硫酸法鈦白粉生產工藝流程

鈦白粉是當前(qian)應用(yong)(yong)較多的白色無機化(hua)工顏料，廣泛用(yong)(yong)于涂料、塑料、紙張、油墨和化(hua)纖(xian)等領域。目前(qian)全(quan)球鈦白粉生產(chan)能力近600萬t/a， 市場價值約200億美元。

我國(guo)(guo)蘊藏著極其豐富的鈦礦資源，這給我國(guo)(guo)發展(zhan)鈦白(bai)粉產(chan)業提供了(le)雄(xiong)厚的物質(zhi)基礎(chu)，目(mu)前，我國(guo)(guo)已經超(chao)過美(mei)國(guo)(guo)成為世(shi)界第一鈦白(bai)粉生產(chan)大國(guo)(guo)。

目前，我國鈦白(bai)粉的生產主要采用(yong)硫酸法(fa)。

硫酸法鈦白粉制作流程詳解

1、酸解。

經研磨、干(gan)燥的鈦(tai)鐵(tie)礦或鈦(tai)渣(zha)用(yong)濃硫酸(suan)在150-180℃的溫度下(xia)酸(suan)解。由于(yu)白鈦(tai)石、人(ren)造(zao)金紅石和金紅石不溶于(yu)硫酸(suan)，因(yin)此不能用(yong)硫酸(suan)法(fa)來制(zhi)備。鈦(tai)鐵(tie)礦中的鈦(tai)含量越(yue)低，所用(yong)硫酸(suan)的稀釋(shi)程度就越(yue)高，對處理(li)(li)巖礦而(er)言(yan)，合適的酸(suan)濃度為85%；而(er)處理(li)(li)鈦(tai)渣(zha)，硫酸(suan)濃度一般為91%-92%。

酸(suan)解過程中需將三(san)價(jia)鐵(tie)還原成二價(jia)鐵(tie)，三(san)價(jia)鐵(tie)會吸附在二氧化(hua)鈦粒子表面，造(zao)成最終鈦白粉白度(du)指標降低(di)，因此，在整(zheng)個工藝過程中使(shi)鐵(tie)保持二價(jia)形態至關重要。

硫酸法產生的空氣污染大(da)部分來自(zi)于(yu)酸解。反應(ying)中，大(da)量(liang)硫氧化物(wu)、酸霧和夾帶的未反應(ying)原料粒子在(zai)很短時間內釋放出來。

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2、沉降精濾。

冷卻酸(suan)解(jie)液、固(gu)體惰(duo)性物質和未反應的(de)(de)原料(liao)殘(can)(can)余(yu)物溶液從酸(suan)解(jie)罐(guan)的(de)(de)底部全(quan)部排放到沉(chen)降池中(zhong)。該工序的(de)(de)主要目的(de)(de)是除去鈦礦雜(za)質形成的(de)(de)可(ke)溶性殘(can)(can)余(yu)物。這些殘(can)(can)余(yu)物可(ke)能(neng)包括(kuo)硅石(shi)、鋯石(shi)/硫酸(suan)石(shi)、白鈦石(shi)或(huo)金紅石(shi)。加入酪蛋(dan)白、淀粉(fen)或(huo)其他有(you)機絮(xu)凝劑，液體便通過簡單的(de)(de)重力(li)分解(jie)沉(chen)淀在沉(chen)降池中(zhong)。

沉降池中的固體物質(zhi)排(pai)除(chu)(chu)后(hou)(hou)，先用廢酸洗(xi)滌以(yi)回收(shou)未反應的原料，然(ran)后(hou)(hou)用水洗(xi)掉殘(can)留液(ye)。沉降后(hou)(hou)的鈦(tai)液(ye)通過(guo)精(jing)濾除(chu)(chu)掉細小的殘(can)余粒(li)子。這些精(jing)濾濾渣與沉降池中收(shou)集的其他固體物質(zhi)送往堆放場(chang)。

3、水解。

將可(ke)溶性硫酸氧鈦(tai)在(zai)90℃時水(shui)解(jie)成(cheng)不溶于水(shui)的(de)水(shui)合(he)二氧化(hua)鈦(tai)沉(chen)淀(dian)物或稱偏鈦(tai)酸，為(wei)獲得所需粒度的(de)高質量水(shui)解(jie)產(chan)物，必(bi)須嚴格控制諸如加熱速度、鈦(tai)液的(de)二價(jia)鐵(tie)離子和四價(jia)鈦(tai)離子含量以(yi)及其(qi)他因素等。其(qi)中，避免出現三價(jia)鐵(tie)離子是此環節的(de)關鍵(jian)。

為控制(zhi)水(shui)解速度、水(shui)解物的(de)(de)過濾洗滌性能和最終產(chan)(chan)品的(de)(de)細度及質量(liang)指標(biao)，需要再水(shui)解時加(jia)入晶(jing)(jing)種(zhong)。晶(jing)(jing)種(zhong)的(de)(de)加(jia)入方(fang)式(shi)有兩(liang)種(zhong):自(zi)身晶(jing)(jing)種(zhong)和外加(jia)晶(jing)(jing)種(zhong)。自(zi)身晶(jing)(jing)種(zhong)是在水(shui)解時利用預先(xian)加(jia)入的(de)(de)水(shui)解鈦(tai)(tai)液(ye)和水(shui)所產(chan)(chan)生的(de)(de)晶(jing)(jing)種(zhong)進行水(shui)解工(gong)序，不用另外制(zhi)備晶(jing)(jing)種(zhong)。外加(jia)晶(jing)(jing)種(zhong)是向鈦(tai)(tai)液(ye)加(jia)入經(jing)另外制(zhi)備的(de)(de)金紅石或(huo)銳鈦(tai)(tai)型晶(jing)(jing)種(zhong)。

水解沉淀物漿(jiang)料(liao)經過濾、洗滌后，在(zai)還(huan)原條(tiao)件下(xia)用硫酸(suan)(suan)酸(suan)(suan)浸以除去(qu)最后微量吸附鐵和其他金屬，即通常所(suo)說(shuo)的(de)漂(piao)白。此步驟是硫酸(suan)(suan)法中產(chan)生(sheng)廢酸(suan)(suan)的(de)主(zhu)要原因。

4、煅燒。

水合二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)在900-1250℃下煅(duan)(duan)燒，通過煅(duan)(duan)燒環節(jie)脫去水分和(he)除去殘余的三氧(yang)化(hua)硫，同時還(huan)可(ke)以將銳(rui)鈦(tai)(tai)(tai)型(xing)轉(zhuan)變成金(jin)紅石型(xing)。煅(duan)(duan)燒有助于增強最(zui)終鈦(tai)(tai)(tai)白粉產(chan)品的化(hua)學惰性和(he)確定其(qi)粒(li)度。煅(duan)(duan)燒后，二(er)氧(yang)化(hua)鈦(tai)(tai)(tai)經研磨破碎燒結(jie)成顆(ke)粒(li)，然后對(dui)其(qi)進行后處理。

在煅燒階段(duan)，隨(sui)著三氧(yang)化(hua)硫(liu)和酸霧的排出，其中夾帶著一些細微的二氧(yang)化(hua)鈦粒子，這是硫(liu)酸法中產生(sheng)廢氣的主(zhu)要(yao)來源。

5、后處理。

后處理主要(yao)有濕磨、無(wu)機包(bao)(bao)膜(mo)、干燥(zao)、氣流磨及有機包(bao)(bao)膜(mo)和產品(pin)包(bao)(bao)裝等(deng)工序(xu)。

濕磨(mo)(mo)(mo)(mo)，將二(er)氧化(hua)鈦顆粒(li)在無(wu)機(ji)(ji)或(huo)有(you)機(ji)(ji)分散劑的存在下進行(xing)濕磨(mo)(mo)(mo)(mo)，將二(er)氧化(hua)鈦聚集(ji)粒(li)子盡(jin)量磨(mo)(mo)(mo)(mo)細解聚，以利(li)于進行(xing)無(wu)機(ji)(ji)包膜。濕磨(mo)(mo)(mo)(mo)設(she)備主要(yao)采用介質(zhi)磨(mo)(mo)(mo)(mo)，有(you)機(ji)(ji)球磨(mo)(mo)(mo)(mo)、球磨(mo)(mo)(mo)(mo)機(ji)(ji)、砂磨(mo)(mo)(mo)(mo)機(ji)(ji)、重介質(zhi)磨(mo)(mo)(mo)(mo)等。

無機(ji)包覆和(he)干燥，經(jing)濕磨解(jie)聚后(hou)的(de)二氧(yang)化(hua)(hua)鈦需要進行無機(ji)包膜(mo)，以屏(ping)蔽紫外光(guang)，提高(gao)鈦白粉(fen)的(de)耐候性(xing)。常用(yong)的(de)無機(ji)包膜(mo)劑有(you)硅、鋁(lv)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)物及水和(he)氫氧(yang)化(hua)(hua)物。近年來(lai)采用(yong)鋯進行混合(he)包膜(mo)，達到高(gao)耐候、高(gao)光(guang)澤的(de)效果。采用(yong)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理化學性能，提高其在涂料、塑料等物質的配(pei)伍性及(ji)相(xiang)容性。有機(ji)包膜劑用(yong)于(yu)涂料有胺(an)、醇胺(an)類(lei)、硅烷(wan)(wan)類(lei)；用(yong)于(yu)塑料有二甲基硅烷(wan)(wan)、聚乙醇、三乙醇胺(an)等。