硫酸法鈦白粉生產工藝流程

鈦白粉是當前應(ying)用(yong)較多的(de)白(bai)色無機化工顏料，廣泛用(yong)于涂(tu)料、塑料、紙張、油(you)墨和(he)化纖等領域。目前全球(qiu)鈦(tai)白(bai)粉生產能力(li)近(jin)600萬(wan)t/a， 市(shi)場價值約200億美元。

我(wo)國(guo)蘊藏著極其豐富(fu)的鈦礦資源，這給我(wo)國(guo)發展鈦白粉產(chan)業提(ti)供了雄厚(hou)的物質基礎，目前，我(wo)國(guo)已經超過美國(guo)成為世界第一(yi)鈦白粉生產(chan)大(da)國(guo)。

目前，我國鈦白(bai)粉(fen)的生(sheng)產主要(yao)采用硫酸(suan)法。

硫酸法鈦白粉制作流程詳解

1、酸解。

經研磨、干燥的鈦鐵(tie)礦(kuang)或鈦渣(zha)用濃硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)在150-180℃的溫度(du)(du)下(xia)酸(suan)(suan)解。由于白鈦石、人造金紅石和金紅石不溶于硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)，因此(ci)不能用硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)法(fa)來制備。鈦鐵(tie)礦(kuang)中的鈦含量越低，所用硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)的稀釋程度(du)(du)就越高，對處(chu)理巖礦(kuang)而(er)言，合適的酸(suan)(suan)濃度(du)(du)為85%；而(er)處(chu)理鈦渣(zha)，硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)濃度(du)(du)一般為91%-92%。

酸解過(guo)程中(zhong)需將三(san)價(jia)(jia)鐵還原成二價(jia)(jia)鐵，三(san)價(jia)(jia)鐵會吸附在(zai)二氧化鈦粒(li)子表(biao)面，造成最終鈦白粉白度指標降低，因此(ci)，在(zai)整個工藝過(guo)程中(zhong)使鐵保持二價(jia)(jia)形態至關重要。

硫(liu)(liu)酸法產生(sheng)的空氣污染大部(bu)分來自于(yu)酸解。反(fan)應中，大量硫(liu)(liu)氧化物、酸霧和夾帶(dai)的未(wei)反(fan)應原料粒子在很短(duan)時間內釋放出來。

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2、沉降精濾。

冷卻酸解液(ye)(ye)、固(gu)體惰性物質和(he)未反應(ying)的(de)原料殘余(yu)物溶液(ye)(ye)從酸解罐的(de)底部全部排(pai)放(fang)到沉降(jiang)池中。該工序(xu)的(de)主要目的(de)是(shi)除去(qu)鈦礦(kuang)雜質形成的(de)可(ke)溶性殘余(yu)物。這些殘余(yu)物可(ke)能包(bao)括(kuo)硅石(shi)、鋯石(shi)/硫酸石(shi)、白鈦石(shi)或(huo)金紅石(shi)。加入酪蛋白、淀粉或(huo)其他有機(ji)絮凝(ning)劑(ji)，液(ye)(ye)體便通(tong)過簡單的(de)重力分解沉淀在沉降(jiang)池中。

沉降池(chi)中的(de)固體物(wu)(wu)質(zhi)排(pai)除后，先(xian)用廢酸洗(xi)滌以回(hui)收未(wei)反應(ying)的(de)原(yuan)料，然后用水(shui)洗(xi)掉(diao)殘留液。沉降后的(de)鈦(tai)液通過精濾(lv)除掉(diao)細(xi)小(xiao)的(de)殘余粒子。這些精濾(lv)濾(lv)渣與(yu)沉降池(chi)中收集的(de)其他固體物(wu)(wu)質(zhi)送(song)往堆放場。

3、水解。

將可(ke)溶性(xing)硫酸(suan)氧鈦(tai)在90℃時水(shui)解成不溶于(yu)水(shui)的水(shui)合二氧化(hua)鈦(tai)沉淀物或稱偏鈦(tai)酸(suan)，為(wei)獲得所(suo)需粒度的高質量水(shui)解產物，必須嚴(yan)格控制(zhi)諸如加(jia)熱速(su)度、鈦(tai)液的二價(jia)鐵(tie)(tie)離子(zi)和四(si)價(jia)鈦(tai)離子(zi)含量以(yi)及其他因素等。其中(zhong)，避(bi)免出現三價(jia)鐵(tie)(tie)離子(zi)是此(ci)環節的關鍵(jian)。

為(wei)控制水(shui)(shui)解速度(du)(du)、水(shui)(shui)解物的過濾洗滌性能(neng)和(he)(he)最(zui)終產(chan)品的細度(du)(du)及質量指標，需(xu)要(yao)再水(shui)(shui)解時加入(ru)晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)的加入(ru)方式有(you)兩(liang)種(zhong)(zhong):自身(shen)晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)和(he)(he)外(wai)加晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。自身(shen)晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)是(shi)在水(shui)(shui)解時利用預先加入(ru)的水(shui)(shui)解鈦液和(he)(he)水(shui)(shui)所產(chan)生的晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)進行(xing)水(shui)(shui)解工序(xu)，不用另外(wai)制備晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。外(wai)加晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)是(shi)向鈦液加入(ru)經另外(wai)制備的金紅石或銳鈦型晶(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。

水解(jie)沉淀物漿料經(jing)過濾(lv)、洗滌后，在還原(yuan)條(tiao)件下(xia)用硫(liu)酸酸浸以除去(qu)最后微量吸附鐵和其(qi)他金屬，即通(tong)常所(suo)說的漂(piao)白(bai)。此(ci)步驟是硫(liu)酸法中產生廢酸的主要原(yuan)因(yin)。

4、煅燒。

水(shui)合二(er)氧化(hua)(hua)鈦(tai)在900-1250℃下煅(duan)(duan)燒(shao)(shao)，通(tong)過煅(duan)(duan)燒(shao)(shao)環節脫去(qu)(qu)水(shui)分和(he)除去(qu)(qu)殘余的三氧化(hua)(hua)硫，同時(shi)還可以將銳(rui)鈦(tai)型(xing)轉變(bian)成金紅石(shi)型(xing)。煅(duan)(duan)燒(shao)(shao)有(you)助(zhu)于增強最終鈦(tai)白粉(fen)產品的化(hua)(hua)學惰性和(he)確定其粒度(du)。煅(duan)(duan)燒(shao)(shao)后，二(er)氧化(hua)(hua)鈦(tai)經研磨破碎燒(shao)(shao)結成顆(ke)粒，然后對(dui)其進行后處理。

在(zai)煅(duan)燒(shao)階段，隨著(zhu)三(san)氧化硫和酸霧的(de)排出，其中夾帶著(zhu)一(yi)些細微的(de)二(er)氧化鈦粒(li)子，這是硫酸法中產生(sheng)廢(fei)氣的(de)主要來源。

5、后處理。

后(hou)處理主(zhu)要有(you)濕磨、無機(ji)包(bao)膜、干燥、氣流磨及有(you)機(ji)包(bao)膜和產品(pin)包(bao)裝等工序。

濕(shi)磨(mo)(mo)，將二氧(yang)化鈦顆粒(li)在(zai)無(wu)機(ji)(ji)(ji)或有機(ji)(ji)(ji)分散劑的存在(zai)下進(jin)行(xing)濕(shi)磨(mo)(mo)，將二氧(yang)化鈦聚(ju)集粒(li)子盡量磨(mo)(mo)細解聚(ju)，以利于(yu)進(jin)行(xing)無(wu)機(ji)(ji)(ji)包膜(mo)。濕(shi)磨(mo)(mo)設備(bei)主要采用介(jie)質磨(mo)(mo)，有機(ji)(ji)(ji)球(qiu)磨(mo)(mo)、球(qiu)磨(mo)(mo)機(ji)(ji)(ji)、砂磨(mo)(mo)機(ji)(ji)(ji)、重介(jie)質磨(mo)(mo)等。

無機(ji)包(bao)覆和干燥(zao)(zao)，經濕磨解(jie)聚后的(de)(de)二氧化鈦需要進(jin)行無機(ji)包(bao)膜(mo)，以(yi)屏蔽(bi)紫外(wai)光，提高鈦白粉的(de)(de)耐(nai)候性。常用(yong)的(de)(de)無機(ji)包(bao)膜(mo)劑有硅(gui)、鋁(lv)的(de)(de)氧化物及(ji)水(shui)和氫氧化物。近年來采用(yong)鋯(gao)進(jin)行混合包(bao)膜(mo)，達(da)到(dao)高耐(nai)候、高光澤的(de)(de)效(xiao)果(guo)。采用(yong)帶式干燥(zao)(zao)機(ji)、噴(pen)霧干燥(zao)(zao)機(ji)等進(jin)行干燥(zao)(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學性能，提高其在涂料、塑料等物質的配伍性及相容性。有(you)機(ji)包膜劑(ji)用于涂料有(you)胺、醇胺類、硅(gui)烷類；用于塑料有(you)二甲基硅(gui)烷、聚(ju)乙(yi)醇、三乙(yi)醇胺等。