硫酸法生产钛白粉工艺ppt课件

1、 钛白粉的化学称号为二氧化钛，英文称号为钛白粉的化学称号为二氧化钛，英文称号为titanium dioxide或或titania。商用称号为钛白粉，分子式为商用称号为钛白粉，分子式为TiO2，相对分子质量为，相对分子质量为79.9。 基于钛白粉具有稳定的物理、化学性质，优良的光学、电学性质以及优良基于钛白粉具有稳定的物理、化学性质，优良的光学、电学性质以及优良的颜料性能，因此其用途非常广泛，的颜料性能，因此其用途非常广泛， 涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、电子工业、化装品、电焊条、搪瓷、陶瓷和冶金等都要用到钛白粉。特别是电子工业、化装品、电焊条、搪瓷、陶

2、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较的多种优良性能，以致于其面颜料钛白粉，因其具有其他白色颜料无可比较的多种优良性能，以致于其面世后，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。之王。 由于它是白色和浅白色最好的遮盖颜料和消色颜料，因此被广泛地运用于需由于它是白色和浅白色最好的遮盖颜料和消色颜料，因此被广泛地运用于需求着白色或浅白色的涂料、纸张、塑料、油墨、橡胶等领域。随着世界经济求着白色或浅白色的涂料、纸张、塑料、油墨、橡胶等领域。随着世界经济的开展和人类科技的提高，人

3、们对钛白粉的认识将越来越深，钛白粉的运用的开展和人类科技的提高，人们对钛白粉的认识将越来越深，钛白粉的运用领域将越来越广，钛白粉的市场需求将越来越大，钛白粉有着及其广大的开领域将越来越广，钛白粉的市场需求将越来越大，钛白粉有着及其广大的开展和运用前景。展和运用前景。 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开展程度和人民生活程学家把钛白粉消费量的多少，作为衡量一个国家经济开展程度和人民生活程度高低的一个重要标志。度高低的一个重要标志。 我国蕴藏着极其丰富的钛矿资源，

4、这得天独厚的钛矿，是开展钛白粉消费雄厚的物质根底，目前，我国钛白粉工业得到很大开展，消费才干仅次于美国，已跃居世界第二位。目前，我过钛白粉的消费主要采用硫酸法，其工艺如下：目前，我过钛白粉的消费主要采用硫酸法，其工艺如下：硫酸法技术的主要工艺步骤是：硫酸法技术的主要工艺步骤是：TiO2原料用硫酸酸解；原料用硫酸酸解；沉降，将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分别出来；沉降，将可溶性硫酸氧钛从固体杂质中分别出来；水解硫酸氧钛以构成不溶水解产物或称偏钛酸；水解硫酸氧钛以构成不溶水解产物或称偏钛酸；煅烧除去水分，生成枯燥的纯煅烧除去水分，生成枯燥的纯TiO2。 酸解反响通常用能装酸解反响通常用能装3040t

5、反响物的酸解罐进展间歇式操作。猛烈的放热反反响物的酸解罐进展间歇式操作。猛烈的放热反响普通继续约响普通继续约30min，然后将多孔饼固相物冷却，然后将多孔饼固相物冷却3h左右。左右。 硫酸法产生的空气污染大部分来自于酸解。反响中，大量硫氧化物、酸雾和夹硫酸法产生的空气污染大部分来自于酸解。反响中，大量硫氧化物、酸雾和夹带的未反响原料粒子在很短时间内释放出来。这些放散物被暂时搜集到气体洗涤塔带的未反响原料粒子在很短时间内释放出来。这些放散物被暂时搜集到气体洗涤塔和固体物质除尘系统中。和固体物质除尘系统中。 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接下来是用水或稀硫酸将硫酸盐多

6、孔饼浸出。这种饼的分解和三价铁/二价铁二价铁的复原通常要进展的复原通常要进展1112h，使在酸解罐处的总反响时间达，使在酸解罐处的总反响时间达1415h。 假设以钛铁矿为原料，钛液要用铁屑处置将三价铁复原成二价铁。假设以钛渣假设以钛铁矿为原料，钛液要用铁屑处置将三价铁复原成二价铁。假设以钛渣为根本原料，由于只需二价铁，故省掉这一步工序。复原继续到产生一些三价钛为为根本原料，由于只需二价铁，故省掉这一步工序。复原继续到产生一些三价钛为止，目的是使所用的铁在随后各步骤中都坚持二价方式。通常目的为止，目的是使所用的铁在随后各步骤中都坚持二价方式。通常目的为2%的三价钛就的三价钛就行了，大部分钛以四价

7、方式存在。正如延续酸解一样，复原也可采用延续方式进展。行了，大部分钛以四价方式存在。正如延续酸解一样，复原也可采用延续方式进展。 假设让三价铁进入水解阶段，它们将吸附在假设让三价铁进入水解阶段，它们将吸附在TiO2粒子外表，呵斥最终钛白产粒子外表，呵斥最终钛白产品白度目的低。因此，在整个工艺过程中使铁坚持二价形状至关重要。品白度目的低。因此，在整个工艺过程中使铁坚持二价形状至关重要。 冷却酸解液、固体惰性物质和未反响的原料剩余物溶液从酸解罐的底部全部排放到宽底的位置沉淀池/沉降池中。 此处是将由钛矿杂质构成的可溶性剩余物去掉。这些剩余物能够包括硅石、锆石/硫酸石、白钛石和/或金红石。参与酪蛋白

8、、淀粉或其他有机絮凝剂，液体便经过简单的重力分解沉淀在沉降池中。可溶性剩余物的沉降可以在此阶段辅以硫化锑SbS3沉淀的方式进展。为此，需在酸解阶段将氧化锑参与到最初的原料中，沉降时参与硫化钠以沉淀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。固体物质排出后，先用废酸洗涤以回收未反响的原料，然后用水洗掉残留液。沉降后的钛液经过精滤除掉细小的剩余粒子。这些精滤滤渣与沉降池中搜集的其他固体物合在一同送往答应的堆放场。 整个沉降过程大约8h。 水解工序是硫酸法钛白消费非常关键的一步。这一步将可溶性硫酸氧钛在水解工序是硫酸法钛白消费非常关键的一步。这一步将可溶性硫酸氧钛

9、在90时水解成不溶于水的水合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，必需严厉控制诸如加热速度、钛液的二价铁离子和四价钛离子含量以及其他产物，必需严厉控制诸如加热速度、钛液的二价铁离子和四价钛离子含量以及其他要素等条件。如前所述，防止出现三价铁粒子是此环节的关键。要素等条件。如前所述，防止出现三价铁粒子是此环节的关键。 为控制水解速度、水解物的过滤洗涤性能和最终产品的细度及质量目的，需求在为控制水解速度、水解物的过滤洗涤性能和最终产品的细度及质量目的，需求在水解时参与晶种。晶种的参与方式有两种：本身晶种和外加

10、晶种。两种方法均能消水解时参与晶种。晶种的参与方式有两种：本身晶种和外加晶种。两种方法均能消费出同样质量的产品。费出同样质量的产品。 本身晶种是在水解时利用预先参与的水解肽液和水所产生的晶种进展水解工序，本身晶种是在水解时利用预先参与的水解肽液和水所产生的晶种进展水解工序，不用另外制备晶种。不用另外制备晶种。 外加晶种顾名思义是向钛液参与经另外制备的金红石或锐钛型晶种，用以控制外加晶种顾名思义是向钛液参与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-盐酸或纯盐酸或纯TiC

11、l4制备，而锐钛型晶种是用偏钛酸、氢氧化钠或向钛液参与水或酸产生的。制备，而锐钛型晶种是用偏钛酸、氢氧化钠或向钛液参与水或酸产生的。 撇开所加的晶种，从硫酸氧钛溶液中沉淀出撇开所加的晶种，从硫酸氧钛溶液中沉淀出TiO2为锐钛型。不过，在此阶段参与为锐钛型。不过，在此阶段参与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。假设采为金红石型。假设采用锐钛型或本身晶种，那么在煅烧时要参与金红石型煅烧晶种才有利于金红石用锐钛型或本身晶种，那么在煅烧时要参与金红石型煅烧晶种才有利于金红石TiO2的生成。的生成。 偏钛酸的沉淀是经过几

12、小时的钛液沸腾到达的。在沉淀快终了时，有时要参与一偏钛酸的沉淀是经过几小时的钛液沸腾到达的。在沉淀快终了时，有时要参与一定的水以提高水解率。但是，参与的氺过量那么会破坏定的水以提高水解率。但是，参与的氺过量那么会破坏TiO2沉淀物的质量，整个水沉淀物的质量，整个水解沉淀过程需求解沉淀过程需求35h。 水解沉淀物浆料经过滤、洗涤后，在复原条件下用硫酸酸浸以除去最后微量吸附水解沉淀物浆料经过滤、洗涤后，在复原条件下用硫酸酸浸以除去最后微量吸附铁和其他金属，即通常所说的漂白，大约铁和其他金属，即通常所说的漂白，大约7%8%的的SO3紧紧吸附在浆料中，无法洗紧紧吸附在浆料中，无法洗掉。现实上，要阅历过

13、滤和洗涤，才干将偏钛酸沉淀分别出来。硫酸法钛白粉消费掉。现实上，要阅历过滤和洗涤，才干将偏钛酸沉淀分别出来。硫酸法钛白粉消费的大部分废酸由此产生。的大部分废酸由此产生。 第一次过滤中的滤液成为第一次过滤中的滤液成为“浓废酸普通含浓废酸普通含H2SO4 22%24%。通常每消费。通常每消费1t废品钛白要产生废品钛白要产生810t“浓废酸。假设以钛渣为原料，这种酸仍含有分解的硫酸浓废酸。假设以钛渣为原料，这种酸仍含有分解的硫酸亚铁，同时还还有大量的硫酸铝和硫酸镁。亚铁，同时还还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成为而之后的洗涤和过滤产生的酸废物成为“稀废酸稀废酸,所含所含H2

14、SO4低于低于0.5%。根据水洗和过滤环节的数量，每消费根据水洗和过滤环节的数量，每消费1t废品钛白产生的稀酸可达废品钛白产生的稀酸可达60t。 为控制粒度生长，需向偏钛酸参与调理剂，如硫酸钾、磷酸钾和锌。有时还需为控制粒度生长，需向偏钛酸参与调理剂，如硫酸钾、磷酸钾和锌。有时还需在此步骤中进一步参与金红石晶种以促进煅烧时构成的金红石在此步骤中进一步参与金红石晶种以促进煅烧时构成的金红石TiO2。最终用于煅烧。最终用于煅烧的物料是水合的物料是水合TiO2浆料，固含量为浆料，固含量为35%50%。 煅烧是在一个倾斜的内燃式回转窑中进展的。在重力作用下，水合煅烧是在一个倾斜的内燃式回转窑中进展的。

15、在重力作用下，水合TiO2浆料在回浆料在回转窑中渐渐前移。煅烧温度在转窑中渐渐前移。煅烧温度在9001250。为了到达所需的钛白类型，实践温度需。为了到达所需的钛白类型，实践温度需求按几个等级严厉控制。普通消费金红石钛白所需的温度要高一些。经过煅烧环节求按几个等级严厉控制。普通消费金红石钛白所需的温度要高一些。经过煅烧环节脱去水分和除去剩余的微量脱去水分和除去剩余的微量SO3，同时还可以将锐钛型转变成金红石型。煅烧还有助，同时还可以将锐钛型转变成金红石型。煅烧还有助于曾强最终钛白产品的化学惰性和确定其粒度，虽然粒度确实定主要是在水解阶段。于曾强最终钛白产品的化学惰性和确定其粒度，虽然粒度确实定

16、主要是在水解阶段。经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经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。助作用。 在煅烧阶段，随着在煅烧阶段，随着SO3和酸雾的排除，不可防止要夹带一些细微的和酸雾的排除，不可防止要夹带一些细微的TiO2粒子，粒子，缕缕烟气明显可见。因此，工程必需设有回收缕缕烟气明显可见。因此，工程必需设有回收TiO2粒子、除尘和除酸雾安装，以使粒子、除尘和除酸雾安装，以使煅烧尾气不对环境呵斥危害。煅烧尾气不对环境呵斥危害。 煅烧后，煅烧后，TiO2经研磨破碎烧结颗粒。其后，一些钛白粉以未包膜经研磨破碎烧结颗粒。

17、其后，一些钛白粉以未包膜TiO2出品的方出品的方式出卖用于搪瓷、焊条等需求初级产品的运用地方。其主要而且是几乎一切的太白式出卖用于搪瓷、焊条等需求初级产品的运用地方。其主要而且是几乎一切的太白粉厂均要进展的外表处置，即后处置。粉厂均要进展的外表处置，即后处置。 硫酸法的化学方应包括：钛渣酸解硫酸法的化学方应包括：钛渣酸解 TiO2+H2SO4TiOSO4+H2O 钛铁矿酸解和去绿矾钛铁矿酸解和去绿矾 5H2O+FeTiO3+2H2SO4TiSO47H2O+TiOSO4 水解水解 TiOSO4+2H2OTiO(OH)2 +H2SO4 煅烧煅烧 TiO(OH)2 TiO2+H2O 钛原料的钛原料的

18、TiO2收率在收率在82%90%左右。硫酸是另一重要的原料，主要是用于酸解，左右。硫酸是另一重要的原料，主要是用于酸解，也有较少量的稀酸用于各工艺的洗也有较少量的稀酸用于各工艺的洗/浸工序中。浸工序中。 每吨钛白产品所需的主要原料耗费为：每吨钛白产品所需的主要原料耗费为：矿及含钛原料矿及含钛原料/t 硫酸硫酸100%H2SO4/t钛精矿钛精矿45%TiO2 2.5 4.70钛精矿钛精矿54%TiO2 2.1 3.50钛精矿钛精矿59%TiO2 1.9 3.20钛渣钛渣 75%TiO2 1.5 2.70钛渣钛渣 85%TiO2 1.3 2.50 假设以钛铁矿为原料，还另需假设以钛铁矿为原料，还另

19、需0.10.2t铁屑或铁粉。铁屑或铁粉。 该工艺所产生的主要废物是废酸含洗水和以钛铁粉为原料所产出的该工艺所产生的主要废物是废酸含洗水和以钛铁粉为原料所产出的FeSO47H2O；废酸普通很稀，；废酸普通很稀，H2SO4含量低于含量低于25%，一些钛白消费商尽力分别酸，一些钛白消费商尽力分别酸解时第一次过滤产生的强酸废物和随后过滤与水洗产生的弱酸废物。硫酸法消费每解时第一次过滤产生的强酸废物和随后过滤与水洗产生的弱酸废物。硫酸法消费每吨钛白产生的副产物及量如下。吨钛白产生的副产物及量如下。 以钛铁矿为原料：以钛铁矿为原料：34t FeSO47H2O; 78t (23%H2SO4)废酸废酸; 以钛

20、渣为原料：以钛渣为原料：46t (25%H2SO4)废酸。废酸。 此外，在煅烧阶段，每吨钛白有此外，在煅烧阶段，每吨钛白有78kgSO3排入大气或必需回收以减少对大气污排入大气或必需回收以减少对大气污染。染。Al 2(SO)4 +4NaOHAl2O3+2NaSO4+2H2O2NaAlO2+H2SO4Al2O3+NaSO4+H2ONaSiO3+H2SO4SiO2n H2O +NaSO4+H2OZr(SO4)2 +4NaOHZrO2+2NaSO4+H2O 在包膜处置时，严厉控制反响温度、在包膜处置时，严厉控制反响温度、pH值、时间，已到达最正确的运用目的。值、时间，已到达最正确的运用目的。然后将包

21、膜后的浆料进展过滤，用去离子水洗涤至一定的电导率。采用多种枯燥然后将包膜后的浆料进展过滤，用去离子水洗涤至一定的电导率。采用多种枯燥方式如带式枯燥机、喷雾枯燥机等进展枯燥。方式如带式枯燥机、喷雾枯燥机等进展枯燥。金红石金红石种类种类稀硫酸稀硫酸枯燥、磨矿枯燥、磨矿酸解酸解溶解复原溶解复原结晶冷却结晶冷却廓清廓清水解水解过滤过滤浸漂浸漂过滤洗涤过滤洗涤枯燥、磨矿枯燥、磨矿酸解酸解溶解溶解廓清廓清水解水解过滤过滤浸漂浸漂过滤洗涤过滤洗涤煅烧煅烧干磨干磨精铁矿精铁矿钛渣钛渣硫酸法硫酸法为控制结为控制结晶增长的晶增长的盐处置剂盐处置剂稀硫酸稀硫酸滤液滤液硫酸硫酸外加外加种类种类铁屑铁屑七水硫七水硫酸亚铁酸亚铁 TiO2稀硫酸稀硫酸含含Fe2+的的TiO2(SO4)本身种类本身种类含含Fe2+的的TiO2(SO