硫酸法鈦白粉生產工藝流程

鈦白粉是當前應用較多的白色無機化工顏料(liao)，廣泛(fan)用于(yu)涂料(liao)、塑料(liao)、紙張(zhang)、油墨和化纖等領域。目前全球鈦白粉生產能力近600萬t/a， 市場價值約200億美(mei)元。

我(wo)國(guo)蘊藏著極其(qi)豐富的鈦(tai)礦資(zi)源，這給我(wo)國(guo)發展鈦(tai)白粉產業(ye)提供(gong)了雄厚(hou)的物(wu)質(zhi)基礎(chu)，目(mu)前，我(wo)國(guo)已經超過美國(guo)成為世界第一鈦(tai)白粉生產大國(guo)。

目前，我國鈦白粉的生產主(zhu)要采用(yong)硫(liu)酸法。

硫酸法鈦白粉制作流程詳解

1、酸解。

經研磨、干燥(zao)的(de)(de)鈦鐵(tie)礦(kuang)或鈦渣(zha)用(yong)濃(nong)硫(liu)酸(suan)在150-180℃的(de)(de)溫(wen)度(du)下酸(suan)解。由于白鈦石(shi)、人(ren)造金紅石(shi)和金紅石(shi)不(bu)(bu)溶于硫(liu)酸(suan)，因此不(bu)(bu)能用(yong)硫(liu)酸(suan)法來制(zhi)備。鈦鐵(tie)礦(kuang)中的(de)(de)鈦含量越低，所用(yong)硫(liu)酸(suan)的(de)(de)稀(xi)釋程度(du)就(jiu)越高(gao)，對處理(li)巖礦(kuang)而言(yan)，合適(shi)的(de)(de)酸(suan)濃(nong)度(du)為85%；而處理(li)鈦渣(zha)，硫(liu)酸(suan)濃(nong)度(du)一般(ban)為91%-92%。

酸解過程(cheng)中(zhong)需(xu)將(jiang)三價(jia)(jia)(jia)鐵還原成二價(jia)(jia)(jia)鐵，三價(jia)(jia)(jia)鐵會吸附在(zai)二氧化(hua)鈦粒子表面，造成最(zui)終鈦白(bai)粉白(bai)度指(zhi)標降低(di)，因(yin)此，在(zai)整個(ge)工藝(yi)過程(cheng)中(zhong)使鐵保持二價(jia)(jia)(jia)形(xing)態至關重要。

硫(liu)酸(suan)法產生的空氣污染(ran)大部(bu)分來(lai)自(zi)于(yu)酸(suan)解。反(fan)應(ying)中，大量硫(liu)氧化物、酸(suan)霧和夾(jia)帶的未反(fan)應(ying)原料粒子在很(hen)短時(shi)間內(nei)釋放出來(lai)。

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2、沉降精濾。

冷卻酸(suan)解(jie)液(ye)(ye)、固體惰性(xing)物(wu)質和未反(fan)應的原料(liao)殘(can)余物(wu)溶(rong)液(ye)(ye)從(cong)酸(suan)解(jie)罐的底部全部排(pai)放到(dao)沉降池中。該工序的主要(yao)目的是除去鈦礦雜(za)質形成的可(ke)溶(rong)性(xing)殘(can)余物(wu)。這些殘(can)余物(wu)可(ke)能包括硅石、鋯石/硫酸(suan)石、白鈦石或金紅石。加入酪蛋白、淀粉或其他有機絮(xu)凝劑，液(ye)(ye)體便通(tong)過(guo)簡單的重力分解(jie)沉淀在沉降池中。

沉(chen)降(jiang)(jiang)池(chi)中的(de)(de)固(gu)體物(wu)質(zhi)排除后，先用(yong)廢酸洗(xi)滌以回收未反應的(de)(de)原料，然后用(yong)水(shui)洗(xi)掉殘留液。沉(chen)降(jiang)(jiang)后的(de)(de)鈦液通過精(jing)(jing)濾(lv)除掉細小的(de)(de)殘余粒子。這些精(jing)(jing)濾(lv)濾(lv)渣與沉(chen)降(jiang)(jiang)池(chi)中收集的(de)(de)其他固(gu)體物(wu)質(zhi)送往堆放場。

3、水解。

將可溶性(xing)硫(liu)酸氧(yang)鈦(tai)在90℃時(shi)水(shui)(shui)(shui)解成(cheng)不溶于水(shui)(shui)(shui)的水(shui)(shui)(shui)合二氧(yang)化鈦(tai)沉(chen)淀物(wu)(wu)或(huo)稱偏鈦(tai)酸，為獲(huo)得所需粒度的高質量水(shui)(shui)(shui)解產物(wu)(wu)，必須嚴格控制諸如(ru)加熱速度、鈦(tai)液的二價(jia)(jia)鐵離子和四價(jia)(jia)鈦(tai)離子含量以及其他因(yin)素等。其中，避免(mian)出現三(san)價(jia)(jia)鐵離子是此環節的關鍵。

為(wei)控(kong)制(zhi)水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)速度、水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)物的過濾(lv)洗滌性(xing)能和最終產品的細度及質(zhi)量指標(biao)，需要再水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)時加入(ru)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)的加入(ru)方式有兩(liang)種(zhong)(zhong):自身晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)和外(wai)加晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。自身晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)是(shi)在水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)時利用(yong)預先(xian)加入(ru)的水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)鈦(tai)液(ye)和水(shui)(shui)所產生的晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)進行水(shui)(shui)解(jie)(jie)(jie)工序，不用(yong)另(ling)外(wai)制(zhi)備晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。外(wai)加晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)是(shi)向(xiang)鈦(tai)液(ye)加入(ru)經另(ling)外(wai)制(zhi)備的金紅石或(huo)銳鈦(tai)型(xing)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。

水解沉淀物(wu)漿(jiang)料經(jing)過濾(lv)、洗滌后(hou)，在還(huan)原(yuan)條件下用硫酸(suan)酸(suan)浸(jin)以除去最(zui)后(hou)微量吸附鐵和其他金屬，即通常(chang)所說的漂白。此步驟是硫酸(suan)法中產生(sheng)廢酸(suan)的主要原(yuan)因。

4、煅燒。

水合二(er)氧(yang)(yang)化鈦(tai)在900-1250℃下煅(duan)燒(shao)(shao)，通過煅(duan)燒(shao)(shao)環節脫去水分和除去殘(can)余的三氧(yang)(yang)化硫，同時(shi)還可以(yi)將銳鈦(tai)型轉變成金紅(hong)石型。煅(duan)燒(shao)(shao)有助于增(zeng)強(qiang)最終(zhong)鈦(tai)白(bai)粉產品的化學惰性(xing)和確定其(qi)粒度(du)。煅(duan)燒(shao)(shao)后，二(er)氧(yang)(yang)化鈦(tai)經研磨破碎燒(shao)(shao)結成顆粒，然后對(dui)其(qi)進行后處(chu)理。

在煅(duan)燒階段，隨著(zhu)三氧化硫和酸(suan)(suan)霧的(de)排出，其中(zhong)夾帶著(zhu)一些細微的(de)二氧化鈦粒子(zi)，這是硫酸(suan)(suan)法中(zhong)產生廢氣(qi)的(de)主(zhu)要來源。

5、后處理。

后處理主要有濕磨、無機包(bao)(bao)膜、干燥、氣流磨及有機包(bao)(bao)膜和產品包(bao)(bao)裝等工序。

濕磨(mo)(mo)，將二氧化鈦顆(ke)粒在無機(ji)或有機(ji)分散(san)劑的(de)存在下進(jin)行(xing)濕磨(mo)(mo)，將二氧化鈦聚(ju)集粒子(zi)盡量(liang)磨(mo)(mo)細解(jie)聚(ju)，以利于進(jin)行(xing)無機(ji)包膜。濕磨(mo)(mo)設備主(zhu)要(yao)采用介(jie)質(zhi)磨(mo)(mo)，有機(ji)球磨(mo)(mo)、球磨(mo)(mo)機(ji)、砂磨(mo)(mo)機(ji)、重(zhong)介(jie)質(zhi)磨(mo)(mo)等(deng)。

無(wu)機(ji)(ji)包覆(fu)和干(gan)(gan)燥(zao)，經(jing)濕(shi)磨(mo)解聚后(hou)的二(er)氧(yang)化(hua)鈦需要進行無(wu)機(ji)(ji)包膜，以屏蔽紫(zi)外光，提高(gao)鈦白粉的耐候(hou)性(xing)。常用(yong)的無(wu)機(ji)(ji)包膜劑(ji)有硅、鋁的氧(yang)化(hua)物(wu)及水和氫氧(yang)化(hua)物(wu)。近(jin)年來采用(yong)鋯進行混合包膜，達到高(gao)耐候(hou)、高(gao)光澤的效果。采用(yong)帶(dai)式(shi)干(gan)(gan)燥(zao)機(ji)(ji)、噴霧干(gan)(gan)燥(zao)機(ji)(ji)等進行干(gan)(gan)燥(zao)。

氣流粉碎與有機包膜。目前采用的粉碎機多數為扁平式氣流粉碎機，此過程中根據產品用途加入有機包膜劑。有機包膜劑一方面可以中和鈦白粉表面能，避免其重新團聚，起到助磨效果，另一方面改變鈦白粉的表面物理化(hua)學性能，提(ti)高其(qi)在涂(tu)料、塑料等物質(zhi)的配伍性及相容(rong)性。有(you)機包膜劑用于(yu)涂(tu)料有(you)胺、醇胺類、硅烷類；用于(yu)塑料有(you)二甲基硅烷、聚乙醇、三(san)乙醇胺等。