硫酸法生产钛白粉煅烧工艺解析

硫酸法生产钛白粉煅烧工艺解析
作者：王方郝静静
来源：《商情》2014年第51期
摘要煅烧是钛白粉生产中水解工序后操作要求最严的工序，煅烧过程中的物理变化直接影响到成品的光学性质和颜料性能，就煅烧温度、煅烧时间、煅烧强度、煅烧气氛对钛白粉质量影响来探讨解析。

关键词钛白粉煅烧
一、水合二氧化钛的煅烧过程
煅烧用的回转窑通常是钢壳内衬优质高铝耐火砖，回转窑的长径比一般为12～20︰1。

物料进入回转窑后首先是脱水过程，由于水合二氧化钛中含有化学结合水，因此脱水过程在100～300℃区间。

水合二氧化钛中吸附有大量的硫酸根，需要通过煅烧除去，一般脱硫温度500～800℃之间。

经过脱水和脱硫后的水合二氧化钛，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氧化钛，同时粒子开始长大，当温度达到950℃左右，锐钛型开始转化成金红石型。

最后物料落入冷却窑（筒）中，通过风冷或水冷后送入粉碎工序。

二、煅烧钛白粉出现色变的原因及其防止色变现象的方法
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白粉后，表面层在日光下出现色变现象，由白色变成浅灰色或浅黄色。

原因是：①有一部分锐钛型晶体转变成金红石型晶体；②铁、铬、铜、镍等杂质进人了金红石型晶格内，造成晶格变形所引起。

为防止色变发生：①使用定点矿源，以控制钛矿里的杂质含量；②将偏钛酸进行漂白处理，以降低铁杂质的含量；③增加盐处理剂磷酸的用量，以掩蔽铁杂质；④调节煅烧窑内的气氛，以避免金红石型晶体的产生；⑤从回转窑出来的半成品是以大块晶体形式存在，应让其缓慢冷却，以松弛Ti02的晶格。

三、煅烧温度与煅烧强度
煅烧温度与煅烧强度是影响煅烧产品质量的主要因素。

煅烧强度包括煅烧温度和煅烧时间，它是煅烧温度和煅烧时间的函数。

把握好煅烧温度和煅烧时间不仅产品白度好、消色力、遮盖力高，吸油量低、耐候性也好，产品颗粒软硬适中，否则就很难兼顾上述所有的颜料性能，因此在煅烧操作时不仅要使物料达到一定的温度，还要保证物料在这一区域停留的时间，不能太长也不能太短。

通常遮盖力、消色力和耐候性随煅烧温度的提高而提高，但温度过高或在高温区间停留时间过长，粒子变硬、白度下降泛黄变灰；温度过高有时也会造成二氧化钛晶
格脱氧而带灰相。

相反如果煅烧温度较低，表面上对干粉白度可能有一点好处，粒子也较松软好粉碎，但对提高消色力和遮盖力没有好处。

因此正确掌握煅烧温度和煅烧时间是提高产品质量的基本保证。

四、煅烧气氛与温度梯度
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、光泽好，通风状况可用窑内的压差来表示，窑内煅烧气氛好时H2O、SO3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≥20%。

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pH、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控制窑尾空气的流量来解决。

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。