硫酸法钛白生产的工艺流程简述

2021-10-13 22:48
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上海江沪钛白化工


硫酸法钛白生产的工艺流程简述

硫酸法生产钛白是成熟的生产方法,使用的原料为钛铁矿或钛渣。下面主要叙述以钛精矿为原料的生产方法。


A、工艺流程


硫酸法生产钛白主要由下列几个工序组成:原矿准备;用硫酸分解精矿制取硫酸钛溶液;溶液净化除铁;由硫酸钛溶液水解析出偏钛酸;偏钛酸煅烧制得二氧化钛以及后处理工序等。


B、工艺流程简述


(1)原矿准备


按照酸解的工艺要求,用雷蒙磨磨矿,将钛精矿粉碎至一定的粒度。


(2)硫酸钛溶液的制备


钛液的制备实际上包括钛精矿的酸分解,固相物的浸取,还原等工艺步骤。


酸分解作业是在耐酸瓷砖的酸解罐中进行的。将浓度为92-94%的浓硫酸装入酸解罐中并通入压缩空气,在搅拌的情况下加入磨细的钛精矿。精矿与硫酸的混合物用蒸气加热以诱酸解主反应的进行,主反应结束后,让生成的固相物在酸解罐中熟化,使钛精矿进一步分解,分解后所得固相物基本上是由钛铁硫酸盐和一定数量的硫酸组成。


固相物冷却到一定温度后,用水浸出,并用压缩空气搅拌,浸出完全以后,浸出溶液用铁屑还原,将溶液的硫酸高铁还原成硫酸亚铁。


(3)钛液的净化


钛液净化包括沉降、结晶、分离、过滤等工序。


沉降是借助于重力作用,向钛液中加入沉降剂(主要絮凝剂是改性聚丙烯酰胺),除去钛液中的不溶性杂质和胶体颗粒,使钛液初步净化。


冷冻结晶在冷冻锅中进行,主要利用硫酸亚铁的溶解度随着钛液温度降低而降低的性质。用冷冻盐水带走钛液热量,使其降至适当的温度,从而使大量的硫酸亚铁结晶析出。


分离、过滤是由锥蓝离心机分离,抽滤及板框压滤三个工序构成。冷冻后的钛液经锥蓝离心机分离及抽滤池抽滤,得到初步净化的稀钛液,最后将稀钛液通过板框压滤,得到符合生产需要的清钛液。


(4)钛液浓缩


钛液浓缩采用连续式薄膜蒸发器,在减压真空的条件下蒸发掉钛液中的水份,以符合水解工序的需要。


(5)水解


水合二氧化钛是由钛的硫酸盐溶液热水解而生成的。为了促进热水解反应,并使得到的水合二氧化钛符合要求,一般采用引入晶种或自生晶种的方法。


(6)水洗及漂洗


由于水解反应是在较高的酸度下进行的,因此大部分杂质磷酸盐仍以溶解状态留在母液中。水洗的任务是将水合二氧化钛与母液分离,再用水洗涤以除尽偏钛酸中所含可溶性杂质。经过水洗而仍残留在水合二氧化钛中的最后一部分杂质(高铁为主),则以漂洗来除去,即在酸性条件下以还原剂将不溶的高铁还原为可溶性的亚铁,再进行二次水洗。


(7)盐处理


盐处理是在盐处理锅中进行。


在充分搅拌的情况下,向偏钛酸浆液中加入碳酸钾和磷酸等盐处理剂,可防止煅烧物料烧结,隐蔽杂质元素的显色,使煅烧产品颗粒松软,色泽洁白等。


(8)煅烧


回转窑是目前最广泛采用的煅烧设备。


盐处理后的偏钛酸在回转窑中经高温脱水、脱硫及晶型转化等过程,得到具有颜料性能的钛白粉。


(9)后处理


二氧化钛后处理是按照不同用途对煅烧所得二氧化钛进行各种处理以弥补它的光活性缺陷,并改变它的表面性质。后处理包括分级,无机和有机表面包膜处理,过滤,干燥、超微粉碎和计量包装等,从而获得表面性质好,分散性高的二氧化钛成品。


总之,硫酸法的优点是可直接用钛铁矿作原料,设备简单,工艺技术容易掌握,缺点是三废量大,不利于环境保护,并且处理三废费用很多,从而使生产成本增加。为克服上述缺点,采用含TiO2 70-80%的钛渣为原料,不但可降低硫酸消耗的三分之一,而且废副产品物排出量可减少30%。


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