硫酸法鈦白粉生產工藝流程

鈦白粉是當前(qian)應用較多的(de)白色無(wu)機化(hua)工顏料，廣泛用于涂料、塑料、紙張、油墨和化(hua)纖(xian)等(deng)領域。目前(qian)全(quan)球(qiu)鈦白粉生(sheng)產能(neng)力近600萬t/a， 市場價值約200億(yi)美元。

我(wo)國(guo)蘊藏著(zhu)極其豐富的鈦礦資源，這給我(wo)國(guo)發展鈦白粉產(chan)業提(ti)供了雄厚的物(wu)質基礎，目前，我(wo)國(guo)已經(jing)超過美國(guo)成為(wei)世(shi)界第(di)一鈦白粉生產(chan)大國(guo)。

目(mu)前，我國鈦白粉的生產主要采(cai)用硫酸法。

硫酸法鈦白粉制作流程詳解

1、酸解。

經研磨、干燥的(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦(kuang)或鈦(tai)(tai)(tai)渣用濃硫(liu)酸(suan)(suan)在150-180℃的(de)(de)溫度(du)下(xia)酸(suan)(suan)解。由于白(bai)鈦(tai)(tai)(tai)石、人(ren)造金紅(hong)石和金紅(hong)石不溶于硫(liu)酸(suan)(suan)，因此不能用硫(liu)酸(suan)(suan)法來制(zhi)備。鈦(tai)(tai)(tai)鐵礦(kuang)中的(de)(de)鈦(tai)(tai)(tai)含量越低，所(suo)用硫(liu)酸(suan)(suan)的(de)(de)稀釋(shi)程度(du)就越高，對處理巖礦(kuang)而言(yan)，合適的(de)(de)酸(suan)(suan)濃度(du)為85%；而處理鈦(tai)(tai)(tai)渣，硫(liu)酸(suan)(suan)濃度(du)一般為91%-92%。

酸解過程中需將三(san)價(jia)(jia)鐵還原成(cheng)二價(jia)(jia)鐵，三(san)價(jia)(jia)鐵會(hui)吸附(fu)在二氧(yang)化鈦(tai)粒子表面(mian)，造成(cheng)最終鈦(tai)白粉白度(du)指標(biao)降(jiang)低，因此，在整個工(gong)藝過程中使鐵保持二價(jia)(jia)形態至關重要。

硫(liu)酸法(fa)產(chan)生的空氣污染大部(bu)分來(lai)自(zi)于酸解(jie)。反應(ying)中，大量硫(liu)氧化物、酸霧和夾(jia)帶的未反應(ying)原料(liao)粒子(zi)在很短時間內釋(shi)放(fang)出(chu)來(lai)。

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2、沉降精濾。

冷(leng)卻酸解(jie)液、固體惰(duo)性物質(zhi)和未反應的(de)原料(liao)殘余(yu)(yu)物溶(rong)(rong)液從酸解(jie)罐的(de)底部全(quan)部排(pai)放到沉(chen)降(jiang)池中(zhong)。該工序的(de)主要(yao)目的(de)是除去(qu)鈦(tai)礦(kuang)雜質(zhi)形成(cheng)的(de)可溶(rong)(rong)性殘余(yu)(yu)物。這些殘余(yu)(yu)物可能包括(kuo)硅石(shi)、鋯石(shi)/硫酸石(shi)、白(bai)(bai)鈦(tai)石(shi)或(huo)金紅石(shi)。加入(ru)酪蛋白(bai)(bai)、淀(dian)粉或(huo)其他有機絮凝劑，液體便(bian)通(tong)過(guo)簡單的(de)重(zhong)力分解(jie)沉(chen)淀(dian)在沉(chen)降(jiang)池中(zhong)。

沉(chen)(chen)降(jiang)池中的(de)固體物質排除后(hou)，先用(yong)廢酸(suan)洗(xi)滌以(yi)回(hui)收(shou)未反應的(de)原料(liao)，然后(hou)用(yong)水洗(xi)掉殘留液(ye)。沉(chen)(chen)降(jiang)后(hou)的(de)鈦液(ye)通過精濾除掉細小的(de)殘余粒子。這(zhe)些精濾濾渣與沉(chen)(chen)降(jiang)池中收(shou)集的(de)其他固體物質送往堆放場。

3、水解。

將(jiang)可溶(rong)性硫酸氧(yang)鈦在90℃時水(shui)解(jie)成不(bu)溶(rong)于(yu)水(shui)的水(shui)合二(er)氧(yang)化鈦沉(chen)淀物或稱偏鈦酸，為獲得(de)所(suo)需粒度(du)的高質(zhi)量(liang)水(shui)解(jie)產物，必須(xu)嚴格控制諸如(ru)加熱(re)速度(du)、鈦液的二(er)價鐵離(li)子(zi)和四價鈦離(li)子(zi)含量(liang)以(yi)及(ji)其(qi)他因素等(deng)。其(qi)中(zhong)，避免出現三價鐵離(li)子(zi)是此環(huan)節(jie)的關鍵。

為(wei)控制(zhi)水(shui)解(jie)(jie)(jie)速度、水(shui)解(jie)(jie)(jie)物(wu)的(de)(de)過濾洗滌性能和(he)(he)最(zui)終產品(pin)的(de)(de)細度及質(zhi)量指標，需(xu)要再水(shui)解(jie)(jie)(jie)時加(jia)入晶(jing)(jing)種(zhong)。晶(jing)(jing)種(zhong)的(de)(de)加(jia)入方式(shi)有兩種(zhong):自身晶(jing)(jing)種(zhong)和(he)(he)外加(jia)晶(jing)(jing)種(zhong)。自身晶(jing)(jing)種(zhong)是(shi)在水(shui)解(jie)(jie)(jie)時利用(yong)預先加(jia)入的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)(jie)鈦液和(he)(he)水(shui)所產生(sheng)的(de)(de)晶(jing)(jing)種(zhong)進行水(shui)解(jie)(jie)(jie)工序(xu)，不用(yong)另外制(zhi)備晶(jing)(jing)種(zhong)。外加(jia)晶(jing)(jing)種(zhong)是(shi)向(xiang)鈦液加(jia)入經另外制(zhi)備的(de)(de)金紅石或(huo)銳鈦型晶(jing)(jing)種(zhong)。

水解沉淀(dian)物漿料經過濾(lv)、洗滌后，在還(huan)原(yuan)條件下用硫(liu)酸酸浸以除(chu)去最后微量吸附(fu)鐵和其他金屬，即通常(chang)所說的漂白。此步驟(zou)是硫(liu)酸法(fa)中產(chan)生(sheng)廢酸的主要原(yuan)因。

4、煅燒。

水合(he)二(er)(er)氧(yang)化鈦在900-1250℃下(xia)煅(duan)燒(shao)，通(tong)過(guo)煅(duan)燒(shao)環節脫去(qu)水分和(he)除去(qu)殘(can)余的(de)三氧(yang)化硫，同時還可以將(jiang)銳鈦型轉(zhuan)變成金紅石型。煅(duan)燒(shao)有(you)助于增強最(zui)終鈦白粉(fen)產品(pin)的(de)化學惰性和(he)確定其(qi)粒(li)度。煅(duan)燒(shao)后(hou)，二(er)(er)氧(yang)化鈦經(jing)研磨破碎燒(shao)結成顆(ke)粒(li)，然后(hou)對其(qi)進行后(hou)處(chu)理。

在(zai)煅燒(shao)階段，隨著(zhu)(zhu)三(san)氧化硫(liu)和(he)酸(suan)霧(wu)的排(pai)出，其(qi)中夾帶著(zhu)(zhu)一些細微的二氧化鈦(tai)粒子，這是硫(liu)酸(suan)法中產生廢氣(qi)的主(zhu)要(yao)來(lai)源。

5、后處理。

后處理(li)主要有濕磨(mo)、無機(ji)包(bao)膜(mo)、干燥、氣流磨(mo)及有機(ji)包(bao)膜(mo)和(he)產品包(bao)裝等工(gong)序。

濕磨(mo)(mo)，將二氧化鈦顆粒(li)在(zai)無機(ji)或有機(ji)分(fen)散劑的存(cun)在(zai)下進行(xing)濕磨(mo)(mo)，將二氧化鈦聚(ju)集粒(li)子盡量磨(mo)(mo)細解聚(ju)，以(yi)利(li)于進行(xing)無機(ji)包膜。濕磨(mo)(mo)設(she)備(bei)主要采用介質磨(mo)(mo)，有機(ji)球(qiu)磨(mo)(mo)、球(qiu)磨(mo)(mo)機(ji)、砂磨(mo)(mo)機(ji)、重介質磨(mo)(mo)等。

無機(ji)(ji)包(bao)覆和(he)干燥(zao)，經濕(shi)磨(mo)解(jie)聚后的(de)二氧(yang)化鈦需(xu)要進(jin)(jin)行(xing)無機(ji)(ji)包(bao)膜(mo)，以屏蔽紫(zi)外(wai)光(guang)，提高鈦白(bai)粉的(de)耐候(hou)性。常(chang)用(yong)(yong)的(de)無機(ji)(ji)包(bao)膜(mo)劑有(you)硅、鋁的(de)氧(yang)化物及水(shui)和(he)氫氧(yang)化物。近年(nian)來采用(yong)(yong)鋯進(jin)(jin)行(xing)混合包(bao)膜(mo)，達到高耐候(hou)、高光(guang)澤的(de)效(xiao)果。采用(yong)(yong)帶式干燥(zao)機(ji)(ji)、噴霧干燥(zao)機(ji)(ji)等進(jin)(jin)行(xing)干燥(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(de)表面(mian)物理化學性能，提高其(qi)在(zai)涂料(liao)、塑料(liao)等物質(zhi)的(de)配伍性及相(xiang)容(rong)性。有機(ji)包膜劑用于涂料(liao)有胺、醇胺類、硅烷類；用于塑料(liao)有二(er)甲基硅烷、聚(ju)乙醇、三(san)乙醇胺等。