硫酸法鈦白粉生產工藝流程

鈦白粉是(shi)當前應用較多的白(bai)色(se)無機化(hua)工顏料(liao)，廣(guang)泛(fan)用于涂料(liao)、塑料(liao)、紙張、油(you)墨和化(hua)纖等領域。目前全球鈦白(bai)粉生產能力(li)近600萬(wan)t/a， 市場價值約(yue)200億美元。

我(wo)國蘊藏著極其豐富的鈦礦資源(yuan)，這(zhe)給我(wo)國發展(zhan)鈦白粉產(chan)業(ye)提供了雄厚的物質基(ji)礎，目前，我(wo)國已經(jing)超過美國成為世界第(di)一鈦白粉生(sheng)產(chan)大國。

目前，我國(guo)鈦(tai)白粉的生(sheng)產主要(yao)采用硫酸法(fa)。

硫酸法鈦白粉制作流程詳解

1、酸解。

經研磨、干燥(zao)的鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦或鈦(tai)(tai)渣用(yong)(yong)濃(nong)(nong)硫(liu)(liu)酸在150-180℃的溫度下酸解。由于白鈦(tai)(tai)石、人造金紅石和金紅石不溶(rong)于硫(liu)(liu)酸，因此不能用(yong)(yong)硫(liu)(liu)酸法來制備。鈦(tai)(tai)鐵(tie)礦中的鈦(tai)(tai)含量越低，所(suo)用(yong)(yong)硫(liu)(liu)酸的稀釋程度就越高，對處理巖礦而(er)言，合(he)適的酸濃(nong)(nong)度為85%；而(er)處理鈦(tai)(tai)渣，硫(liu)(liu)酸濃(nong)(nong)度一般為91%-92%。

酸解過(guo)程(cheng)中需將(jiang)三價(jia)鐵(tie)還(huan)原成二價(jia)鐵(tie)，三價(jia)鐵(tie)會吸附在二氧(yang)化(hua)鈦粒子表面，造成最(zui)終鈦白(bai)粉白(bai)度指標(biao)降低，因此，在整個工藝(yi)過(guo)程(cheng)中使鐵(tie)保持二價(jia)形態至(zhi)關重要(yao)。

硫酸法產(chan)生的(de)空(kong)氣污染大部分(fen)來自于酸解。反應(ying)中，大量硫氧化物、酸霧(wu)和夾帶(dai)的(de)未反應(ying)原料粒子在很短時(shi)間(jian)內(nei)釋放出(chu)來。

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2、沉降精濾。

冷卻酸解(jie)液(ye)、固體(ti)惰性(xing)(xing)物質和未反(fan)應的(de)原料殘(can)余物溶(rong)液(ye)從酸解(jie)罐的(de)底部全部排放到沉降池(chi)中(zhong)。該工序的(de)主要目(mu)的(de)是除去鈦礦雜質形成的(de)可溶(rong)性(xing)(xing)殘(can)余物。這些殘(can)余物可能包括硅石(shi)、鋯(gao)石(shi)/硫酸石(shi)、白鈦石(shi)或(huo)金紅石(shi)。加(jia)入酪蛋白、淀(dian)粉或(huo)其(qi)他(ta)有機(ji)絮凝劑，液(ye)體(ti)便通過簡(jian)單的(de)重力分解(jie)沉淀(dian)在沉降池(chi)中(zhong)。

沉降(jiang)池中(zhong)的(de)(de)固體物質排(pai)除(chu)后(hou)，先用廢酸洗滌以(yi)回(hui)收(shou)未反(fan)應的(de)(de)原料，然后(hou)用水洗掉(diao)殘留液。沉降(jiang)后(hou)的(de)(de)鈦液通過精濾(lv)除(chu)掉(diao)細小(xiao)的(de)(de)殘余粒子(zi)。這些精濾(lv)濾(lv)渣與沉降(jiang)池中(zhong)收(shou)集的(de)(de)其他固體物質送(song)往堆放場。

3、水解。

將(jiang)可溶性硫(liu)酸(suan)氧(yang)鈦(tai)(tai)在90℃時水(shui)解成不溶于水(shui)的(de)(de)(de)(de)水(shui)合二(er)(er)氧(yang)化鈦(tai)(tai)沉淀物(wu)或(huo)稱(cheng)偏鈦(tai)(tai)酸(suan)，為(wei)獲得所需粒度(du)的(de)(de)(de)(de)高質量水(shui)解產物(wu)，必(bi)須嚴格控制諸(zhu)如加(jia)熱速度(du)、鈦(tai)(tai)液(ye)的(de)(de)(de)(de)二(er)(er)價鐵離(li)(li)(li)子和四(si)價鈦(tai)(tai)離(li)(li)(li)子含量以及(ji)其他因素等。其中，避免出現三價鐵離(li)(li)(li)子是此(ci)環節的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵。

為控制(zhi)(zhi)水(shui)(shui)解(jie)(jie)速度(du)、水(shui)(shui)解(jie)(jie)物的(de)(de)過濾洗滌性能和最終產品(pin)的(de)(de)細度(du)及質量指標，需要再(zai)水(shui)(shui)解(jie)(jie)時加(jia)(jia)入(ru)晶種(zhong)(zhong)(zhong)。晶種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)加(jia)(jia)入(ru)方式有兩(liang)種(zhong)(zhong)(zhong):自(zi)身(shen)晶種(zhong)(zhong)(zhong)和外加(jia)(jia)晶種(zhong)(zhong)(zhong)。自(zi)身(shen)晶種(zhong)(zhong)(zhong)是在(zai)水(shui)(shui)解(jie)(jie)時利用預先(xian)加(jia)(jia)入(ru)的(de)(de)水(shui)(shui)解(jie)(jie)鈦(tai)(tai)液和水(shui)(shui)所產生的(de)(de)晶種(zhong)(zhong)(zhong)進行(xing)水(shui)(shui)解(jie)(jie)工序，不用另外制(zhi)(zhi)備晶種(zhong)(zhong)(zhong)。外加(jia)(jia)晶種(zhong)(zhong)(zhong)是向鈦(tai)(tai)液加(jia)(jia)入(ru)經另外制(zhi)(zhi)備的(de)(de)金紅石或銳鈦(tai)(tai)型晶種(zhong)(zhong)(zhong)。

水解沉淀物漿料(liao)經過濾、洗滌后，在還原條件下用硫酸(suan)酸(suan)浸(jin)以除(chu)去最后微量吸附鐵和其他金(jin)屬，即(ji)通常所說的漂(piao)白(bai)。此步驟(zou)是(shi)硫酸(suan)法中(zhong)產生廢酸(suan)的主要原因。

4、煅燒。

水(shui)(shui)合二(er)氧化(hua)鈦(tai)在900-1250℃下煅(duan)燒，通過煅(duan)燒環(huan)節(jie)脫去(qu)(qu)水(shui)(shui)分和除去(qu)(qu)殘余的三(san)氧化(hua)硫(liu)，同(tong)時還可以將銳鈦(tai)型轉變成金(jin)紅(hong)石型。煅(duan)燒有助(zhu)于增強最(zui)終鈦(tai)白粉產品的化(hua)學惰性和確定其粒度。煅(duan)燒后，二(er)氧化(hua)鈦(tai)經研磨(mo)破碎燒結成顆(ke)粒，然后對其進行后處理。

在煅燒階段，隨著(zhu)三氧化(hua)硫和酸霧的排出(chu)，其中夾帶著(zhu)一(yi)些細微的二氧化(hua)鈦粒子(zi)，這是硫酸法(fa)中產生廢氣(qi)的主要來源。

5、后處理。

后處理主要有濕磨、無機包膜(mo)、干(gan)燥(zao)、氣流磨及有機包膜(mo)和產品包裝(zhuang)等(deng)工(gong)序。

濕(shi)磨(mo)(mo)，將(jiang)二(er)氧化(hua)鈦顆粒在無(wu)機(ji)(ji)或(huo)有機(ji)(ji)分散劑的存在下進行(xing)濕(shi)磨(mo)(mo)，將(jiang)二(er)氧化(hua)鈦聚集粒子(zi)盡量磨(mo)(mo)細解聚，以利(li)于(yu)進行(xing)無(wu)機(ji)(ji)包膜。濕(shi)磨(mo)(mo)設備主(zhu)要采用介質磨(mo)(mo)，有機(ji)(ji)球磨(mo)(mo)、球磨(mo)(mo)機(ji)(ji)、砂磨(mo)(mo)機(ji)(ji)、重介質磨(mo)(mo)等。

無機(ji)包(bao)覆和(he)干(gan)(gan)燥，經濕磨解聚后的(de)二氧(yang)化鈦(tai)需(xu)要進行無機(ji)包(bao)膜，以屏蔽紫外光，提高鈦(tai)白粉的(de)耐候(hou)性。常用的(de)無機(ji)包(bao)膜劑(ji)有硅、鋁(lv)的(de)氧(yang)化物(wu)及水(shui)和(he)氫氧(yang)化物(wu)。近(jin)年來采用鋯進行混(hun)合包(bao)膜，達到高耐候(hou)、高光澤的(de)效果(guo)。采用帶(dai)式(shi)干(gan)(gan)燥機(ji)、噴霧干(gan)(gan)燥機(ji)等進行干(gan)(gan)燥。

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(de)表面物理(li)化學性能，提高其在涂料(liao)(liao)、塑(su)(su)料(liao)(liao)等物質的(de)配伍性及相容性。有機(ji)包(bao)膜劑用于(yu)涂料(liao)(liao)有胺(an)、醇(chun)(chun)胺(an)類、硅烷類；用于(yu)塑(su)(su)料(liao)(liao)有二甲基(ji)硅烷、聚(ju)乙醇(chun)(chun)、三乙醇(chun)(chun)胺(an)等。