硫酸法生产钛白粉工艺.ppt

钛白粉的性质及用途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。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。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：1.酸解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。
硫酸法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。
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。
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。如果以钛渣为基本原料，由于只有二价铁，故省掉这一步工序。还原持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保持二价形式。通常指标为2%的三价钛就行了，大部分钛以四价形式存在。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。2.沉清/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。
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。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。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。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