年产6万吨硫酸法制钛白粉的工艺设计开题报告.doc

武汉工程大学邮电与信息工程学院
毕业设计(论文)开题报告
课题名称年产6万吨硫酸法制钛白粉的工艺设计
使用专业 10化学工程与工艺05
开题教师汤璐
职称讲师
2014 年 3 月 21 日
武汉工程大学邮电与信息工程学院
2014 届毕业设计(论文)开题报告
毕业设计(论文)题目
年产6万吨硫酸法制钛白粉的工艺设计
学生姓名
郭孜
专业班级
10化学工程与工艺05
指导教师姓名
汤璐
职称
教授/讲师
一、课题背景:
设计背景
二氧化钛俗称钛白,它不但物理性质十分稳定,而且还具有良好的光学、电学性能和卓越的颜料特性,是当前一种最佳的白色颜料[1]。它的一些其它特性也使它在现代工业、现代农业、现代国和现代科学技术方面得到越来越广泛的应用。
有关钛白粉的制备和性能的研究,始于1824年,由于提取的困难和寻求适当的用途,直到1910年在钛元素发现100年后,才分别由挪威的杰布森与法鲁普,法国的罗西和美国的巴顿共同完成了用硫酸法及熔融法从钛铁矿中制备二氧化钛的生产工艺研究[2]。1916年在挪威的菲特烈斯得建成了世界上第一个年产1000吨含25%的二氧化钛的复合颜料厂。1918年美国的钛颜料公司在尼亚加拉瀑布成功建厂,并于1919年开始生产二氧化钛复合颜料。再此期间,由于一战和当时硫酸法工艺存在缺陷,使得二氧化钛工业的发展速度非常缓慢。1921—1923年,法国的布卢姆菲尔德首创采用稀释法晶种对钛的硫酸盐溶液水解制备水合二氧化钛的工艺进行了重大改革,由法国的塞恩—兹公司于1923年采用并生产出含有96%—99%TiO2的颜料钛白。至于纯的TiO2的生产,是由美国的国家铅业公司在1925年完成的[3]。1930麦克伦堡采用外加碱中和晶种,对硫酸盐水解法制备钛白的工艺作了又一次改革,接着硫酸法的工艺从各方面得到不少改进,更趋完善,促使钛白粉的成本不断降低而产品质量大幅度提高,远远超越了其它白色颜料,至1951年加拿大魅北克铁钛公司开始认高品位高钛渣为硫酸法钛白的颜料,为钛白生产减少了废副产品,并提供了新的原料路线。钛白粉的初始生产几乎都是锐钛型的,金红石型被认为难以人工制造[4]。1930-1937年,在捷克用晶种法水解钛的硫酸盐溶液及四氯化钛加热的加热方法首先制出了金红石型钛白粉,从1941年起美国组织了金红石型二氧化钛工业规模的生产,并向市场提供了产品[5]。
七十多年来,硫酸生产钛白粉虽有成千上万的专利和改进,但其基本工艺仍未脱离1910年的雏形,钛白生产的工艺流程长,操作要求精细,生产技术繁杂,几乎要使用所有的化学单元设备,侧线手段要求多,建厂投资也很高,这是由于钛白粉的生产不仅要求化学纯度高,而且尚须具有确定的晶型,化学性质和其它应用性能。上述特点使钛白粉工业目前仍集中在少数工业技术先进的国家内生产,其规模多在2-10万吨/年之间[6]。目前世界约有二十多个国家,五十多家公司,一百多家工厂生产钛白粉。
硫酸法钛白粉虽从80年代开始走下坡路,但经十多年来的技术进步,如采用酸溶性钛渣打代替钛精矿作原料,开发了20%废酸浓缩循环利用技术等,使硫酸法工厂的环境污染有了较大改善,同时它的一些优点也得到了显露,如可使用容易获得的品位和价格较低的钛精矿或钛渣作原料,可生产氯化法不能生产而