛白粉生产工艺 氯化法钛白粉的生产工艺过程
钛白粉生产工艺氯化法钛白粉的生产工艺过程氯化法对于硫酸法而言是一个技术进步,它可以高效率的连续化、自动化操作,产品质量好。
而氯化法的工艺流程比硫酸法短得多,主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分。
氯化法对于硫酸法而言是一个技术进步,它可以高效率的连续化、自动化操作,产品质量好,直接排放的“三废”比硫酸法少得多,这是它可以取而代之硫酸法的基本原因。
但是氯化法“三废”少主要取决于它的原料,大部分氯化法工厂使用的原料是TiO2含量95%以上的天然金红石或TiO2含量90%左右的人造金红石和钛渣,只有美国杜邦公司的氯化法工艺使用TiO2含量60%~84%的混合矿,当然这种工艺的“三废”排放量要比使用天然金红石和人造金红石或钛渣工艺的高,氯化法一般只能生产金红石型。
氯化法的工艺流程比硫酸法短得多,主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分。
1、四氯化钛的制备与精制氯化法对原料的要求比硫酸法苛刻得多,它要求使用TiO2含量在90%以上的钛矿,目前常用的有天然金红石矿、人造金红石和高钛渣。
氯化法对矿粉的细度和湿度要求比硫酸法严,因为在沸腾氯化时要使质量较重的钛矿和质量较轻的石油焦或焦碳都能顺利的流态化,矿粉细度的均匀是很重要的,此外湿度大水分含量高,在氯化过程中会产生氯化氢和氯化氧钛,前者会腐蚀设备,后者会堵塞管道、阀门。
二氧化钛的氯化反应是一个可逆的吸热反应,而且必须有还原剂的存在下才能进行,否则温度高达1800℃也无法氯化,反应式如下:TiO2+C+Cl2→TiCl4+CO(CO2)从上式可以看出反应的副产物不仅有CO,也可能有CO2,一般反应温度在700℃以上,以生成CO 为主,反应温度在700℃以下,以生成CO2为主,因此测定炉气中的CO/CO2比值,可以掌握炉内的氯化状况。
过去那种老式的固定床氯化法,现在已被沸腾化炉取代,固定床需要事先把金红石矿与石油焦按一定比例(钛渣:石油焦:沥青=7:2:1)混捏制团焦化,不利于连续化、自动化操作。
钛白粉工业清洁生产工艺技术的开题报告
钛白粉工业清洁生产工艺技术的开题报告一、项目背景及意义钛白粉是一种重要的白色无机颜料,广泛应用于涂料、塑料、橡胶、纸张等工业领域。
随着全球经济的发展和各类行业的快速发展,钛白粉产量和消费量不断增加。
但是,钛白粉生产过程中会排放大量污染物,对环境和人体健康造成很大威胁。
因此,开展钛白粉工业清洁生产工艺技术研究具有非常重要的意义。
二、研究内容和方法本次研究将分别从原材料选择、生产工艺流程、废气、废水、废渣治理等方面入手,开展钛白粉工业清洁生产工艺技术的研究。
原材料选择方面,研究将在考虑生产成本的前提下,选择对环境影响小、资源消耗少的原材料。
生产工艺流程方面,研究将采用先进的生产技术和设备,尽量减少废气、废水和废渣的产生和排放,以达到环保目的。
废气和废水治理方面,研究将采取物理、化学和生物等多种手段进行治理和净化,降低对环境的污染。
废渣治理方面,研究将采用回收和再利用模式,减少废渣量,增加钛白粉的综合利用率。
三、预期成果和应用价值通过本次研究,预期实现钛白粉工业清洁生产工艺技术的优化和升级,主要成果包括生产流程的优化和改善、废气、废水和废渣治理的措施和技术、环保指标的达标和提高生产效率的同时降低成本。
这种清洁生产工艺技术的推广应用,对于钛白粉生产和环境保护都具有非常重要的意义,能够实现环保和经济效益的双赢局面。
四、研究进度计划本次研究计划共分三个阶段:第一阶段:研究计划和方案的制定,原材料选择和生产工艺流程的设计、模拟和优化。
第二阶段:废气、废水和废渣治理的技术研究和实验研究。
第三阶段:完善成果,整理撰写研究报告。
计划耗时约两年。
五、参考文献1. 钛白粉工业的现状和发展趋势环保科技通讯第30卷第4期2. 钛白粉生产过程中的环境问题及对策研究中国环保科学研究第28卷3. 清洁生产与环境保护的结合解决钛白粉行业环保难题南方科技大学学报第15卷4. 钛白粉工业的绿色生产研究与实践中国环境科学第34卷。
钛白粉包膜工艺(一)
钛白粉包膜工艺(一)钛白粉包膜工艺1. 介绍•钛白粉包膜工艺是一种常用的工艺技术,用于改善钛白粉的稳定性和使用效果。
•本文将介绍钛白粉包膜工艺的原理、应用和优势。
2. 原理•钛白粉包膜工艺是在钛白粉颗粒表面形成一层稳定的包膜。
•包膜可以保护钛白粉免受外界环境的影响,延长其使用寿命。
•包膜还可以改变钛白粉的表面特性,提高其分散性和遮盖力。
3. 应用•钛白粉包膜工艺广泛应用于涂料、塑料、橡胶和纸张等行业。
•在涂料工业中,包膜后的钛白粉具有较高的白度和遮盖力,使涂料更具吸引力。
•在塑料工业中,包膜后的钛白粉具有较好的分散性和稳定性,使制品表面光滑均匀。
•在橡胶和纸张工业中,包膜后的钛白粉能够提升产品的耐候性和白度。
4. 优势•钛白粉包膜工艺可以改善钛白粉的性能,并增加其附加值。
•包膜后的钛白粉更易于分散,使用时更方便,减少了工艺上的麻烦。
•包膜能够提高钛白粉的稳定性,降低其与其他成分的相互作用。
5. 结论•钛白粉包膜工艺是一项重要的技术,可以提高钛白粉在各个行业的应用效果。
•通过包膜工艺,钛白粉的使用性能得到了进一步的提升,推动了相关产业的发展。
希望本文对您了解钛白粉包膜工艺有所帮助!6. 包膜工艺的步骤•清洁表面:将钛白粉颗粒表面的杂质清除干净,保证包膜质量。
•包膜液制备:根据具体需求选择合适的包膜液,可以是有机溶剂或水基液体。
•包膜液添加:将包膜液均匀地加入钛白粉颗粒中,通过搅拌或喷涂使其均匀覆盖。
•包膜固化:将包膜后的钛白粉置于恒温恒湿条件下,通过化学反应或物理吸附固化包膜。
•检测质量:通过相关仪器和测试方法检测包膜质量,确保达到预期效果。
7. 包膜工艺的问题与解决方案•不均匀包膜:可能是搅拌不充分或喷涂不均匀,解决方法是增加搅拌时间或更换喷涂设备。
•包膜质量差:可能是包膜液浓度不合适或固化条件不当,解决方法是调整包膜液比例或优化固化条件。
•包膜剥离:可能是包膜层与钛白粉不粘合,解决方法是加强表面处理或更换包膜液。
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。
氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析
氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析本论文通过对国内外氯化法钛白粉的生产技术、主要装置、产品质量、消耗定额、成本及市场状况等方面的深入调研,在此基础上,对该法的特点、装置原料特性及其对各装置的影响、工艺计算与比较、产品质量评价指标及发展方向进行了系统阐述。
氯化法钛白粉具有良好的光学特性和热稳定性,优异的化学稳定性和涂膜耐候性,相对于硫酸法具有较高的溶解度和产品纯度,是一种极具开发潜力的绿色环保型产品。
氯化法钛白粉生产工艺是目前世界上先进的新型钛白粉生产工艺,由于氯化法工艺生产出的氯化法钛白粉所具有的特性,决定了它必将成为我国最重要的绿色环保型建材产品之一。
国内外氯化法钛白粉生产装置已建成数十套,主要的生产厂商有日本住友公司、三井东压化学、美国空气产品公司(爱索尔公司)、杜邦公司、美国科氏公司、美国马来酸公司、美国道康宁公司等。
就国内情况而言,投产的氯化法钛白粉生产装置仅有上海氯碱公司二期和四川泸天化股份有限公司一期项目两个,而且都处于试生产阶段。
就国内情况而言,虽然中国已经有几十年的氯化法钛白粉生产历史,但国内的氯化法钛白粉生产规模还很小,除上海氯碱公司外,其他国内生产厂商的装置规模多为小于4万吨/年。
因此,作者认为氯化法钛白粉的推广应用仍具有广阔的发展空间。
对氯化法钛白粉生产技术的进一步完善、推广和应用,不仅是企业发展壮大的需要,也是改变我国钛白粉产品单一结构,促进资源综合利用的迫切需要,同时也是保证钛白粉产品质量的重要措施。
氯化法钛白粉生产技术装置大致可以分为前处理、反应精馏、氯化三个主要生产环节。
前处理包括预处理和物料分散;反应精馏包括精馏和换热;氯化包括蒸发和分解。
1、前处理:预处理是为了除去产品在制备过程中残留的杂质,如粉尘、水份、盐份、粘结剂等,其处理效果对后续精馏工序的正常运转起着至关重要的作用,这也是国内外专家一直强调的重点。
2、反应精馏:物料分散效果好坏直接影响到所得氯化产品的粒径分布,在其选择方面也有严格要求,一般要求在0。
硫钛联合法钛白粉生产工艺介绍
硫钛联合法钛白粉生产工艺介绍河南佰利联化学股份有限公司副总经理杨民乐摘要:钛白粉是一种重要的无机化工产品,广泛地应用于涂料、油墨、塑料、造纸、化纤、橡胶等制造行业。
其用量被一些经济学家看成是一国人民生活水平高低的重要指标之一。
钛白粉的生产方法有两种,即硫酸法和氯化法,全球生产钛白粉中硫酸法约占45%,氯化法约占55%。
公司根据硫酸法钛白粉生产和硫磺制酸生产工艺特点,通过相关新设备和新技术的应用,将硫酸法钛白粉和硫磺制酸在装置、工艺、资源综合利用、公用工程等方面进行耦合,开发出硫钛联合法生产工艺。
使钛白粉生产的能源消耗、资源综合利用和节能减排方面明显优化传统硫酸法,吨钛白粉能耗降低为原来的30.52%,气体排放量降低为原来的12. 70%。
实现钛白粉的清洁生产。
关键词:钛白粉硫酸法工艺硫钛联合法节能减排资源综合利用一、硫钛联合法与传统硫酸法生产对比1.1工艺比较传统硫酸法钛白粉生产工艺:简单来说就是把钛铁矿经过酸解、水解、水洗后的偏钛酸经过盐处理在回转窑窑内进行煅烧,烧成的熟料再进行粉磨,形成钛白粉初品或经过后处理生产钛白粉成品。
同时,每生产一吨钛白粉消耗2.5吨钛铁矿,4吨硫酸,60~80吨水,1000~1200度电和8~10吨蒸汽。
副产3吨七水硫酸亚铁,3吨二水石膏和50吨左右中水。
8~10吨20%废硫酸外售或经过浓缩至75%左右返回钛白粉生产。
生产所需硫酸外购或配套建设制酸装置。
对制酸过程中产生的热量进行回收,每吨硫酸副产1.1~1.13吨中压蒸汽(3.98MPa,350℃)和0.5~0.6吨低压蒸汽(0.50MPa,180℃,自耗汽0.07吨),蒸汽大部分用于纯冷凝发电,余下低温热量通过冷却水循环降温,制酸系统回收热利用率30%。
钛白粉生产过程中需要的动力能源电外购,蒸汽由燃煤(气)锅炉产生。
吨钛白粉能耗约1.9吨标煤(1)。
硫钛联合法生产工艺:1、钛白生产工艺改进:将原料改变为钛铁矿和钛渣混用控制硫酸亚铁的产生,经过连续酸解、连续浓缩,水解后的偏钛酸用热水洗涤,经过盐处理在回转窑窑内进行煅烧,烧成的熟料再进行粉磨,形成钛白粉初品或经过后处理生产钛白粉成品。
氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析
氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析近年来,随着环境保护意识的增强,绿色节能、抗腐蚀材料和新型陶瓷材料的需求呈现出良好的发展态势。
钛白粉作为一种新型绿色抗腐蚀材料,具有良好的抗腐蚀性,耐热性,电磁特性等特点,得到了广泛应用。
特别是近年来,随着全球安全钛材料需求的不断增加,钛白粉的市场需求量也有了很大的增长。
钛白粉的生产工艺常分为氯化法和硫化法。
氯化法由于其产品的程度可调,能够满足特定领域的要求,因此在国内外有较广的应用。
本文主要讨论氯化法钛白粉的生产工艺和技术经济分析。
氯化法钛白粉的生产通常分为三个部分:原料配料、氯化反应和细化。
原料配料是以钛矿石为原料,添加适量的碳、氯和氧等辅料,经过研磨、烧结等工序,得到钛钒合金。
氯化反应是将钛钒合金提高温度,在氯气的作用下,钛钒反应形成氯气化物TiCl4,然后经过脱氧和气液分离,最终得到纯度较高的TiO2。
最后细化工序包括粉碎、脱水、干燥、磨末等,获得最终的氯化法钛白粉。
氯化法钛白粉的技术经济分析,主要是对其生产成本进行分析。
其中,原料成本占生产成本的绝大多数,占比可以高达70%,其次是气体成本。
此外,氯化法钛白粉生产还需考虑劳动力成本、能源成本、维护成本等因素。
氯化法钛白粉产品的市场价格也是很重要的技术经济分析因素,然而由于市场的复杂性而无法精确估算。
一般来说,市场价格受成本和产品性能的影响,且市场价格随原料价格的变化而有所变化。
综上所述,氯化法钛白粉的生产工艺主要包括原料配料、氯化反应和细化等工序,而技术经济分析主要考虑成本和市场价格等因素。
值得强调的是,在生产过程中,需注意安全措施,对气体、溶剂和高温加工等环节进行严格监控,以此来确保安全生产。
总之,氯化法钛白粉是一种重要的环保材料,具备一定的技术经济优势。
但是,在生产过程中,需注意安全措施,以保障安全生产。
与钛白粉硫酸法生产技术相比,氯化法赢在哪里?
立志当早,存高远
与钛白粉硫酸法生产技术相比,氯化法赢在哪里?
目前来看,钛白粉可是市场中的宠儿,连续涨涨不说,还带动了下游产品钛白粉被广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、化妆品、食品等工业价格的涨涨。
其生产工艺主要分为硫酸法和氯化法两种。
一直以来,氯化法生产技术要比
硫酸法生产技术高级很多,国内大企业做宣传时,常常以能够采用氯化法生产钛白粉引以为豪。
那么与钛白粉硫酸法生产技术相比,氯化法赢在哪里?
1 硫酸法钛白粉生产工艺
硫酸法钛白粉生产工艺主要是以钛铁矿为原料,用硫酸分解成TiOSO4 溶
液,过滤除去钛液中的不溶性杂质,然后通过真空结晶、固液分离除去FeSO4- 7H2O。
再经浓缩后热水解,制得偏钛酸,洗涤、漂白除去可溶性硫酸盐并滤干,经干磨后得到锐钛型产品或在煅烧时加入促进剂进行晶型转化得到未包膜金红石型初品或产品。
如生产较高档的金红石型产品,还须将初品浆化,经湿磨解聚分级,进行无机表面处理后洗去物料中的盐分,干燥后再进行超微粉碎和有机处理。
2 氯化法钛白粉生产工艺
氯化法是用含钛的原料,如天然金红石、人造金红石、钛铁矿或氯化高钛渣
等与氯气反应生成四氯化钛,经精馏提纯,然后再进行气相氧化,在速冷后经过气固分离得到TiO2。
氯化法钛白粉主要有3 大工艺过程描述如下:(1) 氯化工序:采用加碳氯化工艺将原料中的钛元素转化成粗TiCl4; 氯化工艺可以是沸腾氯化,也可以是熔盐氯化,粗TiCl4 经过提纯制取纯精TiCl4。
氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析
氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析氯化法钛白粉是一种重要的工业原料,它是以钛酸钠、碳酸钠及氯化物为原料,通过氯化反应制备的粉末状的化学物质,具有耐腐蚀、抗热性能强等优点,广泛应用于环保、涂料、制程等领域,为现代工业发展提供了重要支撑。
作为一种新型的粉末材料,氯化法钛白粉的生产工艺与技术经济分析是当前研究的重点问题。
氯化法钛白粉的生产工艺主要包括原料准备、反应、分离、细化等步骤。
首先,将钛酸钠、碳酸钠与氯化物放入反应釜内,反应釜加热至规定的温度(一般为730-750℃),加入微量的碱性物质,并经过2-3小时的反应,得到一定量的氯化钛。
然后,以离心分离方式将反应液分离,获得氯化钛悬浮液,再放入细化器中,通过冷凝分离,将氯化钛含量分级,最终得到钛白粉。
钛白粉的筛分,可采用筛选机进行粉末的级配,彻底清除粒度小的颗粒,以确保产品的品质。
氯化法钛白粉的技术经济分析旨在从技术、经济等角度,评估氯化法钛白粉的生产、使用的可行性,以此发挥其最大的效益。
从技术角度来看,氯化法钛白粉的制备技术已达到国际最新水平,在生产过程中采用最先进的设备,使用合格的原料,并使用高精度的监控仪表进行反应和细化操作,以保证产品质量,可以满足客户的严格要求。
从经济角度来看,氯化法钛白粉具有较高的经济性,由于其高烧蚀性和耐蚀性等特点,其使用寿命长,能够有效提高生产效率,降低生产成本,从而减少企业的盈利运营成本。
总的来说,氯化法钛白粉是一种重要的工业原料,它的生产工艺
以及技术经济分析,都对现代工业的可持续发展至关重要。
因此,应当通过不断的研究和改进,优化氯化法钛白粉的生产工艺,提高其生产效率,并以最低的成本从根本上保障产品质量,以适应市场的需求,促进企业可持续发展。
钛白粉生产工艺技术
钛白粉生产工艺技术阅读次数:2533一、概述(Introduction)自1791年发现钛元素到1918年采用硫酸法商业生产钛白粉以来,至今已有80多年的生产和商业使用历史。
钛白粉生产方法主要有硫酸法和氯化法。
硫酸法是用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸反应进行酸解反应,得到硫酸氧钛溶液,经水解得到偏钛酸沉淀;再进入转窑煅烧产出TiO2。
硫酸法以间歇法操作为主,生产装置弹性大,利于开停车及负荷调整。
但其工艺复杂,需要近二十几道工艺步骤,每一工艺步骤必须严格控制,才能生产出最好质量的钛白粉产品,并满足颜料的最优性能。
硫酸法既可生产锐钛型产品,又可生产金红石型产品。
氯化法是用含钛的原料,以氯化高钛渣、或人造金红石、或天然金红石等与氯气反应生成四氯化钛,经精馏提纯,然后再进行气相氧化;在速冷后,经过气固分离得到TiO2。
该TiO2因吸附一定量的氯,需进行加热或蒸气处理将其移走。
该工艺简单,但在1000℃或更高条件氯化,有许多化学工程问题如氯、氯氧化物、四氯化钛的高腐蚀需要解决,再加上所用的原料特殊,较之硫酸法成本高。
氯化法生产为连续生产,生产装置操作的弹性不大,开停车及生产负荷不易调整,但其连续工艺生产,过程简单,工艺控制点少,产品质量易于达到最优的控制。
再加上没有转窑煅烧工艺形成的烧结,其TiO2原级粒子易于解聚,故所所以在表观上人们习惯认为氯化法钛白粉产品的质量更优异硫酸法与氯化法的优势比较于下表:表一、硫酸法和氯化法优劣比较表一、钛白粉原料来源及加工(Raw materials for TiO2 pigment manufacture)主要有两种具有经济开采利用的钛矿—岩矿和砂矿。
如图二所示、多数钛矿在其适合用于钛白粉颜料加工之前,需要进行浓缩与富集、或用其他的加工方法以提高TiO2在原料中的含量。
采用通常的选矿方法如重选、磁选、静电选等进行选矿,进一步的加工是电炉冶炼成高钛渣和铁还原与化学处理生产人造金红石。
钛白粉的生产工艺
钛白粉的生产工艺
钛白粉的生产工艺主要有硫酸法和氯化法2种。
硫酸法生产工艺1925年始于美国的NationalLeadIndustry,之后各地逐步建立生产厂,1941年生产出金红石型产品。
氯化法工艺开始于1932年,德国法本公司发表了第一个四氯化钛气相氧化法制钛白粉专利,在1959年杜邦公司开发了杜邦法生产工艺,并建成了10万t/a的生产厂,正式实现大型工业化,但是氯化法工艺的技术难度非常大,目前核心技术仍只有少数企业掌握。
硫酸法是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸亚钛,经水解生成偏钛酸,再经锻烧、粉碎即得到钛白粉产品。
此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。
硫酸法的优点是能以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料,技术较成熟,设备简单,防腐蚀材料易解决。
其缺点是流程长,只能以间歇操作为主,湿法操作,硫酸、水消耗高,废物及副产物多,对环境污染大。
氯化法是将金红石或高钛熔渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生产精四氯化钛,精馏、除钒后,进行高温氧化,分级、表面处理,再经过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉产品。
氯化法只能生产金红石型产品。
氯化法优点是流程短,生产能力易扩大,连续自动化程度高,能耗相对低,“三废”少,能得到优质产品。
缺点是投资大,设备结构复杂,对材料要求高,要耐高温、耐腐蚀,装置难以维修,研究开发难度大。
氯化法与硫酸法的优缺点比较情况见表1。
表1 氯化法与硫酸法比较情况表
钛渣是钛铁矿(钛精矿)配加一定量的含碳还原剂通过电炉熔炼,使矿中的铁氧化物被碳还原,从而实现铁钛分离,钛氧化物被富集在炉渣中所形成的产品。
酸溶钛渣是用作硫酸法钛白生产原料的钛渣;氯化钛渣是用作氯化法钛白或海绵钛生产原料的钛渣。
钛白粉的生产技术
钛白粉的生产技术1. 概述钛白粉是一种白色无机颜料,具有良好的光谱性能、均匀性和遮盖性能。
它在现代工业中广泛应用于涂料、塑料、纸张、橡胶、陶瓷、化妆品、食品添加剂等领域,是现代化工产品的重要组成部分。
本文将介绍钛白粉的生产技术。
2. 生产工艺流程2.1 硫酸法生产工艺流程硫酸法生产钛白粉是目前主要的工业化生产方法,其工艺流程如下:原料制备:钛铁矿作为钛白粉的主要原料,在制备过程中需要进行矿选、研磨和酸浸等过程,以获得钛铁矿浆料。
硫酸浸出:将钛铁矿浆料加入到反应釜中,和浓硫酸反应,生成硫酸钛溶液。
反应中要求反应时间、反应温度、浓度和与矿的比例等因素控制得当。
钛化:在硫酸钛溶液中加入溶剂,通常是异丙醇或2-乙基己醇,进行强化钛化。
异丙醇一般采用硫酸钛比例和异丙醇的体积比为1:2,2-乙基己醇通常采用硫酸钛比例和2-乙基己醇的体积比为1:1.5。
钛化反应通常在高温高压下进行,反应温度一般在160°C左右。
分离:钛化后的物料进入蒸汽冷却沉淀槽,钛白粉沉淀。
分离后,接着进行多次水洗,获得产品钛白粉。
2.2 氯化法生产工艺流程氯化法生产钛白粉是一种众所周知的非硫酸法生产钛白粉方法,其工艺流程如下:还原反应:将钛铁矿与焦炭等还原剂一起反应,得到氯化钛。
还原反应的条件是:反应温度需要在800-900°C之间,还原剂与矿物质比为1.05-1.15.氯化:用氯气将氯化钛蒸汽化,进入反应釜中和空气或氧气反应,生成氧化钛的四氯化钛。
反应釜温度一般在900-1100°C之间。
分解还原:四氯化钛经过分解反应得到氧化钛,加氢还原可以得到钛粉末,其中氧化钛的温度大约在800°C左右,而加氢还原反应温度需要在700°C左右。
水洗:水洗将杂质去除,得到纯净的钛白粉。
3. 关键影响因素在钛白粉生产的过程中,控制合理的参数是保证产品质量的关键。
硫酸法中,主要影响参数包括反应温度、反应时间、硫酸和石灰的比例、异丙醇和硫酸钛的比例等。
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钛白粉生产工艺技术阅读次数:2533一、概述(Introduction)自1791年发现钛元素到1918年采用硫酸法商业生产钛白粉以来,至今已有80多年的生产和商业使用历史。
钛白粉生产方法主要有硫酸法和氯化法。
硫酸法是用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸反应进行酸解反应,得到硫酸氧钛溶液,经水解得到偏钛酸沉淀;再进入转窑煅烧产出TiO2。
硫酸法以间歇法操作为主,生产装置弹性大,利于开停车及负荷调整。
但其工艺复杂,需要近二十几道工艺步骤,每一工艺步骤必须严格控制,才能生产出最好质量的钛白粉产品,并满足颜料的最优性能。
硫酸法既可生产锐钛型产品,又可生产金红石型产品。
氯化法是用含钛的原料,以氯化高钛渣、或人造金红石、或天然金红石等与氯气反应生成四氯化钛,经精馏提纯,然后再进行气相氧化;在速冷后,经过气固分离得到TiO2。
该TiO2因吸附一定量的氯,需进行加热或蒸气处理将其移走。
该工艺简单,但在1000℃或更高条件氯化,有许多化学工程问题如氯、氯氧化物、四氯化钛的高腐蚀需要解决,再加上所用的原料特殊,较之硫酸法成本高。
氯化法生产为连续生产,生产装置操作的弹性不大,开停车及生产负荷不易调整,但其连续工艺生产,过程简单,工艺控制点少,产品质量易于达到最优的控制。
再加上没有转窑煅烧工艺形成的烧结,其TiO2原级粒子易于解聚,故所所以在表观上人们习惯认为氯化法钛白粉产品的质量更优异硫酸法与氯化法的优势比较于下表:表一、硫酸法和氯化法优劣比较表一、钛白粉原料来源及加工(Raw materials for TiO2 pigment manufacture)主要有两种具有经济开采利用的钛矿—岩矿和砂矿。
如图二所示、多数钛矿在其适合用于钛白粉颜料加工之前,需要进行浓缩与富集、或用其他的加工方法以提高TiO2在原料中的含量。
采用通常的选矿方法如重选、磁选、静电选等进行选矿,进一步的加工是电炉冶炼成高钛渣和铁还原与化学处理生产人造金红石。
三.钛白粉生产工艺技术(TiO2 pigment manufacturing technol ogy)1、硫酸法生产工艺技术(Sulfate technology)如图一、所示,硫酸法技术的主要工艺步骤是:●TiO2原料用硫酸酸解;●沉降,将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来;●水解硫酸氧钛以形成不溶水解产物或称偏钛酸;●煅烧除去水份,生成干燥的纯TiO2。
若采用的最初原料配料的铁含量高或钛含量低时,则要在净化和水解之间增加去除和回收七水硫酸亚铁和浓缩钛液工艺步骤。
1、1. 酸解(Digestion):经研磨、干燥的钛铁矿(含42-60%的TiO2)和/或酸溶性钛渣(TiO2含量72-78%)一般在铅衬反应器中用浓硫酸在150-180℃的温度下酸解。
为便于酸解,原料通常要磨到200目左右。
需要指出的是,白钛石、人造金红石和金红石不溶解于硫酸,因此不能用于硫酸法钛白的生产。
酸-料混合物一般用空气进行气流搅拌并通过吹入蒸汽加热。
大多数生产厂使用浓度为85%-92%H2SO4的硫酸,剧烈的放热反应在160℃左右就开始了。
而某些厂则先进行酸矿预混物料,这样有助于缓和剧烈的反应。
钛铁矿中的铁含量越高(TiO2含量越低),所用硫酸的稀释程度就越高。
对处理岩矿而言,合适的酸浓度为85% H2SO4。
而处理钛渣,酸中的H2SO4一般为91%-92%。
为了获得平缓的反应,不需用比此更浓的硫酸。
之后,钛液被逐渐稀释,首先用酸,然后用水。
无论酸的浓度如何,反应固相物的形态都是疏松的多孔饼,其主要组成是Fe2(SO4)3和TiOSO4(硫酸氧钛)。
由于原料中存在的钒、铬和其它金属要在硫酸中分解,因此,多孔饼中也含有这类金属硫酸盐。
酸解反应通常用能装30-40吨反应物的酸解罐进行间歇式操作。
剧烈的放热反应一般持续约30分钟,然后将多孔饼固相物冷却3个小时左右。
硫酸法厂产生的空气污染大部分来自于酸解。
反应中,大量硫氧化物、酸雾和夹带的未反应原料粒子在很短时间内释放出来。
这些放散物被暂时收集到气体洗涤塔和固体物质除尘系统中。
有些工厂,如美利联在萨尔瓦多(巴西)、亨兹曼在蒂鲁卡隆(马来西亚)的工厂和钛工业公司在宇部(日本)的工厂以及韩口公司(韩国)为便于更好地控制反应和降低硫氧化物的释放,采用了连续酸解工艺。
接下来是用水和/或稀硫酸将硫酸盐多孔饼浸出。
这种饼的分解和三价铁/二价铁的还原通常要进行11-12小时,使在酸解罐处的总反应时间达14-15小时。
如果以钛铁矿为原料,钛液要用铁屑处理将三价铁(Fe+++)还原成二价铁(Fe++)。
如果以钛渣为基本原料,由于只有Fe++,故省掉这一步工序。
还原持续到产生一些三价钛(Ti+++)为止,目的是使所有的铁在随后各步骤中都保持二价形式。
通常指标为2%的Ti+++就行了,大部分钛以四价(Ti++++)形式存在。
正如连续酸解一样,还原也可采用连续方式进行。
如果让Fe+++进入水解阶段,它们将吸附在TiO2粒子表面,造成最终钛白产品白度指标低。
因此,在整个工艺过程中使铁保持二价形态至关重要。
1.2. 沉清/沉降(Clarification/settling):冷却酸解液、固体惰性物质和未反应的原料残余物溶液从酸解罐的底部全部排放到宽底的低位沉淀池/沉降池中。
此处是将由钛矿杂质形成的可溶性残余物去掉。
这些残余物可能包括硅石、锆石/硫酸锆、白钛石和/或金红石。
加入酪蛋白、淀粉或其它有机絮凝剂,液体便通过简单的重力分离沉淀在沉降池中。
可溶性残余物的沉降可以在此阶段辅以硫化锑(SbS3)沉淀的形式进行。
为此,需在酸解阶段将氧化锑加入到最初的原料中,沉降时加入硫化钠以沉淀SbS3。
用旋转耙从沉降池中将固体物质去除。
通常,在沉降池底部有一集中排放点。
固体物质排除后,先用废酸洗涤以回收未反应的原料,然后用水洗掉残留酸。
沉降后的钛液通过精滤除掉细小的残余粒子。
这些精滤滤渣与从沉降池中收集的其它固体物合在一起送往许可的堆放场。
整个沉降过程大约8小时。
1.3绿矾回收(Copperas recovery):钛液冷却至10℃左右,以便以“绿矾”的形式析出大部分的铁。
绿矾主要是七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),混杂有铬、钒、锰和其它金属硫酸盐。
这些金属是最初的原料夹带的。
剩余的Fe++仍留在钛液中。
绿矾可以以红泥浆的形式滤掉。
处置绿矾是硫酸法工艺的主要问题之一。
在现代化的硫酸法工厂中,绿矾用专门的真空冷冻结晶系统去除,该系统设计为能生成很大的FeSO4·7H2 O七水晶体,而铬、钒杂质含量最少。
大晶体便于处理和储存:这一点非常重要,因为大多数钛白生产商将回收的绿矾加工成副产品销售,如用作土壤调节剂或水处理剂。
如果只用钛渣作原料,此阶段没有大量的铁析出。
这样,钛白生产商就避免了随之而来的绿矾处理问题。
FeSO4:TiO2的临界比值是7:10。
如果钛液的F eSO4含量很高,则在此阶段必须除去绿矾。
但如果比值小于0.7,则没有必要除绿矾。
绿矾除去后,余下的钛液通常通过真空蒸发浓缩到25℃时1.67的比重。
此步之后,如果原料是钛铁矿,钛液的TiO2含量为230g/升。
如果原料是钛渣,则TiO2含量为250g/升。
尽管经过了析出绿矾除铁,但通过钛铁矿获取的钛液中的铁含量仍高于钛渣钛液。
1.4水解(Hydrolysis):水解工序是硫酸法钛白生产非常关键的一步。
这一步将可溶性硫酸氧钛在90℃时水解成不溶于水的水合TiO2沉淀物,或称偏钛酸。
要获得所需粒度的高质量水解产物,必需严格控制诸如加热速度、钛液的Fe++和Ti++++含量、以及其它因素等条件。
如前所述,避免出现Fe+++是此环节的关键。
为控制水解速度、水解物的过滤洗涤性能和最终产品的细渡及质量指标,需要在水解时加入晶种。
晶种的加入方式有两种:自身晶种(Blumenfeld法,1928年)和外加晶种(Mecklenburg法,1930年)。
两种方式均能生产出同样质量的产品。
自身晶种是在水解时利用预先加入的水解钛液和水所产生的晶种进行水解工艺。
不用另外制备晶种。
顾名思义外加晶种是向钛液加入经另外制备的金红石或锐钛型晶种,用以控制水解速度和钛白产品的最终晶体类型。
为此目的的金红石晶种是用偏钛酸-盐酸或纯TiCl4制备,而锐钛型晶种是用偏钛酸、氢氧化钠或向钛液加入水或酸产生的。
撇开所加的晶种,从硫酸氧钛溶液中沉淀出TiO2为锐钛型。
不过,在此阶段加入金红石晶种是为了在煅烧时易于使偏钛酸沉淀物转化成的TiO2为金红石型。
若采用锐钛型或自身晶种,则在煅烧时要加入金红石型煅烧晶种才有利于金红石TiO2的生成。
偏钛酸的沉淀是通过几小时的钛液沸腾达到的。
在沉淀快结束时,有时要加入一定的水以提高水解率。
但是,加入的水过量则会破坏TiO2沉淀物的质量。
整个水解沉淀过程需要花3-5个小时。
水解沉淀物浆料经过滤、洗涤后,在还原条件下用硫酸酸浸以除去最后微量吸附铁和其它金属。
即通常所说的漂白。
大约7%-8%的SO3紧紧吸附在浆料中,无法洗掉。
事实上,要经历过滤和洗涤,才能将偏钛酸沉淀分离出来。
硫酸法钛白粉生产的大部分废酸由此产生。
第一次过滤中的滤液(称为“浓废酸”)一般含H2SO422%-24%。
通常每生产一吨成品钛白要产生8-10吨“浓废酸”。
如果以钛渣为原料,这种酸仍含有分解的硫酸亚铁,同时还含有大量的硫酸铝和硫酸镁。
而之后的洗涤和过滤产生的酸废物(称为“稀废酸”),所含H2SO4低于0.5%。
根据水洗和过滤环节的数量,每生产一吨成品钛白产生的稀酸可达60吨。
为控制粒度生长,需向偏钛酸加入调节剂,如硫酸钾、磷酸钾和锌。
有时还需在此步骤中进一步加入金红石晶种以促进煅烧时形成金红石TiO2。
最终用于煅烧的物料是水合TiO2浆料,固含量为35%-50%。
1.5煅烧(Calcination):煅烧是在一个微倾的内燃式回转窑中进行。
在重力作用下,水合TiO2浆料在回转窑中缓缓前移。
煅烧温度在900-1250℃。
为了达到所需的钛白类型,实际温度需要按几个等级严格控制。
一般生产金红石钛白所需的温度要高一些。
通过煅烧环节脱去水份和除去残余的微量SO3,同时还可以将锐钛型转变成金红石型。
煅烧还有助于增强最终钛白产品的化学惰性和确定其粒度,尽管粒度的确定主要是在水解阶段。
通过过程取样和对颜色、消色力及粒度的物理检测可以对煅烧过程的严密控制起辅助作用。
在煅烧阶段,随着SO3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TiO2粒子、除尘和除酸雾装置,以使煅烧尾气不对环境造成危害。
煅烧后,TiO2经研磨破碎烧结颗粒。
其后,一些钛白粉以未包膜TiO2初品的形式出售用于搪瓷、焊条等需要初级产品的应用地方。