钛白粉认识实习报告

1、中南民族大学认识实习报告实习地点： 武汉方圆钛白粉有限责任公司 学 号： 09081100 姓 名： 熊亚军 院 系： 化学与材料科学学院 班 级： 09级化学工程与工艺 指导教师： 赵福珍 洪景萍 刘冰 周继亮 学生自评在参观实习期间，我们每个人都很认真。在安全讲座及钛白粉基本合成工艺的介绍中我都认真的做了笔记。在这两部分讲座中，我了解到了很多跟自己以后从事的工作有关的信息，特别是安全生产方面。作为化工的一份子，安全生产和保护环境尤为重要，特别近几年来频发的化工厂爆炸事情，不仅给现在从事化工工作的人敲响了警钟，也给我们这些即将走上化工工作岗位的人打了预防针。化工厂的爆炸不仅给国家造成了严重的

2、经济损失，也给化工厂周围的居民带来了严重的生命威胁，所以，安全生产是我们走上岗位最应该注意的。当然环境的保护也是不容忽略的，随着现代科技的发展，可持续发展道路越来越重要，环境是我们不可缺失的生存条件。在这次实习中，我还懂得了，任何事情都需要一步一个脚印的来，无论你是什么学位，工作都需要从基层开始锻炼。在这里，我衷心的感谢帮我们联系参观工厂、带我们去参观实习的老师以及给我们提供参观地点的武汉方圆钛白粉公司。 学生签名： 年 月 日指导老师评语 教师签名： 年 月 日成绩目 录一实习目的（3）二实习要求（3）三实习内容（3）1.公司简介（3）2.公司主要产品及技术指标.（4）3.四氯化钛的制备与精

3、制（6）4.四氯化钛的氧化（8）5.二氧化钛的表面处理.（10）6.钛白粉的生产工艺.（11） 四实习感受.（13）1. 实习目的实践性的了解实际生产中的化学工艺流程、更好的巩固所学的化工原理课程中知识、以及我们学习的专业课知识。通过对武汉方圆钛白粉厂的见习，让学生对该公司的产品，生产流程，生产条件获得初步认识，同时，结合化工的专业知识，观察和了解生产线，为进一步学习专业知识打下基础。二、实习要求1、实习期间，学生积极遵守和贯彻党的方针和工厂的各项安全措施及规章制度，认真听取师傅得建议和教诲，同学间相互关心。2、熟悉工厂主要设备和产品，熟悉各车间产品生产所用原料和工艺流程，详细记录其工艺参数。

4、3、实习后绘制车间布置和工艺流程图并做好实习报告。三、实习内容1.公司简介武汉方圆钛白粉有限责任公司是由原武汉钛白粉厂改制而成。近几年来，公司严格按照现代化企业制度运行，积极倡导“以人为本，求实创新”的企业精神，在体制创新、技术创新、环境创新、管理创新等方面攀登一个又一个新台阶，被武汉市科技局批准为高新技术企业。钛白粉学名二氧化钛，化学性质稳定，具有无毒、最佳不透明性、最佳白度和光亮度等性能，被公认为目前世界上性能最好的一种白色无机颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷、化纤和橡胶等行业。我公司其主导产品“方圆牌”钛白粉先后荣获武汉市工业新产品奖、优质产品证书和出口商品检验合格证书以及湖北省产

5、品质量监督检验合格证书，在湖北地区最畅销商品等荣誉称号。为了增强市场竞争力，公司加大技术开发力度，对传统产品钛白粉的生产工艺和装置进行全面的技术改造，使产品性能和相关技术指标明显优于“国标”，经武汉市科技局组织专家鉴定，“综合技术经济指标达到国内同类产品领先水平”，公司的企业标准经武汉市技术监督局批准发布；利用新的技术工艺生产的产品经湖北省涂料产品质量监督局检测站检验，“完全达到国家标准”，深受广大用户好评。 在技术创新过程中，公司严格执行国家环保“三同时”的要求，投入巨资改造和净化生产环境，确保工艺废水和烟尘达到国家排放标准，被武汉市人民政府授予环境保护“一控双达标先进集体”称号。为了实现公

6、司的规范管理和可持续发展目标，我公司在同行业中率先推行iso9001/14001贯标工作，目前，在同行中独具特色的“废酸浓缩”装置已经开始运行，“方圆钛白”充满信心，将以优质的产品、优美的环境、优秀的品牌和良好的服务迎接各界宾客。2. 公司主要产品及技术指标fr-767 金红石型钛白粉 该产品是方圆钛白采用硫酸法生产的高档通用型钛白粉。该产品集合了无机包膜、有机处理、盐处理、煅烧控制、水解与产品应用方面的创新研究，采用了新进的色相与粒径控制，经锆、铝与无机表面处理，让产品拥有更佳的应用性能。粒径通过方圆钛白粉精细设计的水解工艺，使产品具有小的粒径，拥有更白的色泽，偏蓝底相，更高的掩盖力。 表面

7、处理表面处理通过先进的锆、铝无机与有机表面处理，让fr-767的光学性能达到最佳。在表面处理中采用了锆化合物，可以使产品达到更佳的遮盖力，拥有更高的光泽，并使产品具有良好的耐候性。加入有机处理剂包覆fr-767表面，极大地提高了产品的分散性能。粒度分布严格的水解煅烧工艺，使fr-767的粒度分布更加集中，赋予产品更高的光泽，良好的分散性，优异的遮盖力、着色力。具有白度光泽度高,高消色力,高耐候性,分散性好等特点,广泛应用于室内外涂料,乳胶漆,粉末涂料,油墨,造纸,橡胶,塑料,色母粒等行业。1. 粒度：通过方圆钛白精心设计的水解工艺，使产品具有小的粒径，拥有更白的色泽，偏蓝底相、更高遮盖力。2.

8、 表面处理：通过先进的锆、铝无机与有机表面处理，让fr-767的光学性能达到最佳。在表面处理中采用了锆化合物，可以使产品达到更佳的遮盖力，拥有更高的光泽，并使产品具有良好的耐候性。加入有机处理剂包覆fr-767表面，极大地提高了产品的分散性能。 3. 粒度分布：严格的水解煅烧工艺，使fr-767的粒度分布更加集中，赋予产品更高的光泽，良好的分散性，优异的遮盖力、着色力。 项目指标白度（与标准比）不低于亮度（%） 94 金红石含量% 98 消色力（雷诺兹数） 1800 水悬浮ph值6.58.5 吸油量g/100g 21 电阻率.m 80 筛余物(0.045mm筛孔) 0.01 分散性（黑格曼数）

9、 5.75 105挥发份 0.8。fa111锐钛型钛白粉该钛白粉白度好、消色力高、吸油量低、粒径及粒度分布好、分散性和遮盖力俱佳，尤其在批次稳定性和应用稳定性能方面，已经逐步形成了独具特色的产品优势和竞争优势，产品在市场上久负盛名，供不应求。主要应用于涂料、塑料、造纸等领域，以颜料级为主导产品，主要品种分为通用型和高档型。武汉方圆fa101锐钛型钛白粉是采用先进的硫酸法工艺生产的，外观为白色粉末，化学性能稳定，具有优良的光学性能，纯度好、白度好、遮盖力强，消色力高且易于分散，属通用型钛白粉，可广泛应用于涂料、油漆、塑料、油墨、色母粒、造纸等行业。 项目指标 tio2的质量分数 %98 白度 (

10、与标准比)不低于 亮度 %94 水溶物的质量分数0.6 消色力 (与标样比)105 水悬浮ph值6.58.5 吸油量 g/100g21 电阻率.m80 筛余物 (0.045mm筛孔)0.1 分散性 （黑格曼数）5.75 105挥发份0.5硫酸亚铁纯净硫酸亚铁呈天蓝色或绿色单斜结晶或结晶性粉末，无毒，有收敛性。在干燥空气中风化，表面变成白色粉末。在湿空气中易氧化，生成棕黄色碱式硫酸铁。在56.6转变成为绿色的四水化合物；在64.4转变为白色的一水化合物；加热至300失去全部结晶水成白色的无水化合物；红热时则分解放出so2、so3。溶于水和甘油，不溶于醇。水溶液中有氧存在时逐渐氧化为硫酸高铁。本公

11、司的硫酸亚铁产品为钛白粉生产过程中的副产品，含有少量的硫酸氧钛、水不溶物和游离硫酸。工业上用于制造铁盐、墨水、氧化铁红及靛青，用作媒染剂、鞣革剂、净水剂、木材防腐剂及消毒剂等。农业上用作化肥、除草剂及农药，主治小麦的黑穗病，防治果园害虫和果树的腐烂病，根治树干的苔类、地衣等。也可用作肥料，是植物制造叶绿素的催化剂，对植物的吸收有重要作用。医药上用作局部收敛剂及补血剂，其所含的铁是体内合成血红朊的原料。 指 标 项 目 指 标 优等品 一等品合格品 1硫酸亚铁（feso47h2o）含量，% 97.0 94.0 90.0 2 二氧化钛（tio2）含量，% 0.5 0.5 0.75 3 水不溶物含量

12、，% 0.2 0.5 0.75钛白粉的生产工艺主要有氯化法和硫酸法2种。表1氯化法与硫酸法比较情况表 项目硫酸法氯化法原料钛铁矿、酸溶钛渣。氯化钛渣、人造金红石。产品类型既可生产锐钛型钛白也可生产金红石钛白粉仅能生产金红石钛白粉。生产技术生产难度小，设备简单、技术成熟，国内广泛采用。生产技术难度大，关键设备结构复杂，要求耐高祖、耐腐蚀材料，国内应用较少国际上只有少数公司拥有此技术。产品质量采用先进的工艺控制和完善的包膜技术，缩小了与氯化法产品质量的差异。产品质量较好。由于最终产品微量吸附氯和hcl，具有腐蚀性，在某些应用领域受局限。主要污染物以钛铁矿为原料，每生产1t钛白粉，将产生3-4t绿矾

13、和8t废酸。以钛渣为原料，不存在绿矾问题。以金红石为原料，废物排放量很低。以钛熔渣为原料，每生产1t钛白粉，可产生约1.6t含氯和盐酸的fec3。工厂安全主要危害来自于热浓硫酸的处理和二氧化钛粉尘。氯气、高温ticl4气体、tio2粉尘。生产方式间歇式生产连续式生产，易于实现自动控制。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。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

14、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

15、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+cl2ticl4+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

16、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。大型沸腾氯化炉直径26m，内衬耐火砖，干燥的金红石矿(或钛渣)在氯化炉内先用空气使其流态化，并加热至650左右，然后加入干燥的焦碳或石油焦(金红石:石油焦=78:22),待温度升至900时用气化氯代替空气进入沸腾炉内，接着金红石矿(或钛渣)与焦碳(或石油焦)按一定的比例在保持沸腾床一定高度的情况下陆续加入，让氯化反应按一定的速率进行(氯气的气速一般为0.10.15m/s)。氯化反应一般维持在9501000，正常

17、生产时使用回收氯，不足部分用新鲜氯补充，如果反应温度超过1000，有可能使矿粉与反应的杂质氯化物烧结而造成死床，在这种情况下可以通入干燥的氮气来降温。在二氧化钛氯化的同时，矿中的杂质也参与氯化反应生成fecl3、sicl4、alcl3、vocl3、mncl2、nbcl5、sncl2、mgcl2等，在反应气体出来冷却到200左右后，大部他杂质的氯化物冷凝在炉灰上而沉降下来，气体经过滤进一步冷凝到-12左右以尽可能的回收四氯化钛(通常用冷四氯化钛喷淋)，不凝性气体主要是co、co2、h2、余氯和微量的四氯化钛，经气体处理装置用碱液吸收后排放。这种粗四氯化钛是一种红棕色的浑浊液体，在氯化前要通过蒸馏

18、来精制。由于卤化物比较容易分级提纯，所以氯化法钛白粉的纯度比硫酸法高，这是它的主要优点之一。ticl4的沸点是136，多数氯化物的沸点都与它有一定的距离，高于此沸点的主要有fecl3、alcl3等，低于此沸点的有sicl4等，唯有钒的氯化物的沸点与它相近，工业生产中可以用传统的铜丝塔精馏除钒，或用不饱和矿物油处理成不挥发物后，再精馏后获得钒含量(以v2o5计)10-6级高纯四氯化钛液体，该液体无色透明、沸点136、凝固点-24、相对密度(20)1.726.四氯化钛遇水会立即发生强烈的放热反应，产生大量的白色hcl烟雾而污染环境、灼伤皮肤、刺激粘膜、损伤呼吸道组织、腐蚀设备，因此所有设备都要求严

19、格密封、严禁泄漏。四氯化钛遇水的反应式如下：ticl4+h2otiocl2+2hcl2、四氯化钛的氧化氧化是氯化法工艺核心，四氯化钛的氧化是气相反应，反应温度高达14001500左右，ticl4生成tio2的反应时间只有几毫秒，不像硫酸法从h2tio3生成tio2那样需要煅烧10余小时，其化学反应式如下：ticl4(气)+o2(气)tio2金红石(固)+2cl2(气)氧化前先将精ticl4液体在150200下加热气化，分步或一步预热到9001000，氧气同样也要预热到此温度，两者按一定比例同时喷入氧化器内。氧化时的另一个技术关键问题是如何添加alcl3,alcl3是金红石型二氧化钛的成核剂(又

20、可以称为晶种)，也是促进剂，不加alcl3反应生成tio2粒子较粗(0.60.8m),加入一定量alcl3(0.9%1.5%)后所生成的tio2粒子较细(0.150.35m).加入的方法有:一种是事先把alcl3溶解在ticl4内，随ticl4一同蒸发气化；另一种方法是在高温下向熔融的金属铝箔或铝粉中通入氯气，所产生的alcl3蒸气与ticl4蒸气一同混合进入氧化器内。由于反应生成的tio2是在几毫秒(0.050.1s)内产生的，所以为了避免tio2晶体的高温下迅速增长和相互粘结而结疤，初生的tio2晶体必须争剧降温，以极高的流速通过冷却套管用低温循环氯在数秒钟内从14001500冷却至600

21、左右，这一过程也很难掌握然后二氧化钛等反应物经旋风分离器进一步冷却后进入高温袋滤器把二氧化钛收集下来，含氯量在70%80%左右，可返回氯化工序使用。为了防止二氧化钛在冷却套管中沉积附着于管壁而降低传热效果，可在管内导入煅烧tio2或石英砂来清洗，但是煅烧tio2颗粒粗硬，混入产品中较难除去，美国专利usp5266108中建议采用压力机或压力辊，把二氧化钛粉末压成致密的二氧化钛颗粒，用这种二氧化钛(用量0.5%15%)来清洗，很容易重新破碎成普通颜料级二氧化钛的粒度，不影响后加工过程。由于四氯化钛在氧气中燃烧所放出的热量不足以使炉内的物料上升到氧化所需要的温度，因此需要提供辅助热源帮助升温，燃烧

22、的一氧化碳、甲苯(或二甲苯)及等离子火炬、激光都可以使用，但等离子法能耗太高，所以一般使用一氧化碳或甲苯，燃烧甲苯时会有部分水分子生成，正好可以成为新生的tio2晶核，取到一举两得的效果。辅助加热的方式有内加和外加热2种：内加热因要在反庆物的气流中吲入燃烧气体，会使氯气浓度降低而增加氯气循环回收时的难度；外加热因为会造成炉壁过热而结疤的疫病更趋严重。 氧化反应器是氯化法的关键设备，有立式和卧式两种，技术复杂难度高。首先在高温下四氯化钛腐蚀性很强，在1000以上的温度下对所有材料的强度、耐温、耐腐蚀性能要求很严格，(国外通常用一种价格昂贵的inconcl 600型镍基合金)；其次ticl4、o2

23、、alcl3不仅混合要均匀，而且混合喷入的速度很快，国外资料介绍为150200m/s，这样高速混合的工艺和设备难度很大；而要在几毫秒内利用控制反应物的停留时间来调整tio2的晶粒大小是非常困难的；另外氧化系统必须严密正压操作，整个氯化-氧化生产过程闭路联动循环，生产环节紧紧相扣又互相制约，有一处出问题就会影响全局。一条15kt/a的氯化法生产线，以每年300个工作日，2t/h二氧化钛计算，氧化反应器每小时要消耗5t四氯化钛、60m3氧气、0.1t三氯化铝和3.5t尾氯(浓度80%以上)。为了防止氧化器的喷嘴和反应器内壁结疤，各厂商研究了许多办法，主要有喷砂(盐)法、多孔反应器壁法、机械刮刀法、

24、惰性气体保护法等，实际生产中似乎喷砂法较多，下图为一种四氯化钛氧化器的示意图。3、二氧化钛的表面处理氯化法金红石型二氧化钛也需要进行表面处理，虽然有气相干法表面处理的报道，但实际生产中尚未采纳，工业上仍以湿法表面处理为主，其处理方法、处理剂和处理过程与硫酸法一样，所不同的是氯化法二氧化钛颜料的表面吸附有少量的余氯，必须除去后才能进行表面处理操作。脱氯可以用热空气或含有0.1%硼酸的蒸汽处理，接着再用含有空气的蒸汽处理即可达到脱氯的目的，也可以采用水洗的办法除氯。武汉方圆钛白粉有限责任公司生产的钛白粉的生产工艺是采用硫酸法硫酸法生产工艺技术：首先将钛矿原料干燥并经研磨，再用硫酸分解。酸解反应前，

25、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。然后让钛液静置沉降，除去氧化硅和未反应的钛矿一类的固体残渣，钛液在沉降之前，需加入絮凝剂使其中的胶体物质絮凝沉降，为了提高沉降后钛液的质量，用过滤的方式降去一部分未沉降的杂质。初步净化后的钛液根据工艺要求的铁钛比用冷冻或真空结晶，让大部分硫酸亚铁结晶析出而得以分离，分离亚铁后通过控制过滤除去钛液中的微量残渣。然后对

26、钛液进行浓缩，使钛液浓度提高到水解所要求的浓度。钛液的水解是硫酸法生产钛白粉最关键的一步，为确保水解产物的质量，水解条件必须严格控制。水解快结束时用水稀释，可提高钛液的水解率，但稀释过度，则会影响水合二氧化钛的质量。水解所得的水二氧化钛经过滤除去所吸附的母液后用水洗涤，其酸性滤液应回收处理。水洗以后的水合二氧化钛在酸性和还原条件下进行漂白和漂洗除去残存的微量杂质铁，然后加入少量能控制晶体成长的物质(盐处理剂)，再进行煅烧。水合二氧化钛的煅烧是很重要的工序，煅烧是在有一定倾角的转窑内进行的。水合二氧化钛在转窑内首先脱除水分，再脱除吸附的三氧化硫，最后是晶体的成长以及向金红石型转化过程，其中晶体成

27、长和晶型转化是在高温条件下进行的，必须仔细控制。煅烧后的二氧化钛粗制品经研磨、分级(如是锐钛型经研磨后就得到产品)后，用无机、有机物对二氧化钛进行表面处理，最后对表面处理后的二氧化钛进行洗涤、干燥和粉碎，得到金红石型二氧化钛产品。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。

28、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

29、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。 4、钛白粉的生产工艺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，

30、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

31、)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

32、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

33、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

34、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（feso47h2o），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feso47h2o七水晶体，而铬、钒杂质含量最少。

35、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feso4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

36、（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：自身晶种和外加晶种。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

37、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

38、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

39、。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