《硫酸法钛白粉生产》.ppt

硫酸法生产钛白粉
钛白粉的性质
钛白粉各指标的含义及影响因素
钛白粉的应用领域
硫酸法钛白粉生产工艺
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钛白粉的性质
钛白粉化学名二氧化钛，商用名钛白，分子式TiO2。
二氧化钛是多晶型化合物，
油分散性和水分散性
影响因素：
粒径大小，表面电荷，pH值，表面吸附状态，也与分散剂种类，及用量研磨设备和分散工艺有关。
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颜料制成油漆经涂抹后成漆膜，经日晒雨淋，受阳光氧气水和温度的综合左右，会发生黄变失光粉化等老化现象。颜料能抗拒发生上述变化的能力即耐候性。
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钛白粉的应用领域
涂料工业
涂料对钛白颜料的要求
可用性：最主要的是分散性，
功能性：最主要的是颜色、遮盖力、耐久性
光泽度好，遮盖力大，吸油量低；
塑料工业
以色母粒的形式应用，
要求可加工性，即与塑料的相容性；
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造纸工业
油墨行业
化纤工业
食品医药日化
其它
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硫酸法钛白粉生产工艺
硫酸法生产工艺流程图:
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1. 钛矿的粉碎
粉碎要求：矿粉细度小，粒度分布窄而均匀，325目过筛小于10%；
粉碎设备：雷蒙磨和球磨机
雷蒙磨：靠摆轮的重力及离心力对钢圈产生挤压和研磨作用，达到粉碎的目的。主要调节投料量，离析器和风机风压来控制出料粒度。
球磨机：万吨级项目。采用研磨介质是直径大小不等的球体，球与球之间的摩擦使其间的矿粉被研磨。
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，还原沉降
过程：将钛铁矿中的钛酸铁和可溶性杂质分解成硫酸盐溶解于水形成悬浮液，以便后续通过沉降和过滤除掉不溶性杂质。
FeTiO3+3H2SO4→Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4→TiOSO4+FeSO4+2H2O
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沉降
酸解得到的钛液属于极其复杂的悬浮液，里面有未分解的钛铁矿，也有没参与反应的白石，石英砂，金红石等，也有硅铝等元素形成的胶体。这些不溶性杂质在钛液中有很强的稳定性，特别是胶体，单靠重力沉降不足以去除。需加入沉降剂使得分散的细颗粒聚集成大颗粒，提高沉降分离的速度和效率。
常用的沉降剂：
有机絮凝剂：改性的聚丙烯酰胺AMPAM
Sb2O3-FeS絮凝剂
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Sb2O3-FeS絮凝剂
Sb2O3 + H2SO4 = Sb2(SO4)3 + 3H2O
FeS + H2SO4 = FeSO4 + H2S↑
3H2S + Sb2(SO4)3 = Sb2S3↓ + 3H2SO4
最后生成的硫化锑是带负电荷的胶团，它与钛液中带正电荷的悬浮离子及胶体离子产生电中和，使分散状态的胶体颗粒发生凝聚，从而絮凝沉降。
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3. 硫酸亚铁的结晶与分离
冷冻结晶：经过沉降除去大部分不溶性残渣的钛液中，还含有大量的可溶性铁盐-硫酸亚铁，降低钛液温度，达到过饱和状态，亚铁结晶析出；
目的：
（1）有利于后期偏钛酸的水洗，缩短水洗时间提高效率；
（2）可以调整铁钛比，符合水解工艺；
（3）除去硫酸亚铁可以带走大量结晶水，提高总钛浓度；
（4）避免输送和存放过程中硫酸亚铁结晶析出，堵塞管道
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4. 钛液浓缩
颜料级钛白水解总钛控制在（200±5）g/L，才能得到颗粒细而均匀的偏钛酸；
钛液水解的临界温度只有80℃,所以要采用真空浓缩去除溶剂（水）。沸点与压力成正比，要使浓缩温度不超过75 ℃ ，其真空度必须控制在
8×104Pa以上；
薄膜浓缩器—连续真空浓缩
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钛液经流量计从底部的加料室进入钛管蒸发器，在此受管外的蒸汽加热，蒸发出来的水汽以很快的速度在管内上升，钛液被这高速气流拉成薄膜，在极短的时间内上升至浓缩器顶部涌出，在分离器进行气液分离，浓钛液经溢流管进入钛液水封池，蒸汽则经冷却水混合冷凝后通过气管排到水封池流出系统外。
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制备方式：自生晶种和外加晶种
诱导热水解按一定的速度进行，保证制得的粒子大小适当均匀，消除无规则结晶中心的影响；
能使水解速度加快，水解反应进行得较完全，得到较高水解率和优良颜料性能；
浓缩交料6大指标：
总钛，铁钛比，F值，稳定度，澄清度，三价钛
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水解过程3阶段:
结晶中心-晶核的制备
晶核的成长与沉淀的形成
以晶核为成长中心，钛在晶核表面发生固析，促使晶体的长大，使偏钛酸粒子凝聚沉淀
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指标
对水解影响
总钛浓度
总钛浓度高，钛液稳定性好，不良结晶中心少，水解颗粒细，消色力高；总钛浓度超过200 g/L后，总钛浓度的提高