钛白粉生产工艺标准技术
钛白粉工艺流程
钛白粉工艺流程引言:钛白粉是一种重要的白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、橡胶、纸张等行业。
其生产过程包括原料处理、反应制备、分离纯化和干燥等环节。
本文将详细介绍钛白粉的工艺流程。
一、原料处理钛白粉的主要原料是钛矿石,一般为金红石型钛矿石。
原料处理的目的是去除杂质,提高钛矿石的纯度。
首先,将钛矿石经过破碎、磨矿等步骤得到粉状物料。
然后,通过浮选法或磁选法去除石英、硅化物等非金属矿物。
最后,采用氯化法或硫酸法进行酸溶或氧化处理,以去除铁、钒等杂质。
二、反应制备原料处理后得到的钛矿石粉末经过反应制备,得到钛白粉的前驱体。
主要有硫酸法和氯化法两种方法。
硫酸法是将钛矿石和硫酸反应生成硫酸钛溶液,再经过水解、沉淀、过滤等步骤得到钛白粉前驱体。
氯化法是将钛矿石和氯气反应生成氯化钛,再经过水解、沉淀、过滤等步骤得到钛白粉前驱体。
两种方法各有优劣,可根据具体情况选择。
三、分离纯化钛白粉前驱体经过反应制备后,需要进行分离纯化,以去除杂质。
常用的方法是离心分离、过滤和洗涤等。
首先,通过离心分离将固体和液体分离,得到含有钛白粉的沉淀。
然后,通过过滤将沉淀分离出来,得到湿态的钛白粉。
最后,通过洗涤去除残留的酸性或碱性物质,使钛白粉更加纯净。
四、干燥经过分离纯化后的湿态钛白粉需要进行干燥处理,以去除水分。
常用的干燥方法有气流干燥、真空干燥和喷雾干燥等。
其中,气流干燥是将湿态钛白粉放置在通风设备中,利用气流的热量将水分蒸发掉。
真空干燥是将湿态钛白粉放置在真空环境中,利用低压下水分的蒸发。
喷雾干燥是将湿态钛白粉通过喷雾器均匀喷洒到热风中,使水分迅速蒸发。
结论:钛白粉的工艺流程包括原料处理、反应制备、分离纯化和干燥等环节。
通过破碎、磨矿等步骤处理钛矿石,去除杂质提高纯度。
通过硫酸法或氯化法反应制备钛白粉的前驱体。
通过离心分离、过滤和洗涤等步骤进行分离纯化。
最后,通过气流干燥、真空干燥或喷雾干燥去除水分,得到干燥的钛白粉。
这些步骤相互衔接,共同完成了钛白粉的生产过程。
盐酸法钛白粉生产工艺
盐酸法钛白粉生产工艺介绍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。
盐酸法是钛白粉的常用生产工艺之一。
本文将详细介绍盐酸法钛白粉的生产工艺及过程。
工艺概述盐酸法钛白粉生产工艺主要包括原料处理、氯化法、硫酸法、煅烧等步骤。
下面将逐步介绍每个步骤的具体操作及参数。
原料处理在盐酸法钛白粉生产工艺中,首先需要处理钛矿石原料,主要包括矿石的破碎、洗选和干燥等过程。
处理后的矿石需要达到一定的粒度要求,一般为小于1mm。
氯化法氯化法是盐酸法钛白粉生产过程的关键步骤。
首先,将经过处理的钛矿石与一定比例的硫酸和盐酸混合,通过加热反应,生成气相的四氯化钛。
反应过程中需要控制温度和压力,以确保反应的进行。
硫酸法在氯化法反应产生的气相四氯化钛中,需要通过硫酸法进行后续处理。
将气相四氯化钛与稀硫酸反应,得到含有钛的硫酸盐。
这一过程中,需要控制反应温度和时间,以及硫酸的浓度,以确保反应的充分进行。
沉淀法硫酸法生成的钛盐溶液需要通过沉淀法得到钛白粉。
首先将溶液加热,使其水分蒸发浓缩,然后加入还原剂将其还原。
还原后,溶液中的钛离子与氢氧化物发生反应,生成钛白粉的沉淀。
沉淀后的物料需要通过离心、洗涤和干燥等步骤得到干燥的钛白粉产物。
煅烧干燥的钛白粉产物需要经过煅烧工艺,以提高其物理性能和质量稳定性。
煅烧工艺中,钛白粉被加热至一定温度,使其发生晶格结构变化和颗粒表面化学反应。
这一步骤需要控制煅烧温度、时间和气氛,以确保产物的质量。
优化措施为了提高盐酸法钛白粉的产率和质量,可以采取一系列优化措施。
以下是几个常见的优化措施:1.进行原料预处理,如粒度的控制和洗选等,以确保原料的质量稳定。
2.优化氯化反应的操作条件,如温度、压力和反应时间等,以提高氯化反应的转化率。
3.优化硫酸反应的条件,如控制硫酸浓度和反应温度等,以提高反应的充分程度。
4.优化沉淀工艺中的溶液浓缩和反应条件,以提高沉淀的收率和质量。
5.优化煅烧工艺中的温度和时间,以改善产物的物理性能和质量稳定性。
钛白粉生产工艺标准技术
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。
钛白粉制品的制造工艺流程和参数控制
钛白粉制品的制造工艺流程和参数控制钛白粉是一种重要的白色无机颜料,广泛应用于各种领域,如涂料、塑料、纸张、油漆和橡胶等。
钛白粉的质量取决于制造工艺流程和参数控制,因此掌握其制造技术是非常重要的。
本文将对钛白粉制品的制造工艺流程及参数控制进行详细阐述。
1. 原材料的选择及处理钛白粉的主要原材料是钛矿石。
钛石经过矿物选别、粉碎、浸泡、过滤、干燥等工艺处理后,得到钛白粉制品的前体——氢氧化钛。
氢氧化钛中还含有一定量的杂质,如铁、铝、镁等,这些杂质会影响钛白粉的颜色和性能,因此必须进行精细处理。
主要的处理过程包括:酸洗、碳酸钠焙烧、湿法选择等。
2. 氧气化反应钛白粉的制造主要依靠气相氧气化方法。
氧化反应过程中,气体在高温高压条件下,使氢氧化钛粉末与氧气发生反应,产生四氧化三钛。
反应后得到的物质经过冷却、减压、分离、筛分等处理后,形成各种规格的钛白粉。
气体氧化反应是钛白粉制品的关键步骤。
促进氧化反应的主要因素有反应温度、气体流速、反应压力、气体净化、催化剂等。
其中,反应温度是最为重要的因素,一般在900℃以上才能使氧化反应达到较高的转化率。
3. 钛白粉精制处理钛白粉制造的最后一步是对钛白粉进行精细处理,这是决定钛白粉成品质量的重要环节。
主要包括粉碎、筛选、烘干、改性等过程。
粉碎:将钛白粉进行粉碎,使其粒径均匀,颗粒形状正常。
筛选:筛选过程中,将钛白粉松散及时筛出,以免成为粉屑,影响制品性能。
烘干:为了保持钛白粉干燥状态,防止吸湿或结块,必须进行烘干。
改性:通过表面处理,提高钛白粉的分散性、润湿性和延展性,从而提高其涂料、塑料等制品的性能。
4. 参数控制要得到高质量的钛白粉制品,必须进行精细的参数控制,如反应温度控制、氧气流量控制、反应压力控制等。
其间存在驻扎现象,需要进行反应条件优化和气流优化等设计,保证钛白粉制品的质量和稳定性。
反应温度:反应温度决定了钛白粉的产量和质量,温度控制是必要的。
一般反应温度在900 ℃-1100 ℃之间。
锐钛型钛白粉生产工艺
锐钛型钛白粉生产工艺
锐钛型钛白粉是一种具有高度白度和优良光学性能的白色颜料。
其生产工艺包括原料采购、浆料制备、溶剂萃取、纯化、钛酸盐还原、重结晶、干燥和粉碎等步骤。
首先,原料采购是生产工艺的第一步。
生产锐钛型钛白粉所需的原料主要包括钛酸盐矿石和硫酸。
矿石通常通过矿山开采获得,并经过破碎、磨粉等处理,得到细粉末状的钛酸盐。
接下来是浆料制备环节。
将细粉末状的钛酸盐与一定比例的硫酸加入反应釜中,并通过搅拌使其充分混合。
经过一段时间的反应,得到含有钛酸盐的浆料。
然后是溶剂萃取步骤。
将钛盐浆料通过过滤和沉淀处理,去除其中的杂质。
然后用溶剂(如酒精)进行萃取,将浆料中的钛酸盐溶解出来,得到钛酸盐溶液。
接下来是纯化环节。
将钛酸盐溶液通过蒸馏和结晶等方式,去除其中的杂质。
经过纯化后,得到纯净的钛酸盐。
然后是钛酸盐还原步骤。
将纯净的钛酸盐溶解于硫酸中,并通过加热还原反应,产生二氧化钛。
接下来是重结晶步骤。
将还原得到的二氧化钛溶液经过冷却和结晶处理,得到颗粒状的钛白粉。
然后是干燥环节。
将得到的颗粒状钛白粉通过过滤和干燥处理,
去除其中的溶剂和水分,得到干燥的钛白粉产品。
最后是粉碎步骤。
将干燥的钛白粉进行粉碎和研磨处理,得到所需的颗粒尺寸范围内的锐钛型钛白粉产品。
综上所述,锐钛型钛白粉的生产工艺包括原料采购、浆料制备、溶剂萃取、纯化、钛酸盐还原、重结晶、干燥和粉碎等步骤。
这种工艺可以实现对原料的提纯和还原、对钛酸盐的结晶和干燥处理,最终得到优异性能的锐钛型钛白粉产品。
涂料钛白粉生产工艺
涂料钛白粉生产工艺涂料钛白粉是指以钛白矿为主体的白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、橡胶、纸张等多个领域。
下面将介绍涂料钛白粉的生产工艺。
涂料钛白粉的生产主要分为两个步骤:矿石处理和粉体加工。
首先是矿石处理。
原料矿石一般是含有TiO2的钛铁矿矿石,经过粉碎、磁选和浮选等工艺,将矿石中的杂质和不需要的成分去除,得到纯净的钛白矿矿石。
然后将矿石进行焙烧处理,将矿石中的二氧化碳和硫化物等挥发出来,得到初级钛白矿。
接下来是粉体加工。
将初级钛白矿经过高温氧化反应,使其转变成无定形的氧化钛,然后进行水洗和过滤,去除其中的无用成分。
得到的湿钛白粉通过热风烘干,使其转变为干燥的钛白粉。
然后将钛白粉进行研磨和分级处理,使其颗粒大小均匀一致。
最后,钛白粉经过包装、质量检测等工艺步骤,成品即可上市销售。
整个涂料钛白粉生产过程中,需要注意以下几个关键点:首先是矿石处理过程中的杂质去除。
杂质的存在会影响钛白矿的质量和成品的白度。
因此,在矿石处理过程中,需要对矿石进行多次分选和浮选,确保矿石中的杂质含量尽可能低。
其次是热风烘干和研磨分级过程。
热风烘干的温度和时间需要控制好,以充分去除湿度,保证钛白粉的干燥程度。
而研磨分级过程的关键在于设备的选择和操作的准确性,只有确保钛白粉颗粒大小均匀一致,才能获得高质量的成品。
最后是质量检测。
由于涂料钛白粉使用广泛,对其质量要求也非常严格。
因此,在生产过程中需要建立完善的质量控制体系,对成品进行严格的化学成分、物理性能以及白度等测试。
只有通过严格的质量检测,才能保证产品的质量稳定和一致性。
以上是涂料钛白粉的生产工艺简要介绍,涂料钛白粉生产需要各个环节的精细操作和控制,以确保产品质量,满足市场需求。
随着技术的不断发展,相信涂料钛白粉的生产工艺将不断改进和创新,为涂料行业的发展带来更多的机遇和挑战。
钛白粉生产工艺
钛白粉生产工艺钛白粉是一种重要的白色无机颜料,广泛应用于涂料、塑料、纸张、橡胶等工业领域。
其生产工艺主要分为硫酸法和氯化法两种。
硫酸法是目前最常用的生产工艺,其主要步骤如下:1. 原料准备:选择高品质的钛矿石,经过磨碎和筛分得到所需粒度的矿粉,同时准备硫酸等辅助原料。
2. 酸浸:将矿粉与稀硫酸溶液进行反应,产生钛酸和硫化物等中间产物。
此步骤一般在高温和高压下进行,以提高反应速率和产率。
3. 分离:将反应混合物过滤,得到钛酸晶体。
此时,需要对得到的钛酸进行洗涤和分级处理,以去除杂质。
4. 焙烧:将钛酸晶体置于高温下,进行焙烧处理。
通过调整温度和时间,可以控制颗粒的晶型和粒度。
5. 空气浮选:将焙烧后的产品进行空气浮选,通过对颗粒进行分级处理,得到所需的粒度和白度。
6. 表面处理:将空气浮选后得到的钛白粉进行表面处理,以提高其分散性和润湿性。
氯化法是另一种常用的钛白粉生产工艺,其主要步骤如下:1. 氯化:将矿石煅烧,产生钛矿石的氯化物。
通过与氯气的反应,得到氯化钛。
2. 分解:将氯化钛与氧化钾或氢氧化钠等反应,产生钛酸盐。
此步骤一般在高温下进行。
3. 分离:将反应混合物过滤,得到钛酸盐晶体。
此时,需要对得到的钛酸盐进行洗涤和分级处理,以去除杂质。
4. 焙烧:将钛酸盐晶体置于高温下,进行焙烧处理。
通过调整温度和时间,可以控制颗粒的晶型和粒度。
5. 空气浮选:将焙烧后的产品进行空气浮选,通过对颗粒进行分级处理,得到所需的粒度和白度。
6. 表面处理:将空气浮选后得到的钛白粉进行表面处理,以提高其分散性和润湿性。
两种工艺都有其优缺点。
硫酸法相对成熟且生产成本较低,但对环境污染较大。
氯化法的环境污染较少,但生产成本较高。
考虑到环境保护和资源利用的需求,未来趋势是逐渐减少硫酸法的应用,推广氯化法。
总的来说,钛白粉生产工艺包括原料准备、反应处理、分离、焙烧、空气浮选和表面处理等步骤。
随着科技的进步和环境保护意识的增强,不断提升工艺技术和环保水平,将有助于钛白粉行业的可持续发展。
钛白粉生产工艺
钛白粉生产工艺引言钛白粉是一种重要的白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、纸张、陶瓷等行业。
钛白粉的生产工艺包括一系列的步骤和工艺条件。
本文将介绍钛白粉的生产工艺及其主要步骤。
原料准备钛白粉的主要原料是二氧化钛矿石,常见的有硫酸法、氯化法和硫酸-氯化法三种生产工艺。
在硫酸法中,矿石首先经过破碎、磨细得到粉状,然后与浓硫酸反应生成钛酸溶液。
氯化法采用氯化法将矿石经过氯化反应得到氯化钛,并经过水解、沉淀等步骤得到钛白粉前体。
硫酸-氯化法综合了硫酸法和氯化法的优点,工艺较为复杂。
钛酸溶液制备在硫酸法中,得到的钛酸溶液需要经过净化和结晶等步骤制备成为钛白粉。
首先,对钛酸溶液进行加热和过滤处理,去除杂质物质。
然后,将净化后的钛酸溶液进行结晶,得到钛白粉的前体。
结晶过程通常采用连续结晶的方式进行,通过控制结晶器的温度和溶液浓度来实现。
钛白粉前体脱水钛白粉前体是含有水分的固体物质,需要对其进行脱水处理。
脱水的目的是去除前体中的结晶水,提高钛白粉的质量。
脱水通常采用高温处理的方式,可以使用旋转干燥器、流化床干燥器等设备进行。
在脱水的过程中需要严格控制温度和时间,以避免钛白粉前体过度热解或过度干燥。
钛白粉焙烧脱水后的钛白粉前体需要进行焙烧处理。
焙烧是将钛白粉前体进行高温煅烧,使其发生晶型转变和结构调整,得到具有良好颜色和光泽的钛白粉。
焙烧温度一般在800~1000℃之间,时间根据不同的要求可以在几十分钟到几个小时之间。
焙烧过程需要通过合理的加热方式和气氛控制,以确保钛白粉的质量。
钛白粉磨碎与分级经过焙烧后的钛白粉需要进行研磨和分级处理。
研磨的目的是使钛白粉颗粒的尺寸更加均匀,提高颜料的颜色和光泽。
研磨可以采用湿式或干式的方式进行,常用的设备有球磨机、立式研磨机等。
分级则是使用筛分设备将不同尺寸的钛白粉颗粒分离开来,以满足不同行业的应用需求。
结论钛白粉的生产工艺包括原料准备、钛酸溶液制备、钛白粉前体脱水、钛白粉焙烧以及磨碎与分级等步骤。
金红石钛白粉和锐钛型钛白粉工艺
金红石钛白粉和锐钛型钛白粉工艺
金红石钛白粉和锐钛型钛白粉是两种常用的钛白粉品种,它们在生产工艺上略有差异。
下面是它们的生产工艺简要介绍:
金红石钛白粉的生产工艺:
1. 原料准备:将钛矿石经过矿选、选矿等工序得到含钛精矿。
2. 提纯:将含钛精矿与硫酸反应,得到硫酸钛液。
3. 晶化:通过控制温度、浓度等条件,使硫酸钛液结晶沉淀,形成金红石钛白粉晶体。
4. 分离:将金红石晶体进行过滤、干燥、研磨等工序,最终得到金红石钛白粉成品。
锐钛型钛白粉的生产工艺:
1. 原料熔炼:将钛矿石破碎、焙烧后熔炼成钛渣。
2. 氯化:将钛渣与氯化剂反应,得到氯化钛稀气。
3. 氧化:将氯化钛稀气氧化,得到钛白粉。
4. 分级:对钛白粉进行湿法分级,得到不同颗粒大小的锐钛型钛白粉产品。
总的来说,金红石钛白粉和锐钛型钛白粉的生产工艺都包括原料准备、提纯、晶化或氧化、分离等基本工序,但具体的反应条件、工艺流程等会有所不同。
两种钛白粉在应用领域和性能上也有一定差异,根据具体要求选择合适的品种进行生产和应用。
钛白粉生产工艺流程
钛白粉生产工艺流程
钛白粉是一种重要的无机颜料,具有很高的白度和遮盖力。
下面是钛白粉的生产工艺流程。
1.材料准备:钛白粉的主要原料是钛矿石,常用的有金红石型和铁氧化钛型。
首先需要对原料进行粉碎和筛分,确保粒度均匀。
2.酸浸:将经过粉碎的原料与硫酸等酸性溶液进行混合,进行酸浸反应。
该步骤的目的是将钛矿石中的钛和杂质进行分离。
3.过滤:将酸浸后的溶液进行过滤,去除固体杂质和颗粒物,得到清澈的溶液。
4.氧化:将过滤后的溶液进行氧化反应,通常使用氧气或空气进行氧化。
这个步骤可以将溶液中的铁元素氧化成氧化铁,并使其沉淀。
5.沉淀:在氧化反应的过程中,将生成的氧化铁沉淀下来。
这个步骤需要使用高速搅拌机或沉淀槽来加速沉淀过程。
6.沉降和分离:待沉淀完成后,将液体和固体进行分离。
通常使用离心机或过滤器来完成这一步骤。
7.洗涤:将沉淀得到的固体进行反复洗涤,以去除残留的酸和其他杂质。
洗涤一般使用水进行。
8.烘干:将洗涤后的固体通过烘干设备进行脱水和干燥,以使其水分含量降低到合适的水平。
9.粉碎:将烘干后的钛白粉块状物进行粉碎,使其颗粒达到所要求的粒度范围。
10.检测和包装:将粉碎得到的钛白粉进行质量检测,包括颜色、白
度和遮盖力等指标。
通过合格的产品将其包装,以备出售或进一步的利用。
以上是钛白粉的一般生产工艺流程,每个生产厂家根据自身的条件和
要求可能会有一定的差异。
同时,钛白粉的生产过程还需要注意环境保护,避免对环境造成污染。
硫酸法生产钛白粉工艺
硫酸法生产工艺
目前,我过钛白粉的生产主要采用硫酸法,其工艺如下:
硫酸法技术的主要工艺步骤是: ① TiO2原料用硫酸酸解; ② 沉降,将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分离出来; ③ 水解硫酸氧钛以形成不溶水解产物或称偏钛酸; ④ 煅烧除去水分,生成干燥的纯TiO2。
为控制水解速度、水解物的过滤洗涤性能和最终产品的细度及质量指标,需要在
水解时加入晶种。晶种的加入方式有两种:自身晶种和外加晶种。两种方法均能生 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肽液和水所产生的晶种进行水解工序, 不用另外制备晶种。
外加晶种顾名思义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降物转化成的TiO2为金红石型。若采用 成。
每吨钛白产品所需的主要原料消耗为:
矿及含钛原料/t
硫酸(100%H2SO4)/t
钛精矿(45%TiO2) 2.5
4.70
钛精矿(54%TiO2) 2.1
3.50
钛精矿(59%TiO2) 1.9
3.20
钛渣 (75%TiO2) 1.5
2.70
钛渣 (85%TiO2) 1.3
2.50
如果以钛铁矿为原料,还另需0.1~0.2t铁屑或铁粉。
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。
钛白粉生产工艺
钛白粉生产工艺钛白粉是一种广泛应用于涂料、塑料、橡胶、纸张和陶瓷等领域的白色无机颜料。
它具有高遮盖力、强度和耐候性,适合于多种应用。
钛白粉的生产工艺是一个复杂的过程,涉及到原料准备、矿石的提取和处理、化学反应、物理处理以及产品的喷涂和包装等环节。
本文将详细介绍钛白粉的生产工艺。
1. 原料准备钛白粉的主要原料是二氧化钛,它可以从天然金红石或者硫酸钛矿中提取得到。
在生产过程中,还需要使用一些辅助材料,如硫酸、氢氧化钠和稳定剂等。
这些原料需要经过精确的配比和准备,以确保最终产品的质量和性能。
2. 矿石的提取和处理天然金红石或者硫酸钛矿通常需要经过一系列的处理步骤,以去除杂质和不需要的成分。
这包括矿石的破碎、磨矿和磁选等工艺,以提高钛白粉的纯度和亮度。
3. 化学反应在化学反应阶段,矿石中提取出的钛原料与硫酸等反应,形成硫酸钛溶液。
然后,通过过滤、沉淀和干燥等步骤,将钛酸盐转化为钛白粉前体。
这个前体通常是一种白色固体物质,可以进一步加工和处理。
4. 物理处理在物理处理阶段,钛白粉前体被研磨成细粉,并通过高温煅烧来激活其颜料性能。
煅烧过程中,前体的晶体结构发生变化,提高了钛白粉的遮盖力和亮度。
5. 产品的喷涂和包装经过煅烧和处理后的钛白粉可以用于涂料、塑料和纸张等产品中。
在这些应用中,钛白粉被喷涂或混合到相应的材料中,以提供白色的外观和光泽。
最后,产品被包装和标记,准备好发往市场。
除了上述的主要工艺步骤,钛白粉的生产还需要严格的质量控制和环境保护措施。
生产过程中,需要监控原料的质量和配比,确保每个批次的产品都符合规定的标准。
此外,钛白粉厂商还需要采取相应的环保措施,如废水处理和废气处理,以减少对环境的不良影响。
钛白粉的生产工艺是一个精密而复杂的过程,需要严格的操作和控制。
通过合理的原料配比、科学的化学反应和有效的物理处理,可以生产出高品质的钛白粉产品。
尽管生产过程中存在一定的能耗和环境压力,但通过持续的改进和创新,钛白粉生产可以更加环保和可持续。
钛白粉硫酸法生产工艺
钛白粉硫酸法生产工艺钛白粉是一种重要的白色颜料,被广泛用于涂料、塑料、纸张等行业。
钛白粉硫酸法生产工艺是制备钛白粉的一种主要方法。
本文将详细介绍钛白粉硫酸法的生产工艺。
一、原料准备钛白粉硫酸法的主要原料是钛酸和硫酸。
钛酸是一种无机化合物,通常使用钛矿石经过选矿、焙烧、酸浸等步骤制得。
硫酸则是从硫矿石制得。
此外,制备钛白粉还需要一些辅助材料,如稳定剂、助剂等。
二、钛酸的制备钛酸的制备是钛白粉硫酸法的第一步。
首先,将经过选矿和焙烧的钛矿石与浓硫酸混合,在高温下进行酸浸反应。
酸浸反应使得钛矿石中的钛元素与硫酸发生化学反应,生成钛酸溶液。
接下来,通过过滤、蒸发、结晶等步骤,将钛酸溶液中的杂质去除,得到纯净的钛酸。
三、钛酸的硫酸化钛酸的硫酸化是钛白粉硫酸法的核心步骤。
将纯净的钛酸与浓硫酸反应,生成硫酸钛。
这一步骤中,需要控制反应温度、反应时间和硫酸的浓度,以确保反应的高效率和产品的质量。
硫酸钛是钛白粉的前体物质。
四、硫酸钛的水解硫酸钛的水解是将硫酸钛转化为氧化钛的重要步骤。
将硫酸钛溶液加入稳定剂,并在高温下进行水解反应。
水解反应使得硫酸钛分解为氧化钛和硫酸,其中氧化钛是钛白粉的主要成分。
水解反应的条件和稳定剂的选择对于产品的质量有重要影响。
五、氧化钛的沉淀和煅烧水解后得到的氧化钛溶液需要进行沉淀和煅烧处理。
首先,通过调节pH值,使得氧化钛溶液中的氧化钛颗粒逐渐沉淀。
然后,将沉淀后的氧化钛过滤、洗涤,去除残留的盐酸和硫酸等杂质。
最后,将氧化钛颗粒进行煅烧处理,提高其结晶度和白度。
六、钛白粉的精炼和包装经过煅烧处理后得到的氧化钛即为钛白粉。
为了提高钛白粉的质量,还需要进行精炼处理。
精炼处理主要包括研磨、分级、磁选等步骤,以去除颗粒间的杂质和磁性物质。
最后,将精炼后的钛白粉进行包装,以便于运输和使用。
总结起来,钛白粉硫酸法生产工艺包括原料准备、钛酸的制备、钛酸的硫酸化、硫酸钛的水解、氧化钛的沉淀和煅烧、钛白粉的精炼和包装等步骤。
钛白粉工艺流程
钛白粉工艺流程
钛白粉是一种重要的白色无机颜料,其生产工艺流程一般包括以下几个步骤:
1. 原料准备:采用天然、有色的钛矿石作为主要原料,如金红石、钛铁矿等。
原料经过破碎、磨细等工艺处理,得到适合进一步处理的颗粒状材料。
2. 钛矿石还原:将细碎的钛矿石与硫酸等还原剂混合,并在高温下进行还原反应。
反应后得到含有钛的氯化物和其他副产物。
3. 氯化钛:将还原后的钛矿石与氯气在高温下反应,产生氯化钛。
反应后得到含有氯化钛和未反应的氯气、氯化物等。
4. 氯化钛的净化:通过一系列的物理和化学方法,将氯化钛中的杂质去除。
常见的净化方法包括蒸馏、洗涤、过滤等。
5. 钛白粉沉淀:将净化后的氯化钛与水混合,并调节反应条件,使得钛白粉在反应中沉淀出来。
经过过滤、洗涤等工艺处理,得到含有钛白粉的湿沉淀物。
6. 钛白粉干燥:将湿沉淀物进行干燥处理,通常采用旋转干燥器等设备,在适当的温度下,将湿沉淀物中的水分蒸发掉,得到干燥的钛白粉。
7. 钛白粉精磨:将干燥的钛白粉进行精磨处理,使颗粒更加细小均匀,提高颜料的白度和分散性。
常用的精磨设备有球磨机、
鼓风机等。
8. 包装和质检:对精磨后的钛白粉进行包装,常见的包装形式有纸袋、编织袋等。
同时对产品进行质量检测,包括白度、颗粒大小、含量等指标。
以上就是钛白粉的主要工艺流程,具体的流程和细节可能因不同的生产厂家和产品要求而有所差异。
钛白粉的生产工艺
钛白粉的生产工艺钛白粉是一种常用的白色颜料,广泛应用于油漆、塑料、纸张、橡胶等行业。
下面将详细介绍钛白粉的生产工艺。
钛白粉的生产主要分为氯化法和硫酸法两种工艺。
氯化法主要用于生产优质的钛白粉,硫酸法则适用于生产工艺较为简单的一般钛白粉。
氯化法工艺的步骤如下:1. 准备原料:将钛矿石经过粉碎、焙烧等步骤得到钛酸盐粉末,并将其与焦煤混合。
2. 原料煅烧:将混合料在高温下进行煅烧,使其部分氧化,生成氯化钛。
3. 氯化反应:将氯化钛与氯反应生成金红石状氯化钛,进一步还原生成具有金黄色的硫酸钛酸盐。
4. 还原反应:将硫酸钛酸盐与还原剂进行反应,使其还原成白色的金红石型氯化钛。
5. 精炼:通过磨碎、分级等工艺对产物进行精炼,得到细微的钛白粉颗粒。
硫酸法的生产工艺相对简单,以下是主要步骤:1. 矿石制备:将钛矿经过粉碎、焙烧等处理步骤得到钛酸盐粉末。
2. 酸溶解:将钛酸盐粉末与硫酸进行反应,形成硫酸钛酸盐溶液。
3. 硫酸法的氧化:将硫酸钛酸盐溶液氧化成钛酸盐的过饱和溶液,通过控制恒温恒湿条件,使得晶体逐渐生长。
4. 结晶:将过饱和溶液进行降温结晶,生成具有特定形状和尺寸的钛白粉颗粒。
5. 洗涤和干燥:对产物进行洗涤和干燥,去除杂质,得到纯净的钛白粉。
无论是氯化法还是硫酸法,钛白粉生产过程中都需要注意环保和安全问题。
产生的废气、废水和废渣等需要进行处理和回收利用,以保护环境。
工厂也需要严格遵守相关安全规定,确保员工的安全。
总的来说,钛白粉的生产工艺包括原料准备、反应、精炼和成品处理等步骤,不同的生产工艺有不同的特点和适用范围。
随着科技的进步和环保要求的提高,钛白粉的生产工艺也在不断优化和改进。
联产法硫酸法钛白粉生产工艺流程
联产法硫酸法钛白粉生产工艺流程硫酸法钛白粉是一种重要的白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、橡胶、纸张等工业领域。
它的生产工艺流程十分复杂,需要经过多个步骤才能得到高质量的钛白粉产品。
本文将介绍硫酸法钛白粉的生产工艺流程,以及其中的关键步骤和技术要点。
一、原料准备硫酸法钛白粉的生产过程需要使用工业级的钛矿石作为原料。
首先是将钛矿石进行破碎、研磨,然后采用浸出法提取得到的稀氯化钛酸钠浸出液。
二、浓缩精制浸出液要通过浓缩、精制过程,将其中的杂质去除,得到高纯度的氯化钛酸钠。
浓缩精制是硫酸法钛白粉生产中的关键步骤,需要严格控制工艺条件,确保得到品质优良的氯化钛酸钠。
三、水解沉淀高纯度的氯化钛酸钠要经过水解反应,生成氢氧化钛沉淀。
水解反应需要在严格控制的条件下进行,以确保沉淀的质量和颗粒大小符合要求。
四、焙烧氢氧化钛沉淀要经过焙烧过程,将其转化为二氧化钛晶体。
焙烧是硫酸法钛白粉生产中最重要的步骤之一,要控制好焙烧的温度和时间,以确保产物的晶体结构和颗粒大小符合要求。
五、精磨经过焙烧后的二氧化钛产物需要进行精磨,以得到所需的颗粒大小和表面平整度。
精磨过程要慎重进行,避免因过度粉碎而导致产品质量下降。
六、表面处理表面处理是硫酸法钛白粉生产中的关键环节之一,通过表面处理可以改善钛白粉的分散性和增加其覆盖力。
常用的表面处理方法包括硅烷偶联剂处理、铝酸酯处理等。
七、包装最后一步是将表面处理后的钛白粉产品进行包装,以便储存和运输。
包装要符合相关标准,确保产品的质量和安全。
总结硫酸法钛白粉生产工艺流程包括原料准备、浓缩精制、水解沉淀、焙烧、精磨、表面处理和包装等多个步骤。
在每个步骤中都需要严格控制工艺条件,以确保最终产品的质量和性能符合要求。
同时,随着技术的不断进步,硫酸法钛白粉生产工艺也在不断优化和更新,以满足市场对高品质钛白粉产品的需求。
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。
钛白粉硫酸法生产工艺
钛白粉硫酸法生产工艺钛白粉是一种重要的白色无机颜料,广泛应用于油漆、塑料、橡胶、纸张等多个行业。
其中,钛白粉硫酸法是一种常用的生产工艺。
本文将介绍钛白粉硫酸法的生产过程和工艺特点。
一、钛白粉硫酸法生产工艺概述钛白粉硫酸法是通过钛矿石经过多道工序的化学反应制得的。
其主要步骤包括钛矿石的选矿、焙烧、硫酸浸出、硫酸钛溶液的制备、还原、沉淀、烘干、研磨等。
二、钛矿石的选矿钛矿石是钛白粉的原料,其主要成分是二氧化钛(TiO2)。
在选矿过程中,通过破碎、磨矿、筛分等手段将矿石中的杂质去除,得到纯净的钛矿石。
三、焙烧将选矿得到的钛矿石进行焙烧处理。
焙烧过程中,钛矿石中的有机物和水分被蒸发和分解,同时将其中的硫酸铁转化为硫酸亚铁。
四、硫酸浸出将焙烧后的钛矿石与浓硫酸进行反应浸出。
在高温下,硫酸与钛矿石中的二氧化钛反应生成硫酸钛溶液。
该反应是放热反应,需要注意控制温度和反应速率。
五、硫酸钛溶液的制备将硫酸钛溶液进行净化和浓缩处理,去除其中的杂质和水分,得到纯净的硫酸钛溶液。
净化过程中,常用的方法包括过滤、沉淀、离心等。
六、还原将硫酸钛溶液进行还原处理,使其中的钛离子还原为金属钛。
还原过程中,常用的还原剂有亚硫酸钠、亚硫酸铵等。
还原反应需要在一定的温度和压力条件下进行。
七、沉淀还原后的钛溶液中的金属钛通过调节pH值和温度,使其与硫酸钛溶液中的钛离子发生沉淀反应。
沉淀后得到的是一种含有大量水分的钛白粉。
八、烘干将沉淀得到的钛白粉进行烘干处理,去除其中的水分。
烘干过程需要控制温度和时间,以免对钛白粉的颜色和颗粒形态产生不良影响。
九、研磨经过烘干的钛白粉进行研磨处理,使其颗粒更加细小均匀。
研磨过程中使用的设备包括球磨机、颚式破碎机等。
十、总结钛白粉硫酸法生产工艺是一种成熟的工艺路线,具有生产效率高、产品质量稳定的特点。
在实际生产中,还需注意控制工艺参数,确保每个环节的操作准确可靠。
通过不断优化和改进工艺,可以进一步提高钛白粉的生产效率和质量,满足市场的需求。
硫酸法钛白粉生产工艺
硫酸法钛白粉生产工艺一、前置工序1. 原料准备:钛矿石(TiO2)是生产钛白粉的主要原料,需要进行筛分、破碎、干燥等预处理工作。
2. 硫酸制备:硫酸是生产过程中必须的化学品,需要进行制备。
常用的方法是采用硫磺和氧气反应制得浓硫酸(H2SO4)。
3. 氯化钠制备:氯化钠(NaCl)是生产过程中的辅助原料,需要进行制备。
二、主要工艺流程1. 钛矿石浸出:将经过预处理的钛矿石与浓硫酸混合,反应生成硫酸钛溶液。
该步骤需要加入适量水和控制反应温度,以保证反应顺利进行。
2. 过滤与洗涤:将得到的硫酸钛溶液通过过滤器进行固液分离,并用清水对固体进行洗涤,以去除杂质和余留的硫酸。
3. 氧化还原法:将洗涤后的固体在高温下与空气或氧气接触,使其发生氧化还原反应,生成钛白粉颜料。
该步骤需要控制温度、氧气流量和反应时间等参数。
4. 筛分与包装:将得到的钛白粉进行筛分,以去除粗颗粒和杂质。
然后按照规格进行包装,以便于储存和销售。
三、工艺优化1. 增加反应器容积:增加反应器容积可以提高生产效率和产量,但也会增加设备成本和能耗。
2. 优化氧化还原工艺:通过调整温度、氧气流量和反应时间等参数,可以提高钛白粉的质量和产量。
3. 循环利用废水:将洗涤过程中产生的废水进行处理,可回收其中的硫酸和钛元素,降低生产成本并减少环境污染。
四、安全措施1. 防护用品:操作人员需佩戴防护眼镜、手套、口罩等防护用品。
2. 废弃物处理:废弃物需分类存放,并按照规定进行安全处理。
3. 事故预防:对设备进行定期维护保养,并进行安全检查,以预防事故的发生。
五、环保措施1. 废气处理:将反应过程中产生的废气进行收集和处理,降低对环境的影响。
2. 废水处理:将洗涤过程中产生的废水进行处理,达到排放标准并回收其中的资源。
3. 节能减排:通过优化工艺流程和设备配置,降低能耗和废弃物产生量,实现节能减排。
- 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)。
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 technolo gy)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FeSO4·7H 2O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9 0℃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。