二氧化钛生产工艺简介课件

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二氧化钛晶型结构
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物理性质
分子量79.9，
相对密度
颜料名称
在常用的白色颜料中，二
氧化钛的相对密度最小，
锐钛型 二氧化钛
同等质量的白色颜料中，
二氧化钛的表面积最大， 金红石型
颜料体积最高。
二氧化钛
板钛型 二氧化钛
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相对密度 (g/cm3)
3.8~3.9
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
硫酸法钛白的生产方法。
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%的硫酸，剧烈的放热反应在160℃左 右就开始了。
加入酪蛋白、淀粉或其他有机絮凝剂，液体便通过简单 的重力分解沉淀在沉降池中。
用旋转耙从沉降池中将固体物质去除。沉降后的钛 液通过精滤除掉细小的残余粒子。
整个沉降过程大约8h。
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3.水解
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。
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硫酸法生产二氧化钛的典型流程
①酸解：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：水解硫酸氧钛以形成不溶水解产物或 称偏钛酸；
④煅烧：煅烧除去水分，生成干燥的纯TiO2。 ⑤研磨
⑥包膜：金红石型钛白粉包膜处理。
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1.酸解
经研磨、干燥的钛铁矿（含42%～60%的TiO2）和／或酸溶性钛
成钛酸盐 高温下与氯化剂反应生成四氯化钛
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三、二氧化钛的用途
具有稳定的物理、化学性质，优良的光学、 电学性质以及优异的颜料性能，因此其用途 十分广泛， 涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、 橡胶、电子工业、化妆品、电焊条、搪瓷、 陶瓷和冶金等都要用到钛白粉。
特别是颜料钛白粉，因其具有其他白色颜料 无可比拟的多种优异性能，以至于其面世后， 很快就取代了传统的铅白、锌白、锌钡白等 白色颜料，成为白色颜料之王。
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介电常数
二氧化钛的介电常数较高，因此具有优 良的电学性能。
电导率
二氧化钛具有半导体的性能，它的电导 率随温度的上升而迅速增加
吸湿性
二氧化钛虽有亲水性，但吸湿性不太强
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化学性质
其化学性质相当稳定 不溶于水、有机酸和弱无机酸 可溶于浓硫酸、碱和氢氟酸 溶于氢氧化钠（或钾）的熔融物，生
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硫酸法生产二氧化钛
一、概述 二、二氧化钛生产的基本原理及工艺条
件 三、四氧化钛的精制 四、四氧化钛气相氧化 五、氯化法生产二氧化钛的工艺流程
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一、概述
二氧化钛制造工艺
硫酸法
以钛铁矿或酸溶性钛渣为原料，用硫酸 分解，然后除铁后经水解而制得
氯化法
以金红石或高钛渣为原料，经氯化生产 四氯化钛，然后在高温下氧化而制得
二氧化钛的生产工艺
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一、概述
二氧化钛。商用名称为钛白粉，分子式 为TiO2。
钛白粉在各个方面的消费增长率都与国民经济总产值 成正比，因此经济学家把钛白粉消费量的多少，作为衡量 一个国家经济发展水平和人民生活水平高低的一个重要标 志。
我国蕴藏着极其丰富的钛矿资源，我国钛白粉工业得 到很大发展，生产能力仅次于美国，已跃居世界第二位。
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。
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。
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水解沉淀物浆料经过滤、洗涤后，在还原条件下用硫酸酸
TiOSO4 (硫酸氧钛)。由于原料中存在的钒、铬和其他金属要在硫酸中
分解，因此多孔饼中也含有这P类PT学金习交属流硫酸盐。
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酸解反应通常用能装30～40t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30min，然后将多孔饼固相物 冷却3h左右。
接下来是用水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11～12h，使在酸解罐 处的总反应时间达14～15h。
4.2~4.3
4.12~4.23
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熔点和沸点
✓ 由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会 转变成金红石型，因此板钛型和锐钛型二氧 化钛的熔点和沸点二氧化钛实际上是不存在 的。
✓ 只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点，金红 石型二氧化钛的熔点为1850℃℃、熔点与二 氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸 点为 2500～3000℃，在此高温下二氧化钛稍 有挥发性。
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%。而处理钛渣，酸中 的H2SO4一般为91%～92%。为了获得平缓的反应，不许用比此更浓 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
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。整个水解沉淀过程需要 3~5h。
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如果以钛铁矿为原料，钛液要用铁屑处理将三价铁还原成 二价铁。
如果让三价铁进入水解阶段，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。
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2. 沉降
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地位沉淀池/沉 降池中。