?鈦白粉(titanium dioxide),是一種重要的無(wú)機(jī)化工顏料,主要成分為二氧化鈦。鈦白粉的生產(chǎn)工藝有硫酸法和氯化法兩種工藝路線。 在涂料、油墨、造紙、塑料橡膠、化纖、陶瓷等工業(yè)中有重要用途。下面小編介紹一下
鈦白粉生產(chǎn)制作工藝主要有硫酸法和氯化法兩種,以下是其具體工藝流程:
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硫酸法
鈦礦粉碎:將購(gòu)進(jìn)的鈦礦砂用雷蒙機(jī)或者風(fēng)掃磨等粉碎成符合工藝要求的鈦礦粉.
酸解:用濃硫酸分解鈦礦,制取可溶性的鈦的硫酸鹽。鈦鐵礦的主要成分偏鈦酸鐵,是一種弱酸弱堿鹽,可被強(qiáng)酸分解,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),最高溫度達(dá) 250℃.
沉降:酸解浸取、還原后含有可溶性雜質(zhì)和不溶性雜質(zhì)。鐵、釩、鉻、錳等金屬的硫酸鹽等可溶性雜質(zhì),在結(jié)晶或水解、水洗的過程中除去;不溶性雜質(zhì)中的大多數(shù)靠重力作用自然沉降除掉,另一部分則需加沉降劑強(qiáng)化沉降澄清過程.
洗渣:通過板框壓濾機(jī)壓濾的辦法回收其中的大部分可溶解的鈦元素,不溶性鈦和其他未溶解雜質(zhì)作為廢渣排掉.
結(jié)晶:分為冷凍結(jié)晶和真空結(jié)晶。主要目的是使鈦液的溫度降低,冷凍結(jié)晶是利用制冷介質(zhì)的蒸發(fā)帶走熱量,使冷凍鹽水溫度降低,同時(shí)帶出部分結(jié)晶水并分離除去;真空結(jié)晶是根據(jù)溶液絕熱蒸發(fā)的原理,利用閃蒸的方式使鈦液中的水分快速絕熱蒸發(fā),吸收鈦液的熱量從而使鈦液溫度降低,同時(shí)帶出部分結(jié)晶水并分離除去.
鈦液壓濾:鈦液中肉眼看不到的懸浮雜質(zhì)必須要精密過濾。利用板框壓濾機(jī),并以木炭粉等為助濾劑進(jìn)行壓濾,利用其強(qiáng)吸附作用進(jìn)一步除去鈦液中的不溶性雜質(zhì),達(dá)到凈化的目的.
濃縮:將鈦液的濃度提高到水解所要求的指標(biāo)。利用溶液在真空狀態(tài)下沸點(diǎn)降低的原理,在低溫下使鈦液沸騰,將鈦液中的水分蒸發(fā)掉,使精濾后的鈦液濃度得以提高.
水解:二氧化鈦從液相(鈦液)重新轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程。鈦液具有普通離子溶液的性質(zhì),在 pH 值>0.5 時(shí)便發(fā)生水解。通過控制加熱的速度,使鈦液按照需要的水解速度發(fā)生水解反應(yīng),生成水和二氧化鈦粒子.
水洗:水解后的水合二氧化鈦含有硫酸以及多種金屬離子,如果隨著水合二氧化鈦進(jìn)入轉(zhuǎn)窯,經(jīng)過煅燒會(huì)生成相應(yīng)的氧化物,顯示各種顏色。利用洗滌用水和水合二氧化鈦中雜質(zhì)離子的濃度差將雜質(zhì)用水除去.
漂白:經(jīng)過初次水洗的偏鈦酸,在一定濃度下,加入定量的濃硫酸,使部分偏鈦酸與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氧鈦,然后加入鋁粉,把硫酸氧鈦溶于水中的四價(jià)鈦還原成三價(jià)鈦,保持漂白以后的料液中有一定量的三價(jià)鈦,把在水洗過程中又被氧化的鐵離子還原為低價(jià)鈦鐵離子,使偏鈦酸洗滌得更徹底.
鹽處理:偏鈦酸在煅燒前需要加入不同類型的添加劑,使煅燒過程中溫度適當(dāng),內(nèi)部變化平穩(wěn),成品的二氧化鈦具有穩(wěn)定的晶型、良好的色相、光澤,較好的著色力、遮蓋力,較低的吸油量和合適的晶粒大小、形狀,以及在使用介質(zhì)中良好的分散性.
煅燒:把水合二氧化鈦經(jīng)過脫水、脫硫轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦型二氧化鈦。高溫下,將水合二氧化鈦中的游離水、結(jié)合水、三氧化硫等除去,然后在高溫區(qū)進(jìn)行晶型的整理和轉(zhuǎn)化,形成二氧化鈦的顆粒料.
粉碎和包裝:物料在雷蒙機(jī)內(nèi),經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的磨輥和磨環(huán)的撞擊,迅速被粉碎,再經(jīng)過分級(jí)葉輪的分級(jí),粗料返回粉碎室,細(xì)料進(jìn)入袋濾器,經(jīng)星型下料器進(jìn)入螺旋送料器,送至成品料倉(cāng),進(jìn)行包裝后即為成品.
氯化法
氯化:將高品質(zhì)鈦渣、金紅石等富鈦料與石油焦經(jīng)磨粉機(jī)后送入氯化爐,在 800-1000℃下與氯氣反應(yīng)制備出粗 TiCl? 。沸騰氯化是主要的生產(chǎn)方法,生成的粗 TiCl? 中含有 FeCl?、MnCl?等高沸點(diǎn)金屬氯化物等雜質(zhì).
精制:經(jīng)過旋風(fēng)收塵除去高沸點(diǎn)金屬氯化物,隨后淋洗冷凝與不可冷凝的氣體分離,形成粗 TiCl?液體。再通過精餾去除溶解的氣體、低沸點(diǎn)氯化物以及剩余的高沸點(diǎn)雜質(zhì),然后用油類有機(jī)物在除釩反應(yīng)器內(nèi)除去 VOCl?,得到精制的 TiCl?.
氧化:精制的 TiCl?預(yù)熱后導(dǎo)入氧化反應(yīng)器,在 1300-1800℃下與熱氧流迅速混合并發(fā)生反應(yīng),生成金紅石型 TiO?顆粒與氯氣.
后處理:得到的鈦白粉漿料再經(jīng)分散濕磨、包膜、過濾洗滌、干燥、粉碎等后處理環(huán)節(jié)得到最終成品,即高品質(zhì)金紅石型鈦白粉.