硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝流程

鈦白粉是當(dāng)前應(yīng)用較多的白色無(wú)機(jī)化工顏料,，廣泛用于涂料,、塑料、紙張,、油墨和化纖等領(lǐng)域,。目前全球鈦白粉生產(chǎn)能力近600萬(wàn)t/a， 市場(chǎng)價(jià)值約200億美元,。

我國(guó)蘊(yùn)藏著極其豐富的鈦礦資源,，這給我國(guó)發(fā)展鈦白粉產(chǎn)業(yè)提供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)，目前,，我國(guó)已經(jīng)超過(guò)美國(guó)成為世界第一鈦白粉生產(chǎn)大國(guó),。

目前，我國(guó)鈦白粉的生產(chǎn)主要采用硫酸法,。

硫酸法鈦白粉制作流程詳解

1,、酸解。

經(jīng)研磨,、干燥的鈦鐵礦或鈦渣用濃硫酸在150-180℃的溫度下酸解,。由于白鈦石、人造金紅石和金紅石不溶于硫酸,，因此不能用硫酸法來(lái)制備,。鈦鐵礦中的鈦含量越低，所用硫酸的稀釋程度就越高,，對(duì)處理巖礦而言,，合適的酸濃度為85%；而處理鈦渣,，硫酸濃度一般為91%-92%,。

酸解過(guò)程中需將三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，三價(jià)鐵會(huì)吸附在二氧化鈦粒子表面,，造成最終鈦白粉白度指標(biāo)降低,，因此，在整個(gè)工藝過(guò)程中使鐵保持二價(jià)形態(tài)至關(guān)重要,。

硫酸法產(chǎn)生的空氣污染大部分來(lái)自于酸解,。反應(yīng)中，大量硫氧化物、酸霧和夾帶的未反應(yīng)原料粒子在很短時(shí)間內(nèi)釋放出來(lái),。

2,、沉降精濾。

冷卻酸解液,、固體惰性物質(zhì)和未反應(yīng)的原料殘余物溶液從酸解罐的底部全部排放到沉降池中,。該工序的主要目的是除去鈦礦雜質(zhì)形成的可溶性殘余物。這些殘余物可能包括硅石,、鋯石/硫酸石,、白鈦石或金紅石。加入酪蛋白,、淀粉或其他有機(jī)絮凝劑,，液體便通過(guò)簡(jiǎn)單的重力分解沉淀在沉降池中。

沉降池中的固體物質(zhì)排除后,，先用廢酸洗滌以回收未反應(yīng)的原料,，然后用水洗掉殘留液。沉降后的鈦液通過(guò)精濾除掉細(xì)小的殘余粒子,。這些精濾濾渣與沉降池中收集的其他固體物質(zhì)送往堆放場(chǎng),。

3、水解,。

將可溶性硫酸氧鈦在90℃時(shí)水解成不溶于水的水合二氧化鈦沉淀物或稱偏鈦酸,，為獲得所需粒度的高質(zhì)量水解產(chǎn)物，必須嚴(yán)格控制諸如加熱速度,、鈦液的二價(jià)鐵離子和四價(jià)鈦離子含量以及其他因素等,。其中，避免出現(xiàn)三價(jià)鐵離子是此環(huán)節(jié)的關(guān)鍵,。

為控制水解速度,、水解物的過(guò)濾洗滌性能和最終產(chǎn)品的細(xì)度及質(zhì)量指標(biāo)，需要再水解時(shí)加入晶種,。晶種的加入方式有兩種:自身晶種和外加晶種,。自身晶種是在水解時(shí)利用預(yù)先加入的水解鈦液和水所產(chǎn)生的晶種進(jìn)行水解工序，不用另外制備晶種,。外加晶種是向鈦液加入經(jīng)另外制備的金紅石或銳鈦型晶種,。

水解沉淀物漿料經(jīng)過(guò)濾、洗滌后,，在還原條件下用硫酸酸浸以除去最后微量吸附鐵和其他金屬,，即通常所說(shuō)的漂白。此步驟是硫酸法中產(chǎn)生廢酸的主要原因,。

4,、煅燒。

水合二氧化鈦在900-1250℃下煅燒，通過(guò)煅燒環(huán)節(jié)脫去水分和除去殘余的三氧化硫,，同時(shí)還可以將銳鈦型轉(zhuǎn)變成金紅石型,。煅燒有助于增強(qiáng)最終鈦白粉產(chǎn)品的化學(xué)惰性和確定其粒度。煅燒后,，二氧化鈦經(jīng)研磨破碎燒結(jié)成顆粒，然后對(duì)其進(jìn)行后處理,。

在煅燒階段,，隨著三氧化硫和酸霧的排出，其中夾帶著一些細(xì)微的二氧化鈦粒子,，這是硫酸法中產(chǎn)生廢氣的主要來(lái)源,。

5、后處理,。

后處理主要有濕磨,、無(wú)機(jī)包膜、干燥,、氣流磨及有機(jī)包膜和產(chǎn)品包裝等工序,。

濕磨，將二氧化鈦顆粒在無(wú)機(jī)或有機(jī)分散劑的存在下進(jìn)行濕磨,，將二氧化鈦聚集粒子盡量磨細(xì)解聚,，以利于進(jìn)行無(wú)機(jī)包膜。濕磨設(shè)備主要采用介質(zhì)磨,，有機(jī)球磨,、球磨機(jī)、砂磨機(jī),、重介質(zhì)磨等,。

無(wú)機(jī)包覆和干燥，經(jīng)濕磨解聚后的二氧化鈦需要進(jìn)行無(wú)機(jī)包膜,，以屏蔽紫外光,，提高鈦白粉的耐候性。常用的無(wú)機(jī)包膜劑有硅,、鋁的氧化物及水和氫氧化物,。近年來(lái)采用鋯進(jìn)行混合包膜，達(dá)到高耐候,、高光澤的效果,。采用帶式干燥機(jī)、噴霧干燥機(jī)等進(jìn)行干燥,。

氣流粉碎與有機(jī)包膜,。目前采用的粉碎機(jī)多數(shù)為扁平式氣流粉碎機(jī)，此過(guò)程中根據(jù)產(chǎn)品用途加入有機(jī)包膜劑。有機(jī)包膜劑一方面可以中和鈦白粉表面能,，避免其重新團(tuán)聚,，起到助磨效果，另一方面改變鈦白粉的表面物理化學(xué)性能,，提高其在涂料,、塑料等物質(zhì)的配伍性及相容性。有機(jī)包膜劑用于涂料有胺,、醇胺類,、硅烷類；用于塑料有二甲基硅烷,、聚乙醇,、三乙醇胺等。