硫酸法鈦白粉的生產(chǎn)酸解、浸取、還原

1、硫酸法鈦白粉的生產(chǎn)-酸解、浸取、還原一、酸解方法    根據(jù)參與反應(yīng)的硫酸濃度和最終反應(yīng)產(chǎn)物的狀態(tài)，鈦鐵礦酸解的方法有液相法、兩相法和固相法三種。    1.液相法    采用55%-65的硫酸，酸解反應(yīng)在液相進(jìn)行，反應(yīng)溫度為130-140，反應(yīng)時(shí)間為12-16h,為了防止早期水解，酸比值（F）控制在3-3.2，直接得到硫酸鈦溶液。    2.兩相法    采用65%-80的硫酸，反應(yīng)溫度為150-200，反應(yīng)時(shí)間為6-8h，F(xiàn)值控制在1.8-2

2、. 2，加熱至有沉淀析出為止，所得產(chǎn)物呈糊狀，加水浸取后，生成懸浮溶液，反應(yīng)率達(dá)85一90。    3.固相法    采用80以上的硫酸，反應(yīng)劇烈迅速，在5-30min內(nèi)完成，反應(yīng)最高溫度達(dá)250，由于硫酸的沸點(diǎn)為338，所以能夠適應(yīng)這一要求。所得產(chǎn)物為固相物，然后加水浸取為溶液，控制F值在1. 6-2. 0，最高酸解率可達(dá)97。   二、固相法酸解的優(yōu)點(diǎn)    液相法和兩相法酸解的反應(yīng)時(shí)間長，耗用硫酸多，鈦鐵礦的分解率低。與這兩種方法比較，固相法具有下列優(yōu)點(diǎn)： &

3、#160; 耗用硫酸量最少；   反應(yīng)最迅速，可減少加溫時(shí)間，縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率和產(chǎn)量，節(jié)約燃料；   酸解率最高；   溶液F值比較低，有利于后期水解的進(jìn)行；   設(shè)備強(qiáng)度大，生產(chǎn)能力高。    正是由于固相法酸解的優(yōu)點(diǎn)多，所以工業(yè)生產(chǎn)一般都采用固相法。   三、酸解發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)    鈦鐵礦的化學(xué)組成是偏鈦酸亞鐵(FeTi03），它是一種弱酸弱堿鹽，能與強(qiáng)酸反應(yīng)

4、，并能進(jìn)行得比較完全。硫酸分解鐵鐵礦的反應(yīng)一般認(rèn)為是按下列反應(yīng)式進(jìn)行：    酸解后生成的硫酸鈦和硫酸氧鈦之間的比例，由酸解條件而定，從反應(yīng)式(1)、反應(yīng)式(2)可以看出，每生成lmol的硫酸鈦，需要2mo1的硫酸，而每生成lmol的硫酸氧鈦，只需要1 mol的硫酸。由此可見，硫酸過量得越多，越有利于反應(yīng)的進(jìn)行，且生成硫酸鈦。   四、有效酸    在酸解產(chǎn)物浸取所得的鈦液中，硫酸主要以三種形式存在：與鈦結(jié)合的硫酸；與其他金屬（主要是鐵）結(jié)合的硫酸；未被結(jié)合，過剩的游離酸。由于無法單獨(dú)測定與鈦結(jié)合的酸和游

5、離酸，只能測定這二者的總和，因此就把這兩者的總和稱為有效酸。                有效酸=與鐵結(jié)合的酸游離酸    同樣的鈦液，如果經(jīng)過濃縮或稀釋，其濃度變化了，但其性質(zhì)仍沒有變化。   五、酸比值及其影響因素，酸比值的高低將產(chǎn)生的影響    鈦液中有效酸與總鈦含量之比值稱為酸比值，酸比值又稱酸度系數(shù)，通常用F來表示：  

6、60; 從公式看，游離酸、與鈦結(jié)合酸和總TiO2含量等三個(gè)因素會(huì)影響F值。但是F值只是一個(gè)酸比值，它在很多情況下，并不能說明一些本質(zhì)的問題。例如，鈦液經(jīng)過濃縮或稀釋后，其總TiO2濃度和有效酸濃度變化了，但其性質(zhì)和F值是保持不變的，溶液中硫酸氧鈦與硫酸鈦的比值改變時(shí)，游離酸也隨之而變，但是其F值卻不會(huì)改變；有效酸的測定由于終點(diǎn)不夠明顯，也容易出現(xiàn)誤差，因此F值只能作為生產(chǎn)參考，對(duì)其數(shù)值要結(jié)合工藝過程進(jìn)行具體分析。    F值的高低，除了能顯示鈦液中鈦的組成、能評(píng)價(jià)酸的效果與質(zhì)量外，還會(huì)影響水解速率、水解率和水解產(chǎn)物偏鈦酸的結(jié)構(gòu)。   

7、六、固相法酸解所得鈦液可用硫酸氧鈦表達(dá)中，既有硫酸鈦，也有硫酸氧鈦?？梢哉J(rèn)為，如果全部是硫酸鈦，則其F值應(yīng)為2. 45，再加上鐵液中尚有一定量的游離酸，那么，其F值更應(yīng)該大于2. 45。但是固相法浸取所得的鈦液的F值，一般只有1.6-2.0，其F值遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到2. 45，更沒有超過2.45，因此鐵液中硫酸鈦的含量不會(huì)很多，而鐵液的F值2. 45時(shí)，都說明其含量是以硫酸氧鈦為主。固相法鈦液的F值只有1.6-2.0，就可以用硫酸氧鈦表達(dá)。在酸解反應(yīng)的200以上，反應(yīng)物水和反應(yīng)生成的水都已蒸發(fā)了，具備生成Ti(S04)2的條件，但是用酸礦比為(1. 45-1. 55)：1，不足以將鈦?zhàn)兂蒚i (S0

8、4）2，所以在固相物中還存在TiOS04。Ti (S04）2只存在于固相物，一旦浸取遇水即水解生成TiOS04，因此鈦液的鈦均以TiOS04的形式存在。   七、與鈦結(jié)合酸和游離酸的計(jì)算    固相法酸解得的鈦液，一般F值在1.6-2. 0之間，則FOA值就在30. 45-63. 07之間。F值每相差0.1，則FOA值相差8.15，使用FOA值來表示，更易于控制。九、鈦液的穩(wěn)定性及其對(duì)生產(chǎn)的影響    穩(wěn)定性又稱穩(wěn)定度，就是在鈦白粉生產(chǎn)中，鐵液在條件變化的情況下，有發(fā)生早期水解而析出白色膠體粒子的傾向，這

9、種傾向的強(qiáng)弱程度稱為鈦液的穩(wěn)定度。表示這種傾向強(qiáng)弱的特性稱為鈦液的穩(wěn)定性。鈦液的穩(wěn)定性是以每毫升鈦液，用25的蒸餾水稀釋到剛出現(xiàn)白色渾濁時(shí)，所需要蒸餾水的毫升數(shù)來表示：    穩(wěn)定性是衡量鈦液質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。一般顏料級(jí)加壓水解鈦液的穩(wěn)定性控制在K350;常壓水解鈦液可以放寬到K300。要是出現(xiàn)穩(wěn)定性差的鈦液，則會(huì)對(duì)鈦白粉生產(chǎn)帶來下列不良影響：   鈦液容易出現(xiàn)早期水解而生成膠體微粒懸浮于鈦液中，造成沉降和壓濾的困難，以至于影響產(chǎn)量的提高；   鈦液產(chǎn)生的含鈦膠體微粒，最終要跟殘?jiān)黄鸪两刀怀?，使?/p>

10、的回收率降低；   鈦液屬于非顏料級(jí)鈦液，只能生產(chǎn)出低檔的搪瓷鈦白粉，這種鈦白粉價(jià)格較低；   鈦液后期水解所生成的偏鈦酸，有一部分粒子較小，容易造成水洗穿濾流失，直至鍛燒時(shí)從煙囪飄散不少，使回收率降低；   這種鈦液本身就已經(jīng)產(chǎn)生早期水解而生成有膠體微粒，這種膠體微粒極易穿過濾層而存在于鈦液中，到后期水解時(shí)，成為不良的結(jié)晶中心，使水解得到的偏鈦酸粒子大小不均勻，容易吸附較多雜質(zhì)，不僅使水洗時(shí)間延長而影響產(chǎn)量，還使產(chǎn)品帶色影響白度。同時(shí)不規(guī)則的小顆粒多，還會(huì)造成鍛燒時(shí)易燒結(jié)，而使產(chǎn)品的白度、消色力和分散性

11、能降低，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。   十、鈦液的早期水解及影響鈦液穩(wěn)定性的因素    一般來說，從酸解后到未進(jìn)行后期正式水解之前，鈦液中不應(yīng)含有偏鈦酸和正鈦酸這兩種膠體粒子，但是有時(shí)在鈦液的浸取、還原、輸送和存放過程中，由于操作不當(dāng)或條件變化，而在鈦液中出現(xiàn)上述兩種白色膠體物質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為鈦液的早期水解。    要想了解影響鈦液穩(wěn)定性的因素，還得從鈦鐵礦的酸解和鈦液的水解中去找原因。    1.由酸解的反應(yīng)式(1)、反應(yīng)式(2)比較可知，在相同的鈦鐵礦下，反應(yīng)式(1)用酸多，得到

12、的是穩(wěn)定的硫酸鈦，而反應(yīng)式(2)用酸少，得到的是不穩(wěn)定的硫酸氧鈦，說明酸解時(shí)用酸多對(duì)提高鐵液的穩(wěn)定性有好處。    鈦液水解的主要反應(yīng)式如下：    從反應(yīng)式(7)、反應(yīng)式(8)、反應(yīng)式(9)可知，三個(gè)水解反應(yīng)都生成新硫酸，說明鈦液中酸多會(huì)使水解反應(yīng)可逆，可以抑制早期水解的發(fā)生。所以酸解時(shí)用酸較多或浸取時(shí)加廢酸較多，使鈦液中含酸濃度增大，對(duì)提高鈦液的穩(wěn)定性有好處。    從實(shí)驗(yàn)可知，取濃鈦液1mL,測得其穩(wěn)定性為400；若取同樣的濃鈦液1mL，再加人濃硫酸1滴，結(jié)果測得其穩(wěn)定性為450，說明多加酸其穩(wěn)定性

13、會(huì)提高。    2.從水解的反應(yīng)式(7)、反應(yīng)式(8)、反應(yīng)式(9)可知，水是反應(yīng)物，按化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，增加反應(yīng)物會(huì)使反應(yīng)向右進(jìn)行，增加了水，就增加了反應(yīng)物，就有利于水解的進(jìn)行，而使鈦液不穩(wěn)定，說明水多沒有好處。    由反應(yīng)式(8)、反應(yīng)式(9)比較可知，在同等的硫酸氧鈦的情況下，反應(yīng)式(9)加水多，反應(yīng)式(9)在冷的條件下也能發(fā)生水解反應(yīng)。由此可見，在相同的條件下，鈦液越?。ㄋ蕉啵┢浞€(wěn)定性就越差。    3.從反應(yīng)式(7)、反應(yīng)式(8)、反應(yīng)式(9)三個(gè)水解反應(yīng)式可知，鈦液的水解是吸熱反應(yīng)，因此加熱會(huì)

14、使反應(yīng)向右進(jìn)行，會(huì)促進(jìn)鈦液發(fā)生早期水解而使鈦液不穩(wěn)定。從實(shí)驗(yàn)可知，同是1mL鈦液，在12，K=500；在25，K400；在65，K200；在100，K=0。由此可見，溫度上升，鈦液的穩(wěn)定性下降，加熱對(duì)鈦液的穩(wěn)定性不利。    綜上所述，影響鈦液穩(wěn)定性差的主要原因是酸少、水多、加熱。那么要提高鈦液的穩(wěn)定性，就必須針對(duì)鈦液的酸度、濃度、溫度這三個(gè)主要因素進(jìn)行分析研究并加以控制。    1酸度    酸解用酸多既可提高鈦液的穩(wěn)定性，又可使酸解反應(yīng)較完全而提高酸解率，但是用酸過多，既會(huì)增加硫酸的消耗，增大鈦白粉的

15、生產(chǎn)成本，又會(huì)增大后工序鈦液后期水解的困難，因?yàn)閺乃夥磻?yīng)式可知，酸多會(huì)使水解反應(yīng)可逆，偏鈦酸粒子難以長大，水解率降低，水洗時(shí)由于偏鈦酸粒子細(xì)而出現(xiàn)穿濾流失造成損失。因此要權(quán)衡利弊，優(yōu)化出一個(gè)既使鈦液穩(wěn)定，不至于出現(xiàn)早期水解，又要有利于后期水解的最佳用酸量。    根據(jù)酸解反應(yīng)式計(jì)算，要想得到穩(wěn)定性高的硫酸鈦，則要按反應(yīng)式(1)反應(yīng)，這樣其酸礦比是1. 932：1,也就是說，1噸鈦鐵礦要用1. 932噸的硫酸；要想得到穩(wěn)定性差的硫酸氧鈦，則要按反應(yīng)式(2)反應(yīng)，這樣其酸礦比是1.29：1，也就是說，1噸鈦鐵礦要用1. 29噸的硫酸。除此之外，其他化合物特別是鐵的氧

16、化物也要消耗一定量的酸。一般來說，酸礦比越大，用酸越多，鈦液就越穩(wěn)定；酸礦比越小，用酸越少，鈦液就越不穩(wěn)定。從理論分析和實(shí)踐應(yīng)用證實(shí)，加壓水解流程采用酸礦比在(1.50-1.60)：1為最佳比值；常壓水解流程采用的酸礦比在(1.45-1.55)：1為最佳比值。究竟采用多少才適宜，還要視鈦鐵礦的質(zhì)量、工藝要求的酸度和浸取時(shí)是否加廢酸及廢酸加人量而定。      2.濃度   酸的濃度  使用硫酸的濃度和控制反應(yīng)時(shí)硫酸的濃度，對(duì)鐵液的穩(wěn)定性影響較大。使用時(shí)硫酸其濃度大于96時(shí)，酸解反應(yīng)所得到的固相物硬實(shí)，多孔

17、性差，浸出時(shí)很難溶解，所得鈦液的穩(wěn)定性會(huì)下降，當(dāng)然酸解率也低；若使用的硫酸濃度小于92，則酸解后的固相物不易固化，甚至呈糊狀，反應(yīng)不完全，浸出所得的鐵液穩(wěn)定性也差，還會(huì)造成沉降等凈化的困難，酸解率也不高。一般使用硫酸的濃度在92-96之間為宜?，F(xiàn)在很多廠家都摸索并掌握了濃酸反應(yīng)的規(guī)律而直接采用98的硫酸進(jìn)行酸解。    反應(yīng)時(shí)硫酸的濃度大于90%，則反應(yīng)溫度高，使反應(yīng)初期的生成物在反應(yīng)結(jié)束時(shí)已發(fā)生早期水解而使鈦液不穩(wěn)定；反應(yīng)時(shí)硫酸的濃度小于85，浸取所得鐵液的穩(wěn)定性也差，一般控制反應(yīng)時(shí)硫酸的濃度在85-90之間。實(shí)踐證明，使用越濃的硫酸，反應(yīng)時(shí)稀釋的濃度要偏低限；

18、使用較稀的硫酸，反應(yīng)時(shí)稀釋的濃度要偏高限。不過使用稀酸時(shí)，由于酸解加水較少，水與硫酸作用產(chǎn)生的熱量少，常常需要用加蒸汽的方法來提高引發(fā)熱，才能獲得較好的酸解效果。   鈦液的濃度  較少、鈦液的Ti02濃度較高，溶液不容易析出膠體顆粒，穩(wěn)定性較好；水太多，浸取的濃度太低，則鈦液不穩(wěn)定，容易發(fā)生早期水解，同時(shí)對(duì)后期水解產(chǎn)物偏鈦酸的顆粒大小和結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生不良影響，還會(huì)增加濃縮的工作量。為此在加水浸取時(shí)，必須嚴(yán)格控制，相對(duì)密度一般控制在1. 5-1. 55之間，即總Ti02含量要120g/Lo為了減少水分，在將鈦液結(jié)晶時(shí)，除去大部分硫酸亞鐵的同時(shí)，也帶走了大量

19、的結(jié)晶水，使鈦液的總Ti02濃度得到提高，有利于鈦液穩(wěn)定性的提高。為了減少水分，還必須將鈦液進(jìn)行濃縮，使其繼續(xù)除去一部分水，使總Ti02含量達(dá)到(200±5) g/L（加壓水解）或215-230g/L（常壓水解），以利鈦液濃度增大、穩(wěn)定性提高和后期水解時(shí)制出具有優(yōu)越顏料性能的鈦白粉。    基于酸度小、濃度低（水多）會(huì)引起鈦液穩(wěn)定性差，易出現(xiàn)早期水解現(xiàn)象，因此洗殘?jiān)?、洗硫酸亞鐵晶體、洗設(shè)備的水，盡量不用大量的自來水，而用少量的廢酸水。    3.溫度  溫度上升，鈦液的黏度下降，這對(duì)雜質(zhì)顆粒的沉降有利，但是對(duì)鈦液的

20、穩(wěn)定性卻不利。因?yàn)闇囟冗^高，鈦液的穩(wěn)定性下降，會(huì)出現(xiàn)早期水解。鈦液要采取負(fù)壓蒸發(fā)濃縮的原因，一就是因?yàn)槌赫舭l(fā)溫度高，鈦液穩(wěn)定性下降，很快就會(huì)出現(xiàn)早期水解。而鈦液水解的臨界溫度為80，采用真空濃縮，沸點(diǎn)可以降低到80以下，這樣既保證了水分的大量蒸發(fā)，又保證了不會(huì)出現(xiàn)早期水解。由此可見，溫度上升，鈦液的穩(wěn)定性下降，溫度下降對(duì)鈦液的穩(wěn)定性有利。一般浸取時(shí)控制溫度要小于75，凈化時(shí)控制溫度在（60士5）。    若鈦鐵礦中三價(jià)鐵含量高，其酸解浸取所得的鈦液其穩(wěn)定性會(huì)差一些。原因之一是三價(jià)鐵含量高，其酸解反應(yīng)放出的熱量多，溫度高，反應(yīng)劇烈，有時(shí)甚至出現(xiàn)冒鍋現(xiàn)象，極容易出現(xiàn)

21、早期水解而使鈦液不穩(wěn)定；原因之二是三價(jià)鐵含量高，酸解反應(yīng)本身就需要多消耗硫酸，況且制出的鈦液需要很多鐵屑（或鐵粉）來將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，而多消耗鐵屑還原，也需要多消耗硫酸，這些消耗的硫酸屬于無效酸。在定量的酸中，無效酸多了，相對(duì)來說有效酸就少了，即游離酸少了，這樣鈦液的穩(wěn)定性就會(huì)下降。    影響鈦液穩(wěn)定性的三個(gè)因素作用順序?yàn)椋簻囟人岫葷舛?。在較低的溫度和較弱的酸度下，濃度高，含水少，鈦液較穩(wěn)定；濃度低，含水多，鈦液穩(wěn)定性差。但是在溫度高、酸度大的情況下，鈦液濃度的高低影響鈦液的穩(wěn)定性居次要地位。在80以下，鈦液的穩(wěn)定性隨酸度的增大而提高。但是在80以上甚至更高

22、的溫度下，酸度偏大的鈦液也不穩(wěn)定，也能進(jìn)行熱水解而生成偏鈦酸，只不過酸度大，水解將受到一定程度的抑制，甚至難以水解，水解得到的偏鈦酸粒子偏小，水解率也偏低。當(dāng)然酸度很大的話，那就不是抑制水解的問題了，而是反應(yīng)可逆，生成的偏鈦酸被溶解的問題了。   十一、酸解鍋的構(gòu)造及酸解操作    酸解鍋的構(gòu)造是：外殼為鋼板，鍋內(nèi)先搪一層鉛，然后用耐酸膠泥砌上兩層耐酸磚；煙囪用鋼襯兩層耐酸磚，或用厚的硬聚氯乙烯塑料板制成，要大一些，使反應(yīng)產(chǎn)生的大量水蒸氣、S02、S03等氣體能及時(shí)排出；錐底的分布板用鉛或耐酸陶瓷制成，開孔的角度要保證壓縮空氣能均勻地

23、吹到反應(yīng)鍋的四周而不留死角，好讓固相物溶解完全，大型酸解鍋的分布板常設(shè)計(jì)成泡罩形，有利于壓縮空氣分布均勻和防止雜物堵塞孔眼；放料閥既要耐溫、耐腐蝕，又要能滿足放料、通壓縮空氣、通蒸汽的功能；國內(nèi)通常使用的容積為12-50m3，國外一般為90m3，引進(jìn)國外的3套裝置的容積都為130m3，酸解每鍋投礦為27-30噸。酸解鍋的高度（含錐底部分）是直徑（圓柱部分）的兩倍。錐底夾角a為60°。酸解鍋的構(gòu)造如下圖所示。    酸解的操作：在我國引進(jìn)的技術(shù)中，酸解前普遍采用原料硫酸預(yù)稀釋和礦酸預(yù)混合。酸解是在酸解鍋中進(jìn)行的。在錐底通人壓縮空氣強(qiáng)烈地?cái)嚢柘?，先按配方投?/p>

24、硫酸，然后投人礦粉，使礦粉與硫酸充分混合，再加定量的稀釋用的廢酸水，繼續(xù)攪拌，由于廢酸中的水與硫酸發(fā)生水化作用而生成大量的熱，使鍋內(nèi)物料的溫度上升很快。再用蒸汽直接加熱（若水化熱已足夠引發(fā)主反應(yīng)，就不必外加熱）。當(dāng)鍋內(nèi)反應(yīng)物溫度升高到80-120時(shí)，立即停止加熱，一般加完稀釋廢酸水后10-20min，即發(fā)生劇烈反應(yīng)。由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的溫度會(huì)急劇上升，在數(shù)分鐘內(nèi)達(dá)到最高溫度（約250）。在這一階段內(nèi)，反應(yīng)非常劇烈，酸解鍋會(huì)出現(xiàn)可以察覺到的震動(dòng)感，同時(shí)排出大量的SO2、SO3和水汽，反應(yīng)經(jīng)過黏稠階段而逐漸凝固成多孔的蜂窩狀固相物。主反應(yīng)結(jié)束后，停止鼓人壓縮空氣，讓其熟化一段時(shí)間，使其繼續(xù)

25、反應(yīng)而反應(yīng)得更完全，有利于提高酸解率。熟化時(shí)間過后，即通人壓縮空氣進(jìn)行助冷，當(dāng)冷卻到90-120，即加廢酸、淡鈦液和自來水進(jìn)行浸取。然后加鐵屑（或鐵粉）進(jìn)行還原，即得到鈦液。有時(shí)加鐵屑還原時(shí)，反應(yīng)劇烈，有氣泡冒鍋，可撒人少量洗衣粉消泡。    國內(nèi)鈦白粉廠的浸取，大都是從鍋頂一次性加人，這樣浸取液自上而下地滲人固相物，受到從底部上升的用來攪拌的壓縮空氣流阻撓，滲人的速度較慢，位于固相物上部的浸取液的酸度不能很快提高，加水量又大，溶液濃度稀，酸度小，就會(huì)或多或少地發(fā)生早期水解，導(dǎo)致沉降效果的惡化。    國外有采用將少量廢酸加人洗渣水和

26、洗硫酸亞鐵晶體的淡鈦液中，然后將其從酸解鍋的底部加人，這樣，容易將固相物空隙中的空氣排出，而且酸水在上升的過程中，酸度逐漸提高，當(dāng)酸水充滿固相物時(shí)，開始用壓縮空氣攪拌，這時(shí)固相物上部的溫度可達(dá)80，但不會(huì)產(chǎn)生早期水解現(xiàn)象。原因是溫度高的浸取液，酸度也高，隨著水的繼續(xù)加人，溫度很快降到70以下。   十二、酸解率和提高酸解率的方法    溶液中可溶鈦總量（以Ti02計(jì)）占所投鐵鐵礦中所含鈦總量（以Ti02計(jì)）的百分比，稱為酸解率：    可以從下列八方面提高酸解率。    1.

27、適當(dāng)延長熟化時(shí)間    酸解反應(yīng)后要進(jìn)行熟化，其目的是讓固相物逐漸冷卻，在這個(gè)冷卻過程中，讓一部分未酸解的礦粉繼續(xù)與存在的游離酸作用，以利提高酸解率。熟化時(shí)間長，酸解率得到提高，但固相物溫度低，浸取速度慢；熟化時(shí)間短，固相物溫度高，浸取時(shí)間短，但酸解率抵。一般根據(jù)酸解鍋容積的大小、投礦量多少、室溫高低而控制在1-6h,投礦量大，熟化時(shí)間要長，投礦少，熟化時(shí)間要短。筆者做過這樣的試驗(yàn)，在12m3的酸解鍋中，熟化時(shí)間由3h縮短到1h,其酸解率并未見降低。對(duì)此筆者認(rèn)為，在酸解劇烈反應(yīng)階段，硫酸濃度大、反應(yīng)溫度高，能起反應(yīng)的礦都應(yīng)該起反應(yīng)了。而反應(yīng)后，特別是再經(jīng)熟化1h后

28、，酸度和溫度都大為降低。這樣，寄望于延長熟化時(shí)間來提高酸解率是有困難的。延長了熟化時(shí)間，只能延長酸解周期，影響到產(chǎn)量的提高。    2.適當(dāng)提高反應(yīng)硫酸的濃度    硫酸是一種活潑的強(qiáng)酸，可以任何比例溶于水，同時(shí)放出大量熱，硫酸濃度對(duì)酸解反應(yīng)影響較大，在酸礦比一定時(shí)，適當(dāng)提高反應(yīng)硫酸濃度，有利于加快酸解速度和提高酸解率。大于96的硫酸比92. 5的硫酸反應(yīng)急劇，這不僅因?yàn)閷⑵湎♂屩凉に囈髸r(shí)放出的熱量多，而且由于濃度增大時(shí)，H+離子和S02-4離子滲人鈦鐵礦物表面裂縫中的概率增大，使H+-SO2-4離子對(duì)的偶極作用和固體表面的在位作用

29、加強(qiáng)而使鈦鐵礦的分解速度加快。    3.適當(dāng)提高酸礦比    酸礦比越高，反應(yīng)越完全，酸解率也越高。但過高的酸礦比使硫酸單耗上升，而酸解率的提高卻不顯著。    4.適當(dāng)提高酸解溫度    鈦鐵礦粉與硫酸的分解反應(yīng)，本身會(huì)放出大量的熱，反應(yīng)式如下：    一般情況下，開始時(shí)物料需要適當(dāng)加溫，以引發(fā)酸解反應(yīng)，這種引發(fā)熱，常常是在加人稀釋的廢酸時(shí)，由于水與濃硫酸作用而產(chǎn)生一定量的熱，若所產(chǎn)生的這些熱尚未達(dá)到引發(fā)熱的要求，則要外加蒸汽加熱；若這些熱已

30、足以達(dá)到引發(fā)熱的要求，則不必再加熱。    一般來說，溫度越高，反應(yīng)越劇烈，也越完全，酸解率也越高，但是酸解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當(dāng)引發(fā)反應(yīng)開始時(shí)便放出大量的熱，使反應(yīng)溫度迅速上升，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到200以上。要是事先估計(jì)不足，加熱過多，物料溫度過高，例如130，則會(huì)使主反應(yīng)來得過早，不僅會(huì)使反應(yīng)過于猛烈而發(fā)生冒鍋或早期水解現(xiàn)象，還使酸解率降低，甚至生成的固相物難以浸??；如果加溫過低，例如60，則引發(fā)主反應(yīng)的時(shí)間長，反應(yīng)不劇烈，容易生成難溶的固相物，酸解率也低。主反應(yīng)結(jié)束，立即停止吹風(fēng)，繼續(xù)保持高溫，有利于提高酸解率。    5.礦粉粒度小而均

31、勻    礦粉粒度越大，反應(yīng)越慢，甚至有些粗顆粒不反應(yīng)，而使酸解率降低；礦粉粒度不均勻，有粗有細(xì)，在反應(yīng)時(shí)，細(xì)粒先反應(yīng)，細(xì)粒反應(yīng)后，硫酸濃度降低了，粗粒反應(yīng)不完全，酸解率也低。    6.攪拌要均勻    反應(yīng)前攪拌不均勻，有未擴(kuò)散的礦粉團(tuán)，會(huì)影響酸解率。攪拌得太猛，物料過多地濺在鍋壁上，無法反應(yīng)，也會(huì)降低酸解率。    7.選用好礦    選用酸溶性好的礦，鈦溶出率高，酸解率也高；由于金紅石型礦極難被硫酸分解，因此必須選用金紅石成分少的礦，方能

32、提高酸解率。    8.避免發(fā)生早期水解和出現(xiàn)不溶的固相物。因?yàn)槌霈F(xiàn)這些現(xiàn)象都會(huì)使酸解率降低。十三、濃硫酸和廢硫酸加入量的計(jì)算    酸解時(shí)濃硫酸和廢硫酸的加人量可以采用下列計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：式中  x濃硫酸加量，kg;      y廢硫酸加量，L；      f酸礦比；      C1濃硫酸濃度，；      C2廢硫酸濃度，

33、；      p廢硫酸密度，kg/L；      C3反應(yīng)時(shí)硫酸濃度，；      G礦粉投料量。    【例】試計(jì)算，投礦粉3100kg,酸礦比為1.55：1，濃硫酸濃度為95，廢硫酸濃度為21，廢硫酸密度為1. lkg/L,反應(yīng)時(shí)硫酸濃度為87. 5，求應(yīng)加濃硫酸和廢硫酸各多少？    解：設(shè)應(yīng)加濃硫酸為xkg，應(yīng)加廢硫酸為yL   十四、影響浸取的因素

34、    1.固相物的多孔性    若固相物為多孔物，則遇水易滲人微孔內(nèi)部，接觸面大，極易溶解；若固相物硬實(shí)少孔，則難以浸取。    2.固相物的溫度    固相物溫度高有利于浸取。但是>80，易使鈦液穩(wěn)定性變差，甚至發(fā)生早期水解。    3.浸取的濃度    浸取鈦液的濃度越高，則浸取越慢，但濃度不能過低，過低會(huì)發(fā)生早期水解，會(huì)增加濃縮的工作量，甚至對(duì)水解產(chǎn)物偏鈦酸的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。  &

35、#160; 4.是否發(fā)生早期水解    固相物如發(fā)生不同程度的早期水解，浸取時(shí)就有大量僵塊，溶化不掉，影響浸取速度。    5.加浸取水的速度    加浸取水的速度要與固相物的溶解速度相適應(yīng)。一般來說，設(shè)備大加水速度要快，設(shè)備小加水速度可慢些。   十五、固相物的浸取操作    根據(jù)影響鈦液穩(wěn)定性的酸、水、熱的關(guān)系，在鐵鐵礦與硫酸進(jìn)行酸解以后，對(duì)固相物浸取時(shí)，一開始溶液濃度低、酸度小、溫度高，易發(fā)生早期水解，即易由其熱敏性而產(chǎn)生膠體物?；蛞婚_始加

36、水多，剛加到固相物表面的那部分含鈦少，局部達(dá)到稀釋度而發(fā)生早期水解。為了防止產(chǎn)生這種缺陷，應(yīng)先加人大流量的回收廢酸和有一定酸度的洗殘?jiān)?、洗硫酸亞鐵晶體的淡鈦液，使其增加酸度，同時(shí)加人大流量的水。并加大沖氣、加快浸取，要是加浸取水的速度太慢、量太少，則浸取初期的溫度太高，浸得的鈦液穩(wěn)定性會(huì)下降，亦容易發(fā)生早期水解。因此要嚴(yán)格控制浸取時(shí)的溫度、酸度和濃度，盡量避免鈦液發(fā)生早期水解，以免影響鈦液沉降、凈化和后期水解。水洗，進(jìn)而造成鈦白粉產(chǎn)量和質(zhì)量的降低。   十六、鈦液的還原    鐵在鈦鐵礦中以二價(jià)和三價(jià)兩種不同狀態(tài)存在，因此在浸取的鈦液

37、中既有硫酸亞鐵(FeS04），又有硫酸高鐵Fe2(S04 )3。這兩種鐵鹽在一定條件下，會(huì)發(fā)生水解而生成沉淀，其水解反應(yīng)式如下：    上述兩個(gè)反應(yīng)只有在達(dá)到一定的pH值時(shí)才會(huì)發(fā)生。硫酸亞鐵在酸性溶液中是穩(wěn)定的，只有在pH值大于6.5時(shí)才開始水解，因此在鈦液水解過程中，由于鈦液酸度大，它始終保持溶解狀態(tài)，待到偏鈦酸洗滌時(shí)才得以除去。而硫酸高鐵在溶液中的危害性比較大，因?yàn)樗趐H值為1.5的酸性溶液中即開始水解，生成氫氧化高鐵沉淀。在偏鈦酸洗滌時(shí)，當(dāng)pH值達(dá)到1. 5就會(huì)水解生成氫氧化高鐵沉淀混雜在偏鈦酸中，待到媛燒時(shí)即變成紅棕色的三氧化二鐵混在鈦白粉中，而影響產(chǎn)品

38、的白度。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在鈦液中就不允許有三價(jià)鐵的存在，因此必須把三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵。    鐵屑或鐵粉是一種廉價(jià)的還原劑，加人鐵屑或鐵粉的目的主要是將鈦液中的三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵。其還原反應(yīng)的反應(yīng)式如下：    究竟還原到什么程度才算將三價(jià)鐵還原完畢呢？鈦液中高價(jià)態(tài)的有三價(jià)鐵和四價(jià)鈦，由于三價(jià)鐵的被還原勢(shì)大于四價(jià)鈦的被還原勢(shì)，必須將三價(jià)鐵全部還原完畢，才輪到四價(jià)鈦的被還原，也即是說，當(dāng)鈦液中出現(xiàn)三價(jià)鈦，說明鈦液中已經(jīng)沒有三價(jià)鐵了，三價(jià)鐵已經(jīng)全部還原成二價(jià)鐵了。其四價(jià)鈦還原為三價(jià)鈦的反應(yīng)式如下：   

39、; 加鐵屑的另一個(gè)目的是可以將一部分重金屬離子還原為金屬隨殘?jiān)怀ァ?#160;   由于在生產(chǎn)過程中鈦液經(jīng)常遇到與空氣接觸或以壓縮空氣攪拌等氧化條件，要是沒有三價(jià)鈦存在，則二價(jià)鐵很快被氧化為三價(jià)鐵。但是，由于三價(jià)鈦的被氧化勢(shì)大于二價(jià)鐵的被氧化勢(shì)，有氧化條件的話，其必然先將三價(jià)鐵全部氧化完，才輪到二價(jià)鐵的被氧化。因此在鈦液中保持有一定量的三價(jià)鈦，可以保證二價(jià)鐵不被氧化，使鈦液始終保持沒有三價(jià)鐵的存在。不過，過多的三價(jià)鈦存在是不利的，因?yàn)樵谒鈺r(shí)，三價(jià)鈦不會(huì)發(fā)生熱水解生成偏鈦酸沉淀，冷水解也要在pH值>3才能水解，故其留在母液的廢酸里，若廢酸不加以回收利用，則會(huì)造成

40、鈦的損失。   十七、酸解、浸取和還原需要控制的指標(biāo)   硫酸濃度92.5。   鈦鐵礦的質(zhì)量要求。   蒸汽壓力0. 5MPa。   空氣壓力0. 3MPa。   酸礦比為（1.50一1.60）：1（加壓水解法），或（1.451.55）：1（常壓水解法）。   反應(yīng)時(shí)硫酸濃度85-90。   預(yù)熱引發(fā)溫度80-120。   成

41、熟時(shí)間1-6h。   助冷時(shí)間10 - 30min o   浸取溫度<75。   還原溫度<70。   鈦液相對(duì)密度為1.5一1.55（涂料級(jí)），或1.48一1.52（非涂料級(jí)）。   本工段鈦液質(zhì)量指標(biāo)（見下表）。指標(biāo)名稱       顏料級(jí)          &#

42、160;      非顏料級(jí)                                          加壓水解

43、法 常壓水解法          總鈦含量（g/L)120135   120135 120130  F值            1 82. 1 1. 7191 719三價(jià)鈦（g/L)   2. 05    1 53  23  &#

44、160; 穩(wěn)定性          350     300   300  酸解率     95. 5    94. 5   94       十八、浸取時(shí)出現(xiàn)難溶固相物的原因及其處理方法 &

45、#160;  浸取時(shí)出現(xiàn)難溶固相物的原因有多種說法，現(xiàn)歸納有下列10個(gè)方面。   酸解時(shí)吹人的壓縮空氣濕度過大，或酸解中過多冷凝水返回酸解鍋里。   使用酸濃度過低，用酸量過少，加水較少，與硫酸作用產(chǎn)生的水化熱少；加溫溫度過低，引發(fā)主反應(yīng)的時(shí)間長，反應(yīng)過于平緩和不完全，所得到的固相物堅(jiān)實(shí)不易浸取。   硫酸濃度過高，酸解加水較多，產(chǎn)生水化熱多；或加溫溫度過高，主反應(yīng)來得太早，反應(yīng)溫度猛烈上升，不僅容易冒鍋，而且所得固相物硬實(shí)，也難以浸取。攀鋼鈦白粉廠何明川、杜長山、李建彬著文論述了該廠酸解反應(yīng)引發(fā)溫度控制在80 - 90之間，可以達(dá)到消除固相物的目的。   助冷時(shí)間過短，固相物溫度過高就開始浸取，結(jié)果會(huì)形成硬殼，產(chǎn)生不溶性的鈦化物和鐵的堿式化合物。   沖氣攪拌不當(dāng)，或鼓人的壓縮空氣壓力較小，或壓力管較小，特別在固化期間，反應(yīng)物行將凝固之際，向薪稠的反應(yīng)物吹人的空氣流不夠強(qiáng)烈，生成的固相物不夠疏松多孔，甚至是緊密堅(jiān)實(shí)無孔，酸性水就很難侵人，而使固相物難溶。   在浸取時(shí)浸取的時(shí)間不足，或鼓人