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，廣(guang)泛用于涂料、塑(su)料、紙張(zhang)、油墨和化纖等領域。目前全球鈦白粉生產能(neng)力近(jin)600萬t/a， 市(shi)場價值約(yue)200億美元。

我國蘊藏(zang)著極其豐富的(de)鈦(tai)礦資源，這給(gei)我國發展鈦(tai)白(bai)粉產業提供了雄厚(hou)的(de)物質基礎，目(mu)前，我國已經超過(guo)美(mei)國成為世界第(di)一鈦(tai)白(bai)粉生產大國。

目前(qian)，我國鈦白粉的(de)生(sheng)產主(zhu)要采用硫酸法。

硫酸法鈦白粉制作流程詳解

1、酸解。

經研磨、干(gan)燥的鈦鐵(tie)(tie)礦或(huo)鈦渣(zha)用濃(nong)硫酸(suan)在150-180℃的溫度(du)下酸(suan)解。由于白(bai)鈦石(shi)、人造(zao)金紅(hong)石(shi)和金紅(hong)石(shi)不溶于硫酸(suan)，因此不能用硫酸(suan)法(fa)來制(zhi)備(bei)。鈦鐵(tie)(tie)礦中(zhong)的鈦含量越(yue)低，所用硫酸(suan)的稀釋程(cheng)度(du)就越(yue)高，對處(chu)理巖(yan)礦而言，合適的酸(suan)濃(nong)度(du)為85%；而處(chu)理鈦渣(zha)，硫酸(suan)濃(nong)度(du)一般為91%-92%。

酸解過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)需將(jiang)三(san)價鐵還原成二價鐵，三(san)價鐵會吸附在(zai)二氧化鈦(tai)粒子表面，造成最終鈦(tai)白粉白度指標(biao)降低(di)，因此(ci)，在(zai)整個工(gong)藝過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)使(shi)鐵保(bao)持二價形態至關(guan)重要。

硫(liu)酸(suan)法產生(sheng)的空氣污染大(da)部分(fen)來(lai)自(zi)于酸(suan)解。反(fan)應(ying)中，大(da)量硫(liu)氧化(hua)物(wu)、酸(suan)霧(wu)和夾(jia)帶的未反(fan)應(ying)原料粒(li)子在很(hen)短時間內釋放出來(lai)。

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2、沉降精濾。

冷卻酸(suan)解(jie)液(ye)、固體(ti)惰性物(wu)質和未反應的原(yuan)料殘余物(wu)溶(rong)(rong)液(ye)從酸(suan)解(jie)罐的底部全部排放(fang)到(dao)沉降池(chi)中(zhong)。該(gai)工序(xu)的主要(yao)目的是(shi)除去鈦(tai)礦(kuang)雜(za)質形(xing)成(cheng)的可溶(rong)(rong)性殘余物(wu)。這些殘余物(wu)可能包括(kuo)硅石、鋯(gao)石/硫酸(suan)石、白(bai)鈦(tai)石或金紅石。加入酪蛋白(bai)、淀(dian)粉(fen)或其(qi)他(ta)有機絮凝劑，液(ye)體(ti)便(bian)通過簡單的重力分解(jie)沉淀(dian)在沉降池(chi)中(zhong)。

沉降池(chi)中的固(gu)體(ti)物(wu)質(zhi)排除后(hou)(hou)，先(xian)用廢酸洗(xi)滌以回收(shou)未反應的原料，然后(hou)(hou)用水洗(xi)掉(diao)殘(can)(can)留液(ye)。沉降后(hou)(hou)的鈦液(ye)通過精濾(lv)除掉(diao)細小的殘(can)(can)余粒子(zi)。這些精濾(lv)濾(lv)渣與沉降池(chi)中收(shou)集的其他(ta)固(gu)體(ti)物(wu)質(zhi)送往堆放(fang)場。

3、水解。

將(jiang)可(ke)溶性硫酸氧鈦(tai)在(zai)90℃時水解成不溶于水的(de)(de)水合二氧化(hua)鈦(tai)沉淀(dian)物或稱偏鈦(tai)酸，為獲得所需(xu)粒度(du)(du)的(de)(de)高質量(liang)水解產物，必須嚴格控制諸如加熱速度(du)(du)、鈦(tai)液的(de)(de)二價鐵(tie)離子(zi)和四價鈦(tai)離子(zi)含(han)量(liang)以及其(qi)他因素等。其(qi)中，避免出現三價鐵(tie)離子(zi)是此環節(jie)的(de)(de)關鍵。

為(wei)控(kong)制水(shui)(shui)解(jie)速度(du)、水(shui)(shui)解(jie)物的(de)(de)過濾洗滌性能和最終產(chan)品的(de)(de)細度(du)及質量指標，需要再水(shui)(shui)解(jie)時加(jia)入(ru)晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)加(jia)入(ru)方式有兩種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong):自身晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)和外加(jia)晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。自身晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)是在(zai)水(shui)(shui)解(jie)時利用預(yu)先加(jia)入(ru)的(de)(de)水(shui)(shui)解(jie)鈦(tai)液和水(shui)(shui)所產(chan)生(sheng)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)進行水(shui)(shui)解(jie)工序，不(bu)用另外制備晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。外加(jia)晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)是向鈦(tai)液加(jia)入(ru)經另外制備的(de)(de)金(jin)紅石或銳鈦(tai)型晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。

水解沉淀物(wu)漿料經過(guo)濾、洗(xi)滌后(hou)，在(zai)還(huan)原條件下用硫酸(suan)酸(suan)浸以(yi)除去最后(hou)微量(liang)吸附鐵和(he)其他金屬，即通常所說的漂(piao)白。此步(bu)驟是(shi)硫酸(suan)法中(zhong)產生廢酸(suan)的主要原因。

4、煅燒。

水合二(er)氧化(hua)鈦(tai)在900-1250℃下煅(duan)(duan)燒(shao)，通(tong)過煅(duan)(duan)燒(shao)環(huan)節(jie)脫去(qu)水分和除去(qu)殘余(yu)的三氧化(hua)硫(liu)，同時還可以(yi)將銳鈦(tai)型轉變成(cheng)金紅石型。煅(duan)(duan)燒(shao)有助于增強最終鈦(tai)白粉產品的化(hua)學惰性和確定(ding)其(qi)(qi)粒度(du)。煅(duan)(duan)燒(shao)后(hou)，二(er)氧化(hua)鈦(tai)經研磨破碎(sui)燒(shao)結成(cheng)顆(ke)粒，然(ran)后(hou)對其(qi)(qi)進(jin)行后(hou)處理。

在煅燒(shao)階(jie)段(duan)，隨(sui)著三氧(yang)(yang)化硫和酸霧(wu)的(de)排出，其中夾帶著一些細微(wei)的(de)二氧(yang)(yang)化鈦粒子，這是硫酸法(fa)中產生廢氣的(de)主要來源。

5、后處理。

后處理主要有濕磨、無(wu)機包(bao)膜(mo)、干(gan)燥、氣流磨及有機包(bao)膜(mo)和(he)產品(pin)包(bao)裝(zhuang)等工(gong)序。

濕磨，將二氧化鈦顆(ke)粒在無機或有(you)機分散劑的存在下(xia)進行濕磨，將二氧化鈦聚集粒子盡量磨細解聚，以(yi)利于進行無機包膜。濕磨設備主(zhu)要采用介質磨，有(you)機球(qiu)磨、球(qiu)磨機、砂(sha)磨機、重介質磨等。

無(wu)機(ji)包覆(fu)和干燥，經(jing)濕磨解聚(ju)后的(de)二(er)氧(yang)化(hua)鈦需要進行無(wu)機(ji)包膜，以屏(ping)蔽紫(zi)外光，提高鈦白粉的(de)耐候性。常用的(de)無(wu)機(ji)包膜劑有硅、鋁的(de)氧(yang)化(hua)物及水和氫氧(yang)化(hua)物。近年來采用鋯進行混合(he)包膜，達到高耐候、高光澤的(de)效果。采用帶式干燥機(ji)、噴霧干燥機(ji)等進行干燥。

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表面物(wu)理化學性(xing)能，提高其(qi)在涂料(liao)、塑料(liao)等物(wu)質的配伍性(xing)及相容(rong)性(xing)。有機(ji)包(bao)膜劑用于涂料(liao)有胺(an)、醇(chun)胺(an)類、硅烷(wan)類；用于塑料(liao)有二甲基硅烷(wan)、聚(ju)乙(yi)醇(chun)、三乙(yi)醇(chun)胺(an)等。