钛白粉学名称为*(分子式为ti02),由于具有稳定的物理、化学性质,优良的光学、电化学性质以及*的不透明性,优异的遮盖、消色特性和耐光、磁力泵、不锈钢磁力泵耐候等特性,被广泛地应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、电焊条、陶瓷、化妆品及食品添加和医药等工业,在国民经济的发展中有着极其广阔的应用领域和发展前景。
世界上钛白粉的商业生产已有90多年的历史,我国的钛白粉生产装置始建于20世纪50年代,进入20世纪90年代,钛白粉装置的建设得到了快速发展,到2007年年底,钛白粉的年总产能已达到近l30万吨,成为*二大生产国。
一、工艺流程介绍
钛白粉的生产工艺主要有硫酸法和氯化法,硫酸法和氯化法生产典型工艺流程见图3-71.
按晶型的不同,钛白粉分锐钛型和金红石型。硫酸法工艺两种都可以生产;氯化法工艺仅能牛产金红石型。
硫酸法生产工艺多采用钛精矿或高钛渣为原料,与浓硫酸反应并经过二十多道工序后制得。硫酸在其中是一个载体,通过它与富钛原料反应制取可溶性钛化合物后并zui终获取*产品。
以钛精矿为原料生产金红石型和锐钛型钛白粉为例,具体生产工艺是将进一步干燥和磨碎的钛精矿与浓硫酸反应,之后加水将反应物浸出和加铁屑还原后制得可溶性钛化合物(称为钛液)。钛液经过澄清去除杂质后被送去结晶,分离出fes04。7h20以去除铁。分离后的钛液再经浓缩、水解后生成不溶于水的水合ti02的沉淀物(称为偏钛酸);偏钛酸经过一次水洗和过滤、漂白后的水洗和过滤,以去除偏钛酸中的硫酸、铁离子和其他金属离子;一次水洗产生的滤液,称为‘‘浓废酸,漂后水洗产生的滤液,称为“稀废酸”。合格的偏钛酸进入盐处理工序:加入不同的抑制剂或促进剂以控制煅烧晶粒的生长和晶型的转化。之后的偏钛酸以固含量35%~50%的浆料形式进入煅烧窑煅烧,目的是去除水分和残留的s0。并获得希望晶型的钛白粉。煅烧后得到的*颗粒料经过粉碎即得到钛白粉的初级产品。
氯化法钛白粉生产,按粗ticl。制备技术的不同分沸腾氯化技术和熔盐氯化技术。采用回钒渣泥浆和粗四氯化钛泥浆,使热气流急剧冷却。经过进一步的淋洗和冷凝,得到粗ticl4。
(3)精制 精制的目的是除去溶于ticl4中的vocla和vcl4以及其他高沸点的杂质,得到精ticl4。
(4)氧化 从精制工段来的精ticl4用泵连续送入预热器,预热后的ticl4气体进入aicl3发生器。alcl3发生器中,不断加入的铝粉与氯气反应生成了alcl3并利用反应热进一步预热了ticl4,ticl4和alcl3混合物进入氧化反应器。
沸腾氯化法生产钛白粉的典型工艺流程简述如下:
(1)配料 高品位富钛料或天然金红石与破碎、干燥后的石油焦按一定配料比送人混合料仓,供氯化炉使用。
(2)氯化 来自混合料仓的混合料连续加入氯化炉,与氧化工段返回氯气和补充的新鲜
氯气在高温下通过加碳氯化反应,生成含ticl4的混合气体。通过向混合气体中喷入精制返经预热器预热的热氧进入氧化反应器与热ticl4和alcl3混合,反应生成ti02和氯气。
经过冷却和分离,含氯尾气返回氯化工段,收集得到的tioz进入打浆槽,经过制浆、脱氯后送至后处理工段。
不论是硫酸法或氯化法生产工艺获得的钛白粉的初级产品,要想具备更加优良的使用性能,都需要通过后处理工艺,进一步改善其特性,如应用于各种制品时的耐候特性和抗老化性、用于涂料时的遮盖和着色特性以及用于造纸时的不透明性等。
后处理的工艺流程可简述为:将钛白粉初级产品分散制浆、湿磨和分级处理后,得到的粒度细而均匀的浆料送入表面处理罐进行包膜处理。包膜是后处理的核心技术,通过往包膜罐添无机包膜剂和随后添加有机包膜剂的方式以获得不同特性需求的钛白粉。包膜后的钛白浆料经过过滤水洗、干燥、粉碎和包装后就成为了zui终产品。
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