硫酸法生产钛白粉工艺课件

硫酸法生产钛白粉工艺硫酸法生产钛白粉工艺1钛白粉的化学名称为二氧化钛，英文名称为titaniumdioxide或titania。商用名称为钛白粉，分子式为TiO2，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。由于它是白色和浅白色最好的遮盖颜料和消色颜料，因此被广泛地应用于需要着白色或浅白色的涂料、纸张、塑料、油墨、橡胶等领域。随着世界经济的发展和人类科技的进步，人们对钛白粉的认识将越来越深，钛白粉的应用领域将越来越广，钛白粉的市场需求将越来越大，钛白粉有着及其宽广的发展和应用前景。钛白粉的化学名称为二氧化钛，英文名称为tit2硫酸法生产钛白粉工艺课件3硫酸法生产钛白粉工艺课件4硫酸法生产钛白粉工艺课件5硫酸法生产钛白粉工艺课件6硫酸法生产钛白粉工艺课件7硫酸法生产钛白粉工艺课件8

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。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/硫酸石、白钛石和/或金红石。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。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。固体物质排出后，先用废酸洗涤以回收未反应的原料，然后用水洗掉残留液。沉降后的钛液通过精滤除掉细小的残余粒子。这些精滤滤渣与沉降池中收集的其他固体物合在一起送往许可的堆放场。

整个沉降过程大约8h。

冷却酸解液、固体惰性物质和未反应的原料残余物溶93.水解3.水解10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，必须严格控制诸如加热速度、钛液的二价铁离子和四价钛离子含量以及其他因素等条件。如前所述，避免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，加入的氺过量则会破坏TiO2沉淀物的质量，整个水解沉淀过程需要3~5h。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他金属，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。水解工序是硫酸法钛白生产非常关键的一步。这一步11第一次过滤中的滤液（成为“浓废酸”）一般含H2SO422%~24%。通常每生产1t成品钛白要产生8~10t“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“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1t成品钛白产生的稀酸可达60t。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的金红石TiO2。最终用于煅烧的物料是水合TiO2浆料，固含量为35%~50%。第一次过滤中的滤液（成为“浓废酸”）一般含H2S124.煅烧4.煅烧13煅烧是在一个倾斜的内燃式回转窑中进行的。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分和除去残余的微量SO3，同时还可以将锐钛型转变成金红石型。煅烧还有助于曾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，工程必须设有回收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出品的形式出售用于搪瓷、焊条等需要初级产品的应用地方。其主要而且是几乎所有的太白粉厂均要进行的表面处理，即后处理。煅烧是在一个倾斜的内燃式回转窑中进行的。在重力作145.物料平衡5.物料平衡15硫酸法的化学方应包括：钛渣酸解

TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O钛铁矿酸解和去绿矾5H2O+FeTiO3+2H2SO4→TiSO4·7H2O+TiOSO4水解TiOSO4+2H2O→TiO(OH)2+H2SO4煅烧TiO(OH)2→TiO2+H2O钛原料的TiO2收率在82%~90%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/浸工序中。硫酸法的化学方应包括：钛渣酸解16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）2.54.70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。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FeSO4·7H2O；废酸一般很稀，H2SO4含量低于25%，一些钛白生产商尽力分离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。硫酸法生产每吨钛白产生的副产物及量如下。以钛铁矿为原料：3~4tFeSO4·7H2O;7~8t(23%H2SO4)废酸;以钛渣为原料：4~6t(25%H2SO4)废酸。此外，在煅烧阶段，每吨钛白有7~8kgSO3排入大气或必须回收以减少对大气污染。每吨钛白产品所需的主要原料消耗为：17后处理后处理主要有湿磨、无机包膜、干燥、气流磨及有机包膜和产品包装等工序。后处理后处理主要有湿磨、无机包膜、干燥、气流磨及有机包膜和产181.湿磨

从硫酸法生产中经砖窑煅烧获得的TiO2或从氯化法生产中经氧化后获得的TiO2，在无机或有机分散剂的存在下进行湿磨。其石磨设备主要采用介质磨，有机球磨、球磨机、砂磨机、重介质磨等。将TiO2聚集粒子尽量磨细解聚为原级粒子，以利于进行无机包膜。此工艺是在90年代开始大量使用，其关键时刻获得更好的包膜处理的颜料性能更加的钛白粉。1.湿磨从硫酸法生产中经砖窑煅烧获得的TiO2或从氯化192.无机物包膜与干燥经湿磨解聚后的TiO2需要进行无机物包膜，以屏蔽紫外光，提高钛白粉的耐候性。常用的无机包膜剂有硅、铝的氧化物及水和氢氧化物。由硅、铝包膜提高了钛白粉的耐候性能，但与之相反的影响了应用使得光泽。由此，近年来已采用了锆进行混合包膜，达到高耐候、高光泽的颜料应用。无机包膜剂常以氧化物及氢氧化物的形式沉积，并依据其最后产品的用途，采用以松散或致密膜的形式包覆于TiO2粒子表面。其反应原理如下：2.无机物包膜与干燥经湿磨解聚后的TiO2需要进行无机物包膜20Al2(SO)4+4NaOH→Al2O3↓+2NaSO4+2H2O2NaAlO2+H2SO4→Al2O3↓+NaSO4+H2ONaSiO3+H2SO4→SiO2·nH2O↓+NaSO4+H2OZr(SO4)2+4NaOH→ZrO2↓+2NaSO4+H2O在包膜处理时，严格控制反应温度、pH值、时间，已达到最佳的使用目的。然后将包膜后的浆料进行过滤，用去离子水洗涤至一定的电导率。采用多种干燥方式如带式干燥机、喷雾干燥机等进行干燥。Al2(SO)4+4NaOH→Al2O3↓+2NaSO4213.有机包膜与气流粉碎

气流粉碎的目的是为得到狭窄粒度范围和优良颜料性能的钛白粉后处理最后一道工序。目前采用的粉碎机多数为扁平式气流粉碎机，其气源为16kg的过热蒸汽，并根据产品用途加入一定的有机包膜剂。其目的有二：一是由于粉碎后的钛白粉表面能较高，容易重新团聚，需要中和其能量（或谓之表面电位），也起到助磨效果；而是改变其钛白粉的表面物理化学性能，以使其应用在涂料、塑料等物质有更好的配伍性及相容性。有机包膜剂用于涂料有胺、醇胺类、硅烷类；用于塑料有二甲基硅烷、聚乙醇、三乙醇胺等。由于有机物结构的复杂性和容易改变并不断的合成新产品，以满足日新月异的涂料、塑料新产品的需要。包膜剂的品种也在不断的创新，已经出现多种有机包膜的新产品、新技术。3.有机包膜与气流粉碎气流粉碎的目的是为得到狭窄粒224.产品包装市售的钛白粉通常的包装是采用25kg纸袋或塑编复合纸袋。大规模使用时可用500kg或1000kg大包装。包装袋上标示有产品牌号、规格、适合的标准、用途、生产厂家以及生产批号。4.产品包装市售的钛白粉通常的包装是采用25kg23金红石品种稀硫酸干燥、磨矿酸解溶解还原结晶（冷却）澄清水解过滤浸漂过滤洗涤干燥、磨矿酸解溶解澄清水解过滤浸漂过滤洗涤煅烧干磨精铁矿钛渣硫酸法为控制结晶增长的盐处理剂稀硫酸滤液硫酸外加品种铁屑七水硫酸亚铁TiO2稀硫酸水中分散含Fe2+的TiO2(SO4)自身品种含Fe2+的TiO2(SO4)未包膜产品湿磨无机包膜剂及pH调整包膜后产品产品太白粉气粉磨细过滤、洗涤、干燥包膜有机包膜剂金红石稀硫酸干燥、磨矿酸解溶解还原结晶（冷却）澄清水解过滤浸24工艺如流程图所示：盐酸浸取钛铁矿，分离不溶的残渣。浸取液进行高价铁还原成低价铁，冷却结晶出氯化亚铁，分离氯化亚铁；分离出氯化亚铁后的含铁浸取溶液进行一次溶剂萃取，萃取相为含铁和高铁溶液，萃余相为含亚铁的水溶液，返回工艺用于再生盐