第5章 鈦白粉

1、第5章 鈦白粉5.1鈦白粉的性質(zhì)、種類和用途5.1.1 鈦白粉簡(jiǎn)介鈦白粉學(xué)名為二氧化鈦，分子式為TiO2，相對(duì)分子質(zhì)量79.90，屬于惰性顏料，被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，因同分異構(gòu)體的不同決定了產(chǎn)品的晶型不同，二氧化鈦有銳鈦型、板鈦型和金紅石型三種晶型，不同的晶型有著不同的物理和化學(xué)性能。其中有工業(yè)利用價(jià)值的是銳鈦型和金紅石型。板鈦型是不穩(wěn)定的晶型，無(wú)工業(yè)利用價(jià)值，銳鈦型(Anatase)簡(jiǎn)稱A型，和金紅石型(Rutile)簡(jiǎn)稱R型，都具有穩(wěn)定的晶格，是重要的白色顏料和瓷器釉料，與其他白色顏料比較有優(yōu)越的白度、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，特別是沒有毒性。5.1.

2、2 二氧化鈦的物理性質(zhì)自然界存在三種結(jié)晶形態(tài)：金紅石型、銳鈦型和板鈦型。板鈦型不穩(wěn)定，尚沒有工業(yè)用途。金紅石型和銳鈦型都屬于四方晶系，但因晶型不同，所以有不同的晶體習(xí)性。金紅石型是細(xì)長(zhǎng)的成對(duì)的孿生晶體，每個(gè)金紅石晶胞含有兩個(gè)二氧化鈦分子，以兩個(gè)棱邊相連。而銳鈦型則以八面體的形式出現(xiàn)，氧位于八面體的頂角，每個(gè)銳鈦晶胞含有四個(gè)二氧化鈦分子，以八個(gè)棱邊相接。圖5-1 不同鈦白晶型的晶胞圖表5-1 二氧化鈦的物理性質(zhì)物性金紅石型銳鈦型結(jié)晶系四方晶系四方晶系相對(duì)密度3.94.23.84.1折射率2.762.55莫氏硬度6-75.5-6熔點(diǎn)()1858高溫時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型晶格常數(shù)A軸0.458，c軸0.7

3、95A軸0.378，c軸0.949電導(dǎo)率（S/m）10-1110-1210-1110-12吸油度16481830著色強(qiáng)度1650190012001300顆粒大小(微米)0.20.30.35.1.3 二氧化鈦的化學(xué)性質(zhì) 二氧化鈦的化學(xué)性質(zhì)極為穩(wěn)定，是一種偏酸性的兩性氧化物，常溫下幾乎不與其他元素和化合物作用，對(duì)氧、氨、氮、硫化氫、二氧化碳、二氧化硫都不起作用。也不溶于水、稀酸、脂肪酸和其他有機(jī)酸及弱無(wú)機(jī)酸，只微溶于氫氟酸，在長(zhǎng)時(shí)間高溫煮沸下才溶于濃硫酸，微溶于堿和熱硝酸。二氧化鈦對(duì)酸的作用是微弱的，在熱硫酸中的溶解速度隨著水合二氧化鈦煅燒溫度的提高而降低，一般情況下，煅燒溫度超過1000就很難溶

4、于熱硫酸和鹽酸，而煅燒溫度低于700，15min左右就能溶于濃硫酸。但是如果加入過氧化氫、硫酸銨或堿金屬的硫酸鹽，溶解速度可加快?；瘜W(xué)反應(yīng)式如下： TiO2+2H2SO4Ti(SO4)2+2H2O TiO2+H2SO4TiOSO4+H2O TiO2+ 6HFH2TiF6+2H2O 對(duì)于金紅石型二氧化鈦，在濃硫酸中溶解時(shí)不能超過225，因?yàn)槌^225會(huì)在其表面形成一層硫酸鹽，影響其內(nèi)部固體的繼續(xù)溶解，二氧化鈦在各種不同酸中的溶液，可以通過它的水合物偏鈦酸和正鈦酸來(lái)制取，相比較起來(lái)，水合二氧化鈦在硝酸中溶解速度快，在硫酸中慢，在鹽酸中最快。5.1.4 鈦白粉的主要用途涂料行業(yè)是鈦白粉的最大用戶。其

5、中，金紅石型鈦白粉，大部分被涂料工業(yè)所消耗。用鈦白粉制作的涂料，色彩鮮艷，遮蓋力高，著色力強(qiáng)，用量省，品種多，對(duì)介質(zhì)的穩(wěn)定性可起到保護(hù)作用，并能增強(qiáng)漆膜的機(jī)械強(qiáng)度和附著力，防止裂紋，防止紫外線和水分透過，延長(zhǎng)漆膜壽命。鈦白粉在塑料行業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛。在塑料中加入鈦白粉，可以提高塑料制品的耐熱性、耐光性、耐候性，使塑料制品的物理化學(xué)性能得到改善，增強(qiáng)制品的機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命。造紙行業(yè)也是鈦白粉的消費(fèi)大戶。作為紙張?zhí)盍?，主要用在高?jí)紙張和薄型紙張中。在紙張中加入鈦白粉，可使紙張具有較好的白度，光澤好，強(qiáng)度高，薄而光滑，印刷時(shí)不穿透，質(zhì)量輕。造紙用鈦白粉一般使用未經(jīng)表面處理的銳鈦型鈦白粉，可以

6、起到熒光增白劑的作用，增加紙張的白度，但層壓紙要求使用經(jīng)過表面處理的金紅石型鈦白粉，以滿足耐光、耐熱的要求。鈦白粉還是高級(jí)油墨中不可缺少的白色顏料。含有鈦白粉的油墨耐久不變色，表面潤(rùn)濕性好，易于分散。油墨行業(yè)所用的鈦白粉有金紅石型，也有銳鈦型。紡織和化學(xué)纖維行業(yè)是鈦白粉的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域?；w用鈦白粉主要作為消光劑，由于銳鈦型比金紅型軟，一般使用銳鈦型，化纖用鈦白粉一般不需表面處理，但某些特殊品種為了降低二氧化鈦的光化學(xué)作用，避免纖維在二氧化鈦光催化的作用下降解，需進(jìn)行表面處理。5.2 原材料及其規(guī)格要求5.2.1 主要生產(chǎn)原材料鈦鐵礦粉：粉碎要求：礦粉細(xì)度小，粒度分布窄而均勻，325目過篩

7、小于10%，TiO248%，F(xiàn)eO32%，F(xiàn)e2O3<10%，泥漿膠體<10%，93%濃硫酸。5.2.2 輔助生產(chǎn)原材料還原劑：鐵粉或鐵屑，通常要求厚度小于3mm，無(wú)油污，無(wú)其他非金屬雜質(zhì)，無(wú)鍍鉻層。鋁粉：一般選擇高活性鋁粉。氧化劑：氧化劑只針對(duì)鈦渣制得的鈦液使用，最常見的氧化劑是硝酸鈉。絮凝劑：改性的聚丙烯酰胺AMPAM。消泡劑：酸解時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，影響酸解鈦液熱量的發(fā)散，目前使用十二烷基苯磺酸鈉，也可用普通洗衣粉。助濾劑：常見的助濾劑有木炭粉、珍珠巖和硅藻土等。鹽處理劑：鉀鹽、磷酸等其他鹽類。粉碎助劑：三羥甲基乙烷、三羥甲基甲烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇等。5.2.3 后處理原

8、料潤(rùn)濕分散劑：六偏磷酸鈉、硅酸鈉、氫氧化鈉、乙醇胺。包膜劑：硅酸鈉、硫酸鋁、偏鋁酸鈉、硫酸氧鈦、硫酸鋯等。5.3硫酸法生產(chǎn)鈦白粉工藝概述硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的工藝過程可歸納為五大步驟和十大環(huán)節(jié)，五大步驟為：原料準(zhǔn)備、鈦液制備、生成水合TiO2、水合TiO2的煅燒和TiO2的表面處理。十大環(huán)節(jié)為：鈦鐵礦的干燥與粉碎、鈦鐵礦的酸解、鈦液的凈化、硫酸亞鐵的結(jié)晶、含鈦溶液的水解、水合TiO2的水洗與漂白、鹽處理、煅燒與粉碎、TiO2的表面處理與超微粉碎，其工藝流程圖如圖5-2所示。銳鈦型產(chǎn)品化學(xué)品制備表面處理劑金紅石型二氧化鈦煅燒中間粉碎打漿分散砂磨表面處理三洗干燥氣流粉碎鹽處理包裝鹽處理劑二洗原礦粉碎酸

9、解沉降結(jié)晶分離過濾濃縮水解一洗漂白廢酸濃縮廢酸煅燒晶種圖5-2 硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的工藝流程圖5.4 酸解工段5.4.1 生產(chǎn)原理 經(jīng)研磨、干燥后的鈦鐵礦一般在鉛襯反應(yīng)器中用8592%的硫酸在150180 的溫度下進(jìn)行酸解，為便于酸解，原料鈦鐵礦通常要磨到200目左右。硫酸分解鈦鐵礦所發(fā)生的主要反應(yīng)可表示如下： FeO+H2SO4FeSO4+H2O 5.4.2 工藝流程圖5-3 磨礦流程1. 磨礦鈦鐵礦由提升機(jī)提至原料倉(cāng)，通過下料器計(jì)量送入磨機(jī)；粉碎后的鈦鐵礦經(jīng)過分級(jí)機(jī)，不合格的物料由回料螺旋重新送入磨機(jī)再次粉碎，合格的鈦粉則進(jìn)入袋濾器，被收集下來(lái)后經(jīng)提升機(jī)送入礦粉料倉(cāng)備用；經(jīng)研磨、干燥后的鈦鐵

10、礦一般在鉛襯反應(yīng)器中用8592%的硫酸在150180的溫度下進(jìn)行酸解。圖5-4 酸解流程2.酸解在酸解鍋錐底通入壓縮空氣強(qiáng)烈攪拌，按配方投入93%硫酸，然后投入礦粉，使礦粉和硫酸充分混合，再加入定量的稀釋用的廢酸水，繼續(xù)攪拌，由于濃硫酸被廢酸中的水稀釋，放出大量熱量，使酸解鍋內(nèi)物料溫度上升很快，數(shù)分鐘內(nèi)能達(dá)到250，78小時(shí)后主反應(yīng)基本完成，停止通入壓縮空氣，熟化一段時(shí)間，使其繼續(xù)反應(yīng)，提高酸解率。熟化后再通入壓縮空氣進(jìn)行助冷，冷卻至90120時(shí)加入廢酸，廢鈦液和自來(lái)水進(jìn)行浸取。然后加入鐵屑還原，既得鈦液。投料量：硫酸（100%計(jì)算）/FeTiO3=1.51.6/1鈦液指標(biāo)：鈦液總含量1151

11、30g/L；鈦液中三價(jià)鈦量：1.03.0g/L，鈦液F值：=1.72.1。5.4.3主要設(shè)備酸解鍋構(gòu)造：外殼為鋼板，鍋內(nèi)先涂一層鉛，然后用耐酸膠泥砌上兩層耐酸磚。煙囪用鋼襯兩層耐酸磚，要大一些，使得酸解反應(yīng)產(chǎn)生的大量水蒸氣，二氧化硫，三氧化硫等氣體能及時(shí)排除，錐體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的吹到反應(yīng)鍋的四周而不留死角，好讓固相物體全部溶化，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。容積為130m3，酸解鍋投料約為2730噸，酸解鍋的高度（含錐體）是直徑的兩倍。錐體夾角60°。圖5-5 酸解鍋5.4.4 生產(chǎn)安全與防護(hù)硫酸為酸性物

12、，對(duì)環(huán)境有危害，對(duì)水體和土壤可造成污染，對(duì)皮膚、粘膜等組織有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，酸霧可引起結(jié)膜炎、結(jié)膜水腫、角膜渾濁，以致失明；引起呼吸道刺激，重者發(fā)生呼吸困難和肺水腫；高濃度引起喉痙攣或聲門水腫而窒息死亡；嚴(yán)重者可能有胃穿孔、腹膜炎、腎損害、休克等；皮膚灼傷輕者出現(xiàn)紅斑，重者形成潰瘍，愈后疲痕收縮影響功能。濺入眼內(nèi)可造成灼傷，甚至角膜穿孔、全眼炎以致失明。慢性影響會(huì)出現(xiàn)牙齒酸蝕癥、慢性支氣管炎、肺氣腫和肺硬化。若與皮膚接觸，應(yīng)迅速用大量清水沖洗，至少15rnin，后期用很稀的弱堿液(如硼砂、小蘇打液)沖洗，切勿用少量水或用強(qiáng)堿液洗，因?yàn)檫@樣做會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，加重其傷勢(shì)，稍后應(yīng)就醫(yī)。若濺人

13、眼睛，應(yīng)立即提起眼瞼用大量清水或生理鹽水徹底沖洗，稍后應(yīng)就醫(yī)。若吸入，應(yīng)迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處，保持呼吸道暢通；如呼吸困難，應(yīng)給予輸氧，如呼吸停止，應(yīng)立即進(jìn)行人工呼吸，稍后應(yīng)就醫(yī)。若食入，應(yīng)用水漱口，再飲大量牛奶或蛋清，稍后應(yīng)就醫(yī)。防護(hù)措施如下:身穿橡膠耐酸服，手戴橡膠耐酸手套?？赡芤|其酸霧時(shí)，必須佩戴空氣呼吸器。操作工起碼要戴防護(hù)眼鏡、橡膠耐酸靴和耐酸手套。工作場(chǎng)所禁止吸煙、進(jìn)食和飲水，飯前洗手，工作完畢要淋浴更衣，及時(shí)換洗被污染的衣服，保持良好的衛(wèi)生習(xí)慣。 貯運(yùn)、裝卸、使用注意事項(xiàng)及泄漏應(yīng)急處理方法如下：一般少量硫酸用耐酸壇、陶瓷耐酸罐或塑料耐酸罐，外加半花格木板箱包裝，用石膏等耐酸材

14、料密封。貯存于陰涼、干燥、通風(fēng)倉(cāng)庫(kù)，避免日曬，不可接近熱源和火種，嚴(yán)防水濕受潮，應(yīng)與易燃或可燃物、堿類、金屬粉末、氧化劑等分開存放。不可混貯混運(yùn)，搬運(yùn)時(shí)要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞，分裝和搬運(yùn)時(shí)要注意個(gè)人防護(hù)，大量硫酸用鐵罐包裝，專用槽車運(yùn)輸，卸至低位酸桶，然后用耐酸泵送入貯酸槽。使用濃硫酸時(shí)，最好用耐酸泵將酸送至高位計(jì)量槽備酸解之用。由于濃硫酸與水作用會(huì)放熱，一般稀釋硫酸時(shí)，只能將濃硫酸緩慢地加入水中，不允許把水往濃硫酸里加，以防酸液表面局部過熱，一部分水迅速沸騰，引起硫酸飛濺傷人，但是在酸解過程中加稀釋水時(shí)，是將水往濃硫酸里加，這是生產(chǎn)工藝的需要，同時(shí)加稀釋水是在密閉的酸解鍋內(nèi)加的，即使

15、有酸液飛濺也不會(huì)傷人。在加鐵屑或鐵粉進(jìn)行鈦液還原時(shí)，活潑的金屬鐵與鈦液中的稀硫酸作用，會(huì)產(chǎn)生大量的易燃性氫氣。氫氣也是危險(xiǎn)化學(xué)品，當(dāng)氫氣在空氣中體積含量達(dá)到4%75%時(shí)，即形成爆炸混合氣體，一旦遇明火，會(huì)發(fā)生爆炸。生產(chǎn)中還原過程產(chǎn)生的氫氣與鼓入作攪拌用的空氣混合，已經(jīng)形成爆炸混合氣體，幸好這些混合氣體已隨煙囪的空氣對(duì)流，而從煙囪跑掉。但是在酸解鍋的加料時(shí)切不可有明火，若有明火接觸到鍋內(nèi)的混合氣體，仍有爆炸的危險(xiǎn)。5.5 沉降工段5.5.1 生產(chǎn)原理沉降是適用于從粗分散體系懸浮液中分離出固體顆粒的方法，它是利用重力作用使體系中的懸浮固體顆粒沉降下來(lái)。對(duì)于鈦液中屬粗分散體系的懸浮殘?jiān)?，可通過沉降而

16、分離出來(lái)，然而對(duì)于粒徑為1-10微米的細(xì)不溶雜質(zhì)和屬細(xì)分散體系的膠體顆粒，則由于布朗運(yùn)動(dòng)，重力不能使之沉降，需加入沉降劑使得分散的細(xì)顆粒聚集成大顆粒，提高沉降分離的速度和效率。5.5.2 工藝流程圖5-6 沉降流程1. 沉降過程開絮凝劑輸送泵，再開啟放料泵，根據(jù)鈦液流量調(diào)節(jié)絮凝劑流量大小，在靜態(tài)混合器中充分混合輸入沉降池，鈦液經(jīng)過沉降后，沉降池底部形成一層泥漿層，中間為自由沉降、干涉沉降等形成的泥漿濃度較低的過渡層，上面為比較澄清的清液。底部泥漿成分復(fù)雜，既含有沒有完全分解的金紅石型鈦礦，也含有沒有完全分解的銳鈦型鈦礦，還含有大量的不和硫酸反應(yīng)的其他礦石，也夾雜了部分澄清的鈦液；過渡層則大部分

17、是鈦液和少量的泥漿；上清液一般為沉降比較好的鈦液。在沉降后鈦液的輸送時(shí)，沉降池的放料口或者是虹吸口一般都位于過渡層的上部，防止將鈦液中的固體雜質(zhì)顆粒帶入到下一個(gè)工序中去。上層清液送去清液板框過濾，下層濁液送去濁液板框過濾。 2影響鈦液沉降的因素（1）膠質(zhì)從理論上講鈦液中的膠質(zhì)含量多，可以通過多加AMPAM絮凝劑解決，但常常是多加絮凝劑也不奏效。有時(shí)鈦液膠質(zhì)突然增多，因無(wú)儀器監(jiān)測(cè)，不能及時(shí)增加AMPAM的量，結(jié)果效果很差，需要再次增加沉降劑才能解決，有時(shí)甚至再加沉降劑仍無(wú)效，只好將這鍋鈦液分幾次加入下幾批鈦液一起再處理。正因?yàn)殁佉耗z質(zhì)多難以沉降，所以有些鈦白粉廠把進(jìn)廠的鈦鐵礦再磁選一次，盡量選去

18、非鈦雜質(zhì)，這樣既可減少硫酸的消耗，又可減少鈦液中膠體雜質(zhì)的含量，有利于鈦液沉降的進(jìn)行。（2）鈦液的密度鈦液的密度是由鈦液中物質(zhì)的含量而定。在其他條件不變的前提下，隨著密度的升高，沉降效果變壞，這是由于鐵液的密度上升，絮凝膠質(zhì)與液相的密度差縮小，顆粒沉降速度變慢。鈦液濃度密度成正比例關(guān)系的，鈦液密度上升，說(shuō)明鈦液濃度增大，鈦液的粘度增大，膠質(zhì)也就不容易沉降。鈦液相對(duì)密度小，有利沉降，但會(huì)增加鈦液濃縮的困難，一般控制在相對(duì)密度為1.51.55。（3）溫度溫度上升，鈦液的黏度下降，對(duì)顆粒沉降有利。但是對(duì)鈦液來(lái)說(shuō)，溫度上升到60以上時(shí)，鐵液的穩(wěn)定性下降，分子熱運(yùn)動(dòng)加快，絮凝架橋成網(wǎng)和捕集膠粒的能力隨之

19、下降，以至于沉降效果明顯下降。夏天熱，難沉降；冬天冷，易沉降，就是這個(gè)道理。但是鈦液的溫度過低，鈦液黏度和絮凝劑黏度都增大，也會(huì)降低沉降效果，因此說(shuō)，采取相應(yīng)的保溫措施是十分必要的。一般控制溫度在(60±5) 在49-68范圍以外都難沉降。（4）三價(jià)鐵含量隨著鐵液中三價(jià)鈦含量的上升，凝聚作用增強(qiáng)，可使沉降效果提高。但是三價(jià)鈦濃度過高，會(huì)使鈦液黏度增大，不利于沉降。三價(jià)鈦增加得越多，硫酸的消耗就越多，鈦液中的有效酸就越少，鈦液的穩(wěn)定性就越差，殘?jiān)某两稻驮诫y。同時(shí)，三價(jià)鈦過高，還會(huì)因其不發(fā)生熱水解，不生成偏鈦酸沉淀，而直接影響水解率的提高，造成鈦的回收率降低。3沉降過程工藝指標(biāo)鈦液的沉

20、降溫度夏季控制在55-65，冬季控制在60-68。沉降后鈦液指標(biāo)一般控制為：Ti3+ 1-4g/L；Ti4+ 115-135g/L；F值1.75-2.00；穩(wěn)定性大于350mL；殘?jiān)啃∮?00mg/L。絮凝劑AM-PAM成品一般為1%，使用時(shí)一般稀釋在0.1%-0.3%，在生產(chǎn)中絮凝劑的加入量一般控制在10-50g/m3。5.5.3 主要設(shè)備借重力沉降從懸浮液中分離出固體顆粒的設(shè)備稱為沉降槽。當(dāng)用于低濃度懸浮液分離時(shí)，也稱為澄清器；圖5-7是常用的連續(xù)式沉降槽的結(jié)構(gòu)示意圖，它是一個(gè)底部略呈錐狀的大直徑淺槽，料漿由伸入液面下的圓筒進(jìn)料1:3送至液面以下0.31 m處，并迅速分散至整個(gè)橫截面上

21、，液體緩慢向上流動(dòng)，清液經(jīng)溢流堰連續(xù)流出，稱為溢流；鈦白粉生產(chǎn)過程中采用浮頭泵，吸入管借助泡沫板浮力浮在液面上，抽取上層液體。而顆粒則沉降至底部形成沉淀層，并由緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的耙將其匯集于底部中央的排渣口處連續(xù)排出，排出的稠漿稱為底流。圖5-7 連續(xù)沉降槽（1-進(jìn)料槽道；2-轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；3-料井；4-溢流槽；5-溢流管；6-葉片；7轉(zhuǎn)耙）5.5.4 生產(chǎn)安全與防護(hù) 鈦液的沉降雖然是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理過程，但要求很嚴(yán)，對(duì)以后的產(chǎn)品質(zhì)量、收率、生產(chǎn)進(jìn)度都有較大的影響，最好一次成功，因?yàn)槌两挡缓?，溫度降低的鈦液無(wú)法加溫，加溫極易引起穩(wěn)定性下降，甚至發(fā)生早期水解，如果沉降效果不好，溫度不是太低的情況下，可再添加少

22、量絮凝劑進(jìn)行二次沉降，如果還不行只能把上層稍好的鈦液分批少量的帶到下一批鈦液中繼續(xù)沉降，也可用淡廢酸或小度水稀釋上層清液，再補(bǔ)加絮凝劑沉降后作為小度水使用，或帶到下一批鈦液中繼續(xù)沉降。嚴(yán)重早期水解、或膠體物質(zhì)很多無(wú)法沉降的鈦液是不能用來(lái)生產(chǎn)顏料級(jí)鈦白粉。至于沉降不好查明是絮凝劑質(zhì)量的原因，應(yīng)倒掉重配，切忌企圖用增加用量來(lái)改善效果，往往沉降效果會(huì)更差。有機(jī)絮凝劑不能存放時(shí)間過長(zhǎng)，明膠之類的動(dòng)物膠極易腐爛變質(zhì)。無(wú)論使用有機(jī)絮凝劑還是無(wú)機(jī)凝聚劑，都是靠重力作用自然沉降，難免有許多顆粒因各種原因未能沉降下來(lái)，特別是從沉淀罐中把鈦液送往結(jié)晶工序時(shí)，無(wú)論是采用下部放料還是上部虹吸的辦法，都有可能把沉降物帶

23、走，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量有許多工廠在結(jié)晶前先用板框壓濾機(jī)過濾1次（又稱熱過濾)，因此時(shí)鈦液的溫度仍較高(約45-55)，粘度低好過濾，這樣不僅能減輕后面控制過濾的負(fù)擔(dān)，而且結(jié)晶出來(lái)的硫酸亞鐵質(zhì)量好。5.6 板框過濾工段5.6.1 生產(chǎn)原理 板框壓濾機(jī)由交替排列的濾板和濾框構(gòu)成一組濾室。濾板的表面有溝槽，其凸出部位用以支撐濾布，濾框和濾板的邊角上有通孔，組裝后構(gòu)成完整的通道，能通入懸浮液、洗滌水和引出濾液，板、框兩側(cè)各有把手支托在橫梁上，由壓緊裝置壓緊板、框，板、框之間的濾布起密封墊片的作用，由供料泵將懸浮液壓入濾室，在濾布上形成濾渣，直至充滿濾室。濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至板框邊角通道，集中排出

24、，過濾完畢，可通入清洗滌水洗滌濾渣。洗滌后，有時(shí)還通入壓縮空氣，除去剩余的洗滌液，隨后打開壓濾機(jī)卸除濾渣，清洗濾布，重新壓緊板、框，開始下一工作循環(huán)。 用隔膜壓濾機(jī)對(duì)濁液和清液進(jìn)行過濾，得到不含固體雜質(zhì)的料液，用箱式壓濾機(jī)對(duì)增稠劑內(nèi)的泥漿進(jìn)行固液分離，壓濾出的小度水送酸解回用，泥漿干基卸走集中處理。5.6.2 工藝流程圖5-8 板框過濾流程圖 板框過濾的操作是先把助濾劑用淡廢酸或水調(diào)成懸浮狀，通壓縮空氣攪拌均勻，然后用泵打入上好濾布的板框壓濾機(jī)內(nèi)，進(jìn)行循環(huán)過濾，在壓力的作用下使助濾劑在濾布上形成一層均勻的助濾膜，至循環(huán)液澄清為止。然后泵入待過濾的鈦液進(jìn)行循環(huán)過濾，直至濾液達(dá)到要求后，立即停止循

25、環(huán)，進(jìn)行正常的連續(xù)壓濾作業(yè)，得到澄清鈦液，送入合格鈦液貯槽，以備濃縮之用。過濾連續(xù)操作時(shí)，過濾壓力越來(lái)越大，流量越來(lái)越少，說(shuō)明濾布孔眼已堵塞，應(yīng)立即停止過濾，拆機(jī)后用少量洗衣粉洗刷濾布，然后重新裝好，按上述操作步驟重新壓濾。 總鈦液濃度：140-170g/L；Fe/TiO:0.28-0.35；泥漿回收時(shí)小度水濃度40g/L。5.6.3 主要設(shè)備圖5-9 板框壓濾機(jī)1-壓緊裝置；2-可動(dòng)頭；3-濾框；4-濾板；5-固定頭；6-濾液出口；7-濾漿出口；8-濾布板框壓濾機(jī)由10-30對(duì)濾板和濾框交替排列組成，每對(duì)濾板和濾框之間夾有濾布，安放在一個(gè)支撐架上，并配有一個(gè)壓緊裝置和集料盤，壓緊裝置可以手動(dòng)

26、也可以電動(dòng)操作，使濾板和濾框緊密接觸而不泄漏，集料盤用來(lái)收集板框間滴流下來(lái)的鈦液。濾板和濾框在一邊的上角和下角處各有一孔，板框排列后，這些孔相互聯(lián)結(jié)形成兩個(gè)孔道，上孔道為待濾鈦液的流入通道，與板框內(nèi)部相通，濾框中間是空的，下孔道為濾凈鈦液流出的通道，與濾板的集液口相通，濾板四邊平滑，中間部分有直的溝槽以供濾液流動(dòng)之用，溝槽和下部通道相通，使濾液匯集于排液通道而排出，板框壓濾機(jī)工作時(shí)，濾框位于兩塊濾板之間，形成一個(gè)濾室，漿鈦液流入濾室后，固體粒子被截留在濾布上，清液則透過濾布，沿濾板上的溝槽下流，流至通道口，最后集于排液管而排出。板框頂緊壓力20-25MPa；泥漿回收時(shí)板框頂緊壓力18-21MP

27、a。5.6.4 生產(chǎn)安全與防護(hù) 板框在主梁上移動(dòng)時(shí)，不得碰撞、摔打，施力應(yīng)均衡，防止碰壞手把和損壞密封面；物料、壓縮、洗液或熱水的閥門必須按操作程序啟用，不得同時(shí)啟用；卸餅后清洗板框及濾布時(shí)，應(yīng)保證孔道暢通，不允許殘?jiān)迟N在密封面或進(jìn)料通道內(nèi)；液壓系統(tǒng)停止操縱時(shí)，操作裝置的長(zhǎng)桿手輪應(yīng)常開，短桿手輪應(yīng)常閉，以保證安全；安裝壓濾布必須平整，不許折疊，以防壓緊時(shí)損壞板框及泄漏；液壓站的工作壓力橡塑板框最高工作壓力不得超過20MPa。過濾壓力必須小于0.45MPa；過濾物料溫度必須小于80，以防引起滲漏和板框變形、撕裂等；操縱裝置的溢流閥，須調(diào)節(jié)到能使活塞退回的最小工作壓力。5.7 真空結(jié)晶工段5.7

28、.1生產(chǎn)原理 真空結(jié)晶是使鈦液冷卻至硫酸亞鐵達(dá)到飽和而析出晶體的過程。但它沒有熱交換過程，鈦液的熱量是由一小部份溶液的蒸發(fā)吸熱而得以除去的，這是因?yàn)樵跍p壓（真空）下，鈦液的沸點(diǎn)下降而形成局部沸騰，使溶劑蒸發(fā)，由于氣化潛熱，它需要吸收大量熱量，鈦液本身降溫。5.7.2 工藝流程將清鈦液泵入結(jié)晶罐，利用硫酸亞鐵的溶解度隨著溫度的降低而降低的差異，同時(shí)，隨著生產(chǎn)過程的進(jìn)行，水分不斷地蒸發(fā)，硫酸亞鐵濃度不斷提高，從而使在結(jié)晶罐中溶于鈦液中的硫酸亞鐵不斷結(jié)晶析出。先由真空泵產(chǎn)生真空，再開蒸汽噴射泵提高真空度，使鈦液進(jìn)一步被蒸發(fā)降溫和提濃至硫酸亞鐵達(dá)到過飽和而析出晶體，當(dāng)鈦液最終溫度達(dá)到工藝要求時(shí)，結(jié)晶結(jié)

29、束。噴射器的蒸汽和從結(jié)晶罐抽出的蒸汽在冷凝器中冷凝，冷凝液經(jīng)液封流入循環(huán)水系統(tǒng)。工藝參數(shù)：每罐進(jìn)料體積：25m3 ；鈦液初始溫度：50-60；輔噴射泵啟動(dòng)時(shí)的鈦液溫度：50；主噴射泵啟動(dòng)時(shí)的鈦液溫度：40；結(jié)晶終了時(shí)鈦液溫度：15-19； 初始/最終真空度：0.0936/0.0992 MPa； 從冷凝器出來(lái)的冷卻水溫度：42； 蒸汽壓力：0.8-1.2 MPa 5.7.3 主要設(shè)備圖5-10 真空結(jié)晶圖鈦液泵入真空結(jié)晶器內(nèi)，一般注入鈦液體積為結(jié)晶器全容積的50%左右，防止鈦液在沸騰時(shí)酸霧隨蒸汽被帶走的太多。開啟底部的高速攪拌，開啟機(jī)械真空泵，負(fù)壓降至一定數(shù)值開啟輔助噴射器，然后開啟主噴射器，保

30、持冷卻水的溫度和流量，直至結(jié)晶器內(nèi)的鈦液溫度降至工藝所需溫度，將物料放至下一工序。5.7.4 生產(chǎn)安全與防護(hù)在蒸汽噴射泵和蒸汽分配臺(tái)的操作中，嚴(yán)格按規(guī)定操作，防止出現(xiàn)人身傷害事故。做好開車前的各項(xiàng)檢查準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格按操作程序開、停每臺(tái)設(shè)備。表5-2 不正?，F(xiàn)象原因分析及處理方法序號(hào)故障原因處理措施1結(jié)晶罐真空太低1、泵體或密封泄漏2、系統(tǒng)漏真空3、蒸汽壓力低4、冷卻水量過低、或水分布器堵塞、或者循環(huán)水的溫度過高1、通知維修工檢修真空泵2、檢查系統(tǒng)漏點(diǎn)并整改3、提高蒸汽壓力（通知調(diào)度）4、調(diào)節(jié)水量或檢查循環(huán)水裝置2結(jié)晶罐放料不出1、結(jié)晶罐未排空2、放料閥壞3、放料管結(jié)晶堵塞1、打開排空閥泄真空2

31、、更換放料閥3、打開頂水閥沖通3冷卻時(shí)間太長(zhǎng)1、冷卻水溫過高或水量過小2、攪拌器失靈或攪拌速度過慢3、結(jié)晶系統(tǒng)泄漏1、檢查循環(huán)水系統(tǒng)是否正常2、檢修攪拌器3、整改漏點(diǎn)4循環(huán)水跑白進(jìn)料過多嚴(yán)格按要求進(jìn)料5.8 圓盤分離工段5.8.1 生產(chǎn)原理結(jié)晶鈦液從結(jié)晶鈦液貯槽放入圓盤過濾機(jī)，圓盤過濾機(jī)設(shè)四個(gè)區(qū)：過濾區(qū)、洗滌區(qū)、疏松區(qū)和卸料區(qū)，在過濾區(qū)結(jié)晶鈦液經(jīng)濾液布料盤均勻分布在圓盤過濾板上，鈦液被抽濾進(jìn)入母液槽，而亞鐵濾餅留在濾板上進(jìn)入洗滌區(qū)，在洗滌區(qū)的濾餅先是被小度水進(jìn)行一次洗滌，一洗濾液也進(jìn)入母液槽；然后濾餅再用水進(jìn)行二次洗滌，二次洗滌液進(jìn)入小度水槽作一次洗液用；在疏松區(qū)濾餅被壓縮空氣反吹使其疏松，在

32、卸料區(qū)亞鐵被螺旋卸料機(jī)刮料，送入亞鐵包裝場(chǎng)。母液送往熱鈦液槽。圖5-11 圓盤分離器1-分配頭；2-螺旋輸送機(jī)；3-過濾盤5.8.2 工藝流程在水平放置的主轉(zhuǎn)盤上，呈環(huán)形安置若干扇形濾室，在濾室上部配有支撐網(wǎng)，過濾網(wǎng)和濾布，濾室的下部有出液管，與主轉(zhuǎn)盤的中部的錯(cuò)氣盤相連接。需要過濾的懸濁液由上部加料斗連續(xù)加入，經(jīng)過扇形濾室過濾后，濾液由下部的出液管進(jìn)入到錯(cuò)液盤，然后進(jìn)入氣液分離器。上部的濾餅層則在主轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的過程中，經(jīng)過多次洗滌和吸干，由螺旋卸料器刮出卸料，濾餅的殘留被壓縮空氣松動(dòng)后，開始了下一個(gè)循環(huán)的加料。主轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)一周的過程，依次完成了加料過濾洗滌吸干卸料反吹等過程。5.8.3 主要設(shè)備

33、圓盤真空過濾機(jī)如圖5-12所示。它的主要部件有濾漿槽，中央旋轉(zhuǎn)軸，過濾圓盤有若干個(gè)，每個(gè)圓盤由10-30個(gè)彼此獨(dú)立的扇形濾葉所組成，圓盤的兩側(cè)面均覆蓋濾布，圓盤固定在中央空心軸上一起轉(zhuǎn)動(dòng)。濾漿槽由隔板分隔成數(shù)段，與此相應(yīng)，每段裝有一個(gè)過濾圓盤，圓盤兩側(cè)裝有刮刀，作卸除濾餅用。分配頭等其他結(jié)構(gòu)以及工作原理與轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)大同小異。圓盤真空過濾機(jī)的過濾面積大，占地小，濾布更換更容易，動(dòng)力消耗少，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，濾餅洗滌較不完全。圖5-12 圓盤分離設(shè)備圖 分離七水硫酸亞鐵的鈦液不僅粘度、密度有所下降，而且由于硫酸亞鐵中的7個(gè)結(jié)晶水帶走了鈦液中部分水分，使鈦液濃度提高30g/L左右，有效酸提高80g

34、/L左右，體積也相應(yīng)減少17%20%。5.8.4 生產(chǎn)安全與防護(hù)工作中嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度的指令，做好各級(jí)聯(lián)系；嚴(yán)格按照?qǐng)A盤過濾機(jī)的操作規(guī)程進(jìn)行操作，防止攪傷和設(shè)備損壞事故的發(fā)生；為防止硫酸亞鐵洗滌時(shí)復(fù)溶過多，洗滌水溫度不能太高，夏季使用冷水。5.9 濃縮工段5.9.1 生產(chǎn)原理 鈦液中的水是溶劑，是可揮發(fā)的，鈦液中的硫酸氧鈦、硫酸鈦和硫酸亞鐵等是溶質(zhì)，是不可揮發(fā)的，借助于加熱作用，使鈦液中的水逐漸汽化揮發(fā)而排出，使溶質(zhì)溶度逐漸變大。鈦液的沸點(diǎn)在104-114之間，但在此高溫下，鈦液穩(wěn)定性迅速下降，鈦液水解的臨界溫度只有80，超過80就會(huì)水解，所以要采用真空濃縮去除水，沸點(diǎn)與壓力成正比，要使?jié)饪s溫度不

35、超過75 ，其真空度必須控制在0.08MPa以上。5.9.2 工藝流程鈦液經(jīng)流量計(jì)從底部的加料室進(jìn)入鈦管蒸發(fā)器，在此受管外的蒸汽加熱，蒸發(fā)出來(lái)的水汽以很快的速度在管內(nèi)上升，鈦液被這高速氣流拉成薄膜，在極短的時(shí)間內(nèi)上升至濃縮器頂部涌出，在分離器進(jìn)行氣液分離，濃鈦液經(jīng)溢流管進(jìn)入鈦液水封池，蒸汽則經(jīng)冷卻水混合冷凝后通過氣管排到水封池流出系統(tǒng)外，其中不凝性氣體從冷凝器頂部排除，經(jīng)氣液分離裝置進(jìn)入真空緩沖罐，最后經(jīng)真空泵排入大氣。過濾后的鈦液濃度低，為150g/L，制得的偏鈦酸顆粒粗，要濃縮至TiO2 含量為200±5g/L。5.9.3 主要設(shè)備圖5-13 薄膜濃縮升膜式薄膜濃縮器的分離室、蒸

36、發(fā)室、加熱列管、進(jìn)料室等一般使用耐腐蝕的金屬鈦，蒸汽加熱室的外殼可以用普通碳鋼。待濃縮的物料從底部進(jìn)入加熱室的鈦列管中，加熱蒸汽通過列管壁進(jìn)行熱交換，鈦液在真空下受熱迅速蒸發(fā)，汽化了的水蒸汽夾帶鈦液成膜狀快速上升進(jìn)入蒸發(fā)室，通過蒸發(fā)室頂部的汽液分離裝置進(jìn)行汽液分離，鈦液留在蒸發(fā)室內(nèi)順濃縮液溢流管進(jìn)入鈦液收集池，鈦液在列管中受熱面積大，受熱均勻，使能源消耗少，鈦液受熱時(shí)間短，鈦液在列管中的上升速度一般達(dá)到20-25m/s，其實(shí)際受熱時(shí)間只有0.08-0.20s，這樣有利于保持鈦液的穩(wěn)定性，溫度控制在75以下，真空度控制在0.08MPa以上。5.9.4 生產(chǎn)安全與防護(hù)嚴(yán)格按照操作規(guī)則操作，嚴(yán)格控制

37、蒸汽壓力、真空度、進(jìn)料量、進(jìn)料濃度和濃縮溫度，以確保濃縮后的鈦液達(dá)到指標(biāo)要求；防止冷卻水流入鈦液水封中；若系統(tǒng)漏氣較嚴(yán)重，抽氣量不足，加熱蒸汽量過大或冷卻水不夠，都會(huì)使真空度降低，應(yīng)該保持真空度在0.08MPa以上，防止上述現(xiàn)象發(fā)生。若鈦液流量過大，濃縮器溢流管來(lái)不及排除，濃縮器溢流管堵塞，溢流管漏氣等，都會(huì)使鈦液進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，為此必須防止上述情況發(fā)生。若濃縮時(shí)真空度下降，溫度太高或冷卻水倒流都會(huì)引起鈦液穩(wěn)定性下降而出現(xiàn)早期水解現(xiàn)象，造成不可挽回的損失，必須防止此類事故的發(fā)生。5.10 水解工段5.10.1 生產(chǎn)原理 水解崗位是鈦白粉生產(chǎn)中的核心崗位，在此過程中，鈦液由黑色的液體變?yōu)榘咨墓腆w

38、，其反應(yīng)方程式為：Ti(SO4)2+H2OTiOSO4+H2SO4-QTiOSO4+H2OH2TiO3(TiO2·H2O，白色)+H2SO4-Q水合二氧化鈦是由鈦的硫酸鹽溶液熱水解而生成的。為了促進(jìn)熱水解反應(yīng)，并使得到的水合二氧化鈦符合要求，一般采用引入晶種或自生晶種的方法。水解的過程可分為3個(gè)步驟：晶核的形成、晶體的成長(zhǎng)與沉淀的形成，沉淀物的組成以及溶液的組成隨著水解作用的進(jìn)展而改變。水解在二氧化鈦生產(chǎn)中極為重要，水解的條件決定著微晶體、膠粒和粒子的大小，歸根到底也就是決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。5.10.2 工藝流程：1. 水解流程圖蒸汽蒸汽 液堿 礦濾水堿液計(jì)量槽堿液配制槽石墨冷卻器

39、偏鈦酸罐晶種配制罐鈦液預(yù)熱罐水解罐濃鈦液罐晶種鈦預(yù)熱罐圖5-14 水解流程圖2操作控制工藝指標(biāo)（1）粒子大小為可見光波長(zhǎng)的一半（0.2-0.4微米 ），粒子大小決定成品質(zhì)量的好壞；（2）水解率>95%：應(yīng)在保證粒子大小的前提下，提高水解率；（3） 配制堿液濃度100g/L，堿液預(yù)熱溫度85±0.5，預(yù)熱后堿液濃度為88g/L；（4） 晶種鈦液預(yù)熱溫度85±0.5，晶種中和溫度85±0.5，晶種終點(diǎn)溫度96±0.5；（5）晶種總鈦140-150g/L，晶種加入量 2.2%；（6）抽濾速度200 mL/ 7min，偏鈦液冷卻溫度50-60；（7）F值1

40、.75-1.95。5.10.3 主要設(shè)備 工業(yè)上一般使用搪瓷反應(yīng)鍋或襯有耐酸瓷板的反應(yīng)容器。水解鈦液要求預(yù)熱速度為1/min，故要求預(yù)熱盤管配置面積足夠大，水解鍋必須密封，否則加壓水解無(wú)法實(shí)現(xiàn)，水解攪拌極為重要，攪拌直徑應(yīng)該是罐體內(nèi)徑的48%50%，水解鍋鍋底要有足夠坡度，保證水解放料后鍋底不存在任何料液，水解后的物料要及時(shí)快速的冷卻，水解鍋要配置冷卻設(shè)備和冷卻后料漿的貯槽。5.10.4 生產(chǎn)安全與防護(hù)操作前仔細(xì)檢查蒸汽、鈦液管道、壓力表、泵、攪拌裝置是否正常，水解鍋、濃鈦液預(yù)熱槽、水預(yù)熱槽、放料閥有無(wú)破損，發(fā)現(xiàn)問題即時(shí)處理；操作時(shí)加強(qiáng)巡回檢查，發(fā)現(xiàn)問題即時(shí)處理，注意周圍環(huán)境防止?fàn)C傷和跌倒；嚴(yán)

41、格執(zhí)行生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程；水解結(jié)束后，放料前必須認(rèn)真確認(rèn)偏鈦酸儲(chǔ)槽的液位，防止放料時(shí)發(fā)生冒鍋事故；進(jìn)入水解鍋、濃鈦液預(yù)熱槽作業(yè)時(shí)必須有人監(jiān)護(hù)，防止因高溫而發(fā)生中暑；取樣及觀察物料時(shí)，應(yīng)站在安全距離處，防止蒸汽燙傷及高溫物料濺出傷人。5.11 水洗工段5.11.1 生產(chǎn)原理 由于水解反應(yīng)是在較高的酸度下進(jìn)行的，因此大部分雜質(zhì)磷酸鹽仍以溶解狀態(tài)留在母液中；水洗的任務(wù)是將水合二氧化鈦與母液分離，再用水洗滌以除盡偏鈦酸中所含的可溶性雜質(zhì)；由于偏鈦酸中的雜質(zhì)離子濃度較高，根據(jù)傳質(zhì)理論，濃度差就成了雜質(zhì)離子從偏鈦酸中轉(zhuǎn)移到水中去的動(dòng)力，不停的供水，就達(dá)到了除去可溶性雜質(zhì)的目的。5.11.2 工藝流程1水洗流

42、程圖5-15 水洗流程圖水解后物料經(jīng)過石墨換熱器冷卻至45-60，通過泵送入上片池，到達(dá)一定液位時(shí)將已經(jīng)連接好真空管路的葉濾機(jī)落入上片池內(nèi)，使得物料液位正好浸沒葉濾機(jī)，開啟真空閥門開始上片過程并同時(shí)均勻而連續(xù)的向上片池內(nèi)部補(bǔ)充物料。物料在葉濾機(jī)濾片上逐漸形成濾餅，當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)，一般為25-35mm時(shí)，用吊車將葉濾機(jī)組吊起，并抽干3-5min后，將其放入水洗槽內(nèi)，水洗初期15min的濾液和上片時(shí)的濾液一起進(jìn)入廢酸槽，回收其中的二氧化鈦后廢酸另作他用。水洗1h后每隔半小時(shí)檢查一次濾液中鐵含量，當(dāng)鐵含量達(dá)到要求時(shí)，說(shuō)明一洗達(dá)到終點(diǎn)，合格后的濾餅用吊車吊至卸片槽，繼續(xù)真空抽干10min，用水槍

43、或塑料鏟子將濾餅卸至卸片槽，加水打漿用泵送入漂白工序。一段時(shí)間后，水洗池或上片池底部會(huì)有物料沉積，要及時(shí)清理。2水洗過程控制工藝指標(biāo)（1） 漿料溫度保持在24-40；（2） 真空度保持在0.053MPa；（3） 濾餅厚度保持在25mm-35mm；（4） 上片時(shí)間約為1.5h；（5） 濾餅含水量65%；（6） 偏鈦酸含鐵量0.01%；（7） 水洗時(shí)間6-8小時(shí)；（8） 水洗工序回收率95%。 5.11.3 主要設(shè)備 葉濾機(jī)是由葉片和吸液管組成的。葉濾機(jī)一般由10-30片葉片組成，每片兩面過濾面積為2-5m2，并聯(lián)排列，與真空管線相連通，葉片由厚5mm左右的聚氯乙烯或聚丙乙烯硬塑料板及一定粗細(xì)的塑

44、料管焊接而成，塑料板上布滿直徑5mm的小孔，外面以滌綸布袋為過濾介質(zhì)。其工作原理是利用一種具有眾多毛細(xì)孔的物料為介質(zhì)，在真空的作用下，使溶液從小孔通過，而將固體截留，從而達(dá)到固液分離和固體水洗的目的。5.11.4 生產(chǎn)安全與防護(hù)上片抽濾時(shí)要注意調(diào)節(jié)漿料進(jìn)料量，要始終保持液面剛剛高過葉濾機(jī)上端，既要防止?jié){料太少造成吸片上薄下厚又要防止過滿而溢出槽外；水洗槽要定期清理沉積在槽底的沉積物；經(jīng)常清洗和定期調(diào)換濾布；防止斷水缺水保持水清潔不渾濁。5.12 漂白工段 5.12.1 生產(chǎn)原理 水洗時(shí)間的延長(zhǎng)，酸度降低，鐵以氫氧化鐵沉淀形式存在，無(wú)法通過延長(zhǎng)水洗時(shí)間去除，必須進(jìn)行漂白轉(zhuǎn)化為可溶性的氫氧化亞鐵，

45、再經(jīng)過二洗去除。漂白就是高價(jià)鐵被還原為亞鐵的過程。Fe(OH)3沉淀漂白過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：2Fe(OH)3 + 3H2SO4Fe2(SO4)3+6H2O；Fe(OH)2+H2SO4FeSO4+2H2O (酸溶）Fe2(SO4)3+Ti2(SO4)3+2H2O2 FeSO4+ 2H2SO4 + 2TiOSO4 （還原） 5.12.2 工藝流程蒸汽冷卻水冷卻水蒸汽鈦液計(jì)量罐濃硫酸計(jì)量罐三價(jià)制備罐三價(jià)計(jì)量槽漂白鍋濃鈦液硫酸鐵粉 一洗偏鈦酸漂洗圖5-16 漂白流程 1. 酸溶在帶有攪拌和夾套加熱的反應(yīng)鍋中加入水洗合格后的偏鈦酸和水，攪拌并調(diào)節(jié)漿液濃度至TiO2含量為300g/L左右時(shí)，加入硫酸

46、，使料漿中硫酸的濃度在4050g/L之間，通入蒸汽加熱至5055，使氫氧化高鐵溶解為硫酸高鐵。2. 還原按TiO2 計(jì)加入0.41.0%的三價(jià)鈦溶液做還原劑，繼續(xù)攪拌，繼續(xù)加熱，使溫度保持在5055一小時(shí)，使硫酸高鐵全部變成硫酸亞鐵。取樣測(cè)定漿料中三價(jià)鈦濃度為0.30.5g/L，冷卻至40以下，即可水洗。3漂洗將還原漂白的偏鈦酸漿料，用真空葉濾機(jī)吸漿過濾，進(jìn)一步洗去硫酸亞鐵直到偏鈦酸中Fe2O3含量達(dá)標(biāo)。4. 漂白控制工藝操作指標(biāo)表5-3 漂白控制工藝操作指標(biāo)指標(biāo)名稱指標(biāo)單位指標(biāo)范圍漂泊濃度g/L300-330漂前Fe含量ppm2000濃H2SO4濃度%98Ti3+濃度g/L65-75Ti3+

47、還原率%>95漂后Ti3+濃度g/L0.7-1.0漂后H2SO4濃度g/L50-805.12.3 主要設(shè)備圖5-17 漂白罐 漂白罐為耐酸帶夾套加熱的搪瓷罐，反應(yīng)鍋由鍋體、攪拌器、夾套、支承及傳動(dòng)裝置組成，上部不密封，從上面通入鈦液，濃硫酸，蒸汽通入夾套對(duì)混合液加熱，使溫度保持在5055一小時(shí)，保溫期間攪拌不宜過快，保溫結(jié)束后，打開夾套的循環(huán)下水閥門，緩慢打開循環(huán)上水閥門，將反應(yīng)物泠卻到30，關(guān)閉相應(yīng)冷卻水閥門，停止攪拌，取樣送化驗(yàn)室分析溶液中Ti3+含量還原率，打開三價(jià)鈦制備槽放料閥，將制備好的三價(jià)鈦溶液放入三價(jià)鈦計(jì)量槽，放完后關(guān)閉放料閥。5.12.4 生產(chǎn)安全與防護(hù)操作前仔細(xì)檢查漂白

48、罐、三價(jià)鈦制備罐、放料閥、冷卻管路閥門，蒸汽管路閥門，進(jìn)出料管路是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理；操作時(shí)加強(qiáng)巡回檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)停車處理；嚴(yán)格執(zhí)行生產(chǎn)技術(shù)操作規(guī)程，加熱蒸汽壓力不得超過0.6MPa；開啟、關(guān)閉硫酸閥門時(shí)，必須穿戴好耐酸手套和防護(hù)鏡；漂白操作時(shí)，必須站在上風(fēng)口處；硫酸加入速度不準(zhǔn)過快，防止硫酸濺出傷人；硫酸計(jì)量罐盛酸不可超過液位，觀察液位時(shí)，應(yīng)站到安全距離處；硫酸罐、計(jì)量罐進(jìn)料時(shí)，應(yīng)有專人看管，嚴(yán)防溢料，打酸前做好檢查確認(rèn)工作，防止酸罐泄漏傷人；取樣分析時(shí)，必須停止攪拌；進(jìn)入漂白鍋內(nèi)維護(hù)清理時(shí)，鍋外必須有人監(jiān)護(hù)。5.13 鹽處理工段 5.13.1 生產(chǎn)原理用K2CO3 和 H3PO4

49、或ZnO作為鹽處理劑，處理二次水洗合格的偏鈦酸漿料，使物料在煅燒過程中煅燒條件得以改善，顏料粒子的形成和晶體結(jié)構(gòu)得以控制。鹽處理的目的是：1、降低煅燒溫度；2、提高轉(zhuǎn)化率。鹽處理后的懸濁液進(jìn)入隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行壓榨脫水。5.13.2 工藝流程鹽處理的大致流程示意圖如下：KP配制槽二次再漿槽KP溶液鹽處理槽隔膜壓濾機(jī)圖5-18 鹽處理流程工藝參數(shù)：漿料TiO2的濃度:300±20g/L；K2CO3溶液的濃度:385±5g/L；H3PO4溶液濃度：295±5g/L；K2CO3和H3PO4溶液加量：1.金紅石型：煅燒晶種（二氧化鈦溶膠）加量2%-5%； ZnO的加量0.2%

50、-0.5%； MgO的加量0.2%-0.5%；K2CO3的加入量0.5%-1%；H3PO4的加入量0.01%-0.02%。2.銳鈦型：K2CO3加量0.5%-1%；H3PO4的加入量0.2%-0.35%。5.14.3 主要設(shè)備圖5-19 隔膜壓濾機(jī)外觀圖圖5-20 隔膜壓濾機(jī)濾板圖隔膜式壓濾機(jī)在濾板與濾布之間加裝了一層半自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)-復(fù)合橡膠板式彈性膜。運(yùn)行過程中，當(dāng)入料結(jié)束時(shí)，可將高壓流體介質(zhì)注入濾板與隔膜之間，這時(shí)整張隔膜就會(huì)鼓起壓迫濾餅，從而實(shí)現(xiàn)濾餅的進(jìn)一步脫水，就是壓榨過濾。首先是正壓強(qiáng)壓脫水，也稱進(jìn)漿脫水，即一定數(shù)量的濾板在強(qiáng)機(jī)械力的作用下被緊密排成一列，濾板面和濾板面之間形成濾室

51、，過濾物料在強(qiáng)大的正壓下被送入濾室，進(jìn)入濾室的過濾物料其固體部分被過濾介質(zhì)（如濾布）截留形成濾餅，液體部分透過過濾介質(zhì)而排出濾室，從而達(dá)到固液分離的目的，隨著正壓壓強(qiáng)的增大，固液分離則更徹底，但從能源和成本方面考慮，過高的正壓壓強(qiáng)不劃算。進(jìn)漿脫水之后，配備了橡膠擠壓膜的壓濾機(jī)，則壓縮介質(zhì)（如氣、水）進(jìn)入擠壓膜的背面推動(dòng)擠壓膜使擠壓濾餅進(jìn)一步脫水，叫擠壓脫水。進(jìn)漿脫水或擠壓脫水之后，壓縮空氣進(jìn)入濾室濾餅的一側(cè)透過濾餅，攜帶液體水份從濾餅的另一側(cè)透過濾布排出濾室而脫水，叫風(fēng)吹脫水。若濾室兩側(cè)面都敷有濾布，則液體部分勻可透過濾室兩側(cè)面的濾布排出濾室，為濾室雙面脫水。脫水完成后，解除濾板的機(jī)械壓緊力，

52、單塊逐步拉開濾板，分別敞開濾室進(jìn)行卸餅，以上為一個(gè)主要工作循環(huán)完成。根據(jù)過濾物料性質(zhì)不同，壓濾機(jī)可分別設(shè)置進(jìn)漿脫水、擠壓脫水、風(fēng)吹脫水或單、雙面脫水，目的就是最大限度地降低濾餅水份。5.13.4 生產(chǎn)安全與防護(hù)檢查鹽處理槽槽體及攪拌是否正常，嚴(yán)防鹽處理溶液飛濺濺傷眼睛；使用比重瓶時(shí)要將內(nèi)外擦干凈，裝水及漿料一定要裝滿，再將蓋壓下到位，使多余水或漿料從蓋頂小孔溢出，并將外表擦凈，輸送鹽處理后料漿要先與煅燒工段聯(lián)系接收，防止?jié){料滿溢；隔膜壓榨時(shí)，壓榨前物料必須充滿濾室，壓榨后必須在排盡空氣后，方可打開濾板進(jìn)行卸料，以免造成隔膜破裂；工作中應(yīng)經(jīng)常檢查壓縮空氣管路，若出現(xiàn)氣管脫落或漏氣嚴(yán)重，應(yīng)立即關(guān)閉

53、進(jìn)氣閥，打開放氣閥，待修復(fù)后，方可繼續(xù)使用；濾板、濾框不得與油類、酸堿或其他有損于板框的物質(zhì)接觸，應(yīng)遠(yuǎn)離熱源、避免日曬雨淋；卸渣時(shí)，根據(jù)需要對(duì)濾布和板框進(jìn)行沖洗，保證密封面無(wú)雜物。5.14 煅燒工段 5.14.1 生產(chǎn)原理 偏鈦酸經(jīng)鹽處理后呈黏稠的漿液狀態(tài)，先通過壓濾機(jī)脫去大部分游離水，再經(jīng)過真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)脫水，然后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯煅燒，煅燒是一個(gè)強(qiáng)烈吸熱的反應(yīng)過程，工業(yè)上采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒，采用煙氣和物料直接接觸內(nèi)加熱煅燒。整個(gè)煅燒應(yīng)該包括游離水的蒸發(fā)，結(jié)合水的脫除，吸附硫的脫除，二氧化鈦粒子的成長(zhǎng)、聚集、晶型穩(wěn)定與轉(zhuǎn)化等諸多過程，其中既包括物理變化，也包括化學(xué)變化。隨著煅燒溫度的升高，二氧化鈦性

54、質(zhì)發(fā)生變化，顏料性質(zhì)逐漸穩(wěn)定。偏鈦酸結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，難以用確切的分子式表示。用下列化學(xué)反應(yīng)式表示：TiO2·xH2O·ySO3 TiO2+xH2O+ySO3?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)偏鈦酸煅燒經(jīng)歷3個(gè)階段： 脫水過程： TiO2·xH2O·ySO3TiO2· ySO3+xH2O(水蒸氣) 脫硫過程： TiO2· ySO3 TiO2 + ySO3 晶型轉(zhuǎn)化過程：經(jīng)過脫水和脫硫后的二氧化鈦，雖具有銳態(tài)的微晶結(jié)構(gòu)（粒徑非常小的聚集體），因此仍屬于不定型的，需在高溫區(qū)轉(zhuǎn)化為固定晶型的二氧化鈦。 5.14.2 工藝流程隔膜壓濾機(jī)回轉(zhuǎn)窯雷蒙磨轉(zhuǎn)鼓圖5-21 煅燒流程

55、回轉(zhuǎn)窯的區(qū)域劃分：回轉(zhuǎn)窯按偏鈦酸在各部位發(fā)生的不同變化，可劃分為干燥區(qū)、晶型轉(zhuǎn)化區(qū)和粒子成長(zhǎng)區(qū)三個(gè)區(qū)域，窯內(nèi)的溫度根據(jù)窯的大小、物料離熱源中心的遠(yuǎn)近和熱電偶所放測(cè)溫點(diǎn)的位置離熱源點(diǎn)的遠(yuǎn)近都有關(guān)系，各廠不一樣，一般溫度范圍如表 表5-4 煅燒回轉(zhuǎn)窯各區(qū)域的溫度范圍區(qū)域干燥區(qū)晶型轉(zhuǎn)化區(qū)粒子成長(zhǎng)區(qū)溫度200-800800-860860-9201干燥區(qū) 在干燥區(qū)域中，偏鈦酸發(fā)生脫水和脫硫的變化，這種變化可用下式表示： TiO2·xH2O·ySO3TiO2+xH2O+ySO3 脫水：偏鈦酸所含的水有兩種形式：一種是濕存水，即附著在顆粒表面及夾帶在顆粒間隙里的水，這部分水與TiO2的結(jié)

56、合不牢固，在100-200之間便蒸發(fā)掉。另一種是化合水，即結(jié)合在偏鈦酸分子內(nèi)部的水，這部分水與二氧化鈦的結(jié)合比較牢固，要在200-300之間才能脫掉。 脫硫：水解生成的偏鈦酸漿料中，含有的硫酸大部分是游離酸，通過水洗即可除去，但是占偏鈦酸總量7-8的硫酸，以SO2的形式與偏鈦酸結(jié)合得很牢固，由于偏鈦酸形成的條件和夾帶的雜質(zhì)不同，它所含的硫酸要在500-800間，才能分解成SO2和SO3氣體而脫去。 2晶體轉(zhuǎn)化區(qū) 一般硫酸法制得的偏鈦酸全部是銳鈦型晶體，經(jīng)較低溫度的煅燒后，得到的全部是銳鈦型鈦白粉，這種銳鈦型通常在900以下是穩(wěn)定的，當(dāng)溫度超過950時(shí)，就開始向金紅石型晶型轉(zhuǎn)化，純凈的銳鈦型晶型必須在1200以上的高溫，才能完全轉(zhuǎn)化為金紅石型晶型，在這樣的高溫下煅燒，TiO2易燒結(jié)，為此，必須加入各種金紅石型轉(zhuǎn)化促進(jìn)劑，使其晶型轉(zhuǎn)化的溫度降低到800-860之間，使成長(zhǎng)的銳鈦型晶體順利的完全的向金紅石型晶體轉(zhuǎn)化。3粒子成長(zhǎng)區(qū)細(xì)小晶體聚結(jié)成顏料粒子需要獲得一定的能