硫酸法鈦白生產(chǎn)中鈦液的制備---乘釩鈦文化之風(fēng)創(chuàng)釩鈦經(jīng)濟(jì)之業(yè)

1、硫酸法鈦白生產(chǎn)中鈦液的制備創(chuàng)釩鈦經(jīng)濟(jì)之業(yè)乘釩鈦文化之風(fēng)原創(chuàng)鄒建新等硫酸法鈦白生產(chǎn)中鈦液的制備(1) 原礦準(zhǔn)備按照酸解的工藝要求，用雷蒙磨(球蘑機(jī)、風(fēng)掃磨)磨礦，將鈦精礦粉碎至定的粒度。325目篩余W 1.5%，增加反應(yīng)接觸面，使酸解反應(yīng)能夠正常進(jìn)行。雷蒙磨結(jié)構(gòu)如圖4.5.4所示。圖4.5.5是某鈦白粉廠酸解工序的球蘑機(jī)。J圖4.5.4雷蒙磨結(jié)構(gòu)示意圖圖4.5.5 球蘑機(jī)1-磨環(huán)；2-旋輥；3-主軸；4-支架；5-外殼；6-分級(jí)器鈦鐵礦選擇時(shí)要注意如下幾點(diǎn): 二氧化鈦的品位高低是選擇鈦鐵礦時(shí)首先要考慮到的因素，它直接影響工 廠的收率和成本。一般礦中的 TiO2二氧化鈦含量應(yīng)不低于47% 二氧化鈦

2、的品位高低， 主要涉及經(jīng)濟(jì)和消耗定額而鈦鐵礦中 FeO/Fe2O3 的 比值大小直接影響酸解的操作和安全。控制鈦鐵礦中有害雜質(zhì)的含量是提高產(chǎn)品質(zhì)量 （白度、消色力）的關(guān)鍵因 素之一。 AI 2O3,SiO2,S,P 等非金屬雜質(zhì)雖然對(duì)產(chǎn)品的白度沒有多大的影響， 但是它 們?cè)谒峤鈺r(shí)（特別是MgO CaO會(huì)形成膠體，嚴(yán)重影響鈦液的沉降和凈化效果。為了能生產(chǎn)出高質(zhì)量的鈦白粉，鈦鐵礦中的雜質(zhì)含量最好不要超過以下范 圍。FeQ 13%,Cr2Qv 0.03, MnOv 1.5%,Nb2Qv 0.2%3 0.5%,S 0.2%,AI 2Q 1%,SiO2 1%,P2O5 0.025%,金紅石 0.3 MP

3、a5.18酸礦混合壓空壓力0.06-0.08MPa5.19主反應(yīng)壓空壓力0.04-0.06MPa5.20浸取壓空壓力0.08-0.10 MPa5.22蒸汽壓力0.40-0.60MPa5.23小度水加量3-5m35.24放料體積23.5-24.5 m 3準(zhǔn)備工作6.1檢查礦粉貯斗、閥門及管路6.2檢查硫酸系統(tǒng)閥門、儀表、管路6.3了解硫酸質(zhì)量、數(shù)量、礦粉質(zhì)量及廢酸、小度水的情況6.4備好鐵粉、三氧化二銻、消泡劑，檢查吊車是否完好6.5檢查酸解鍋內(nèi)襯、空氣分布板、壓空、蒸汽、管路、閥門、?儀表是否正常，再檢查尾氣處理系統(tǒng)是否可用6.6了解空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況操作過程7.1通知罐區(qū)將酸送入計(jì)量罐中，開酸解

4、鍋進(jìn)酸閥門，開攪拌和煙囪，啟動(dòng)酸泵，將酸送入酸解鍋，進(jìn)完酸后,關(guān)進(jìn)酸閥門7.2加入三氧化二銻7.3通知原礦崗位送礦，送完礦后，繼續(xù)攪拌30分鐘7.4調(diào)整壓空壓力后加入計(jì)量的廢酸，引發(fā)主反應(yīng)7.5到反應(yīng)有劇烈振動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)尾氣處理系統(tǒng)，主反應(yīng)結(jié)束后,關(guān)閉尾氣處理系統(tǒng)7.6主反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)吹壓空10分鐘，然后關(guān)閉壓空，至成熟完之前，通壓空10分鐘7.7依次加入廢酸、水、小度水浸取固相物，控制好加水速度，使整個(gè)浸取時(shí)間為40-5min，完后鈦液溫度為65-75 C,玻美為39-42Be，浸取時(shí)需控制好浸取體積7.8浸取完后，調(diào)大壓空壓力，每隔 1h測(cè)一次鈦液溫度、玻美，如溫度過低，則通入蒸汽，保持溫

5、度為65-75 C,玻美50Be則加入小度水或水將玻美調(diào)至48-49Be7.9在放料前 40-50min或鈦液波美達(dá)到47-47.5Be?時(shí)控制鈦液溫度 60-65 C , 一次加入鐵粉 200 25kg,鐵粉充分還原后，開始通知沉降崗位放料7.10放料前取樣化驗(yàn)，如總鈦過高，可加入小度水或水進(jìn)行調(diào)節(jié)，如F值低，可加入廢酸或濃酸調(diào)節(jié)7.11放料前測(cè)鈦液溫度，將溫度控制在所需范圍內(nèi)放料(7) 沉降沉降是借助于重力作用，向鈦液中加入沉降劑(主要絮凝劑是改性聚丙烯酰 胺)，除去鈦液中的不溶性雜質(zhì)和膠體顆粒，使鈦液初步凈化。鈦液中的膠體是在強(qiáng)酸性高離子濃度的溶液中形成的含量約占不溶性雜質(zhì) 總量的20-

6、30 %,可加入帶相反電荷一負(fù)電荷的溶膠，合并成較大的粒子，在重 力的作用下沉降。沉降的方法一般分間隙沉降和連續(xù)沉降。間隙沉降是在一個(gè)截面積較大、徑高比較小的有耐酸襯里的沉淀罐中， 在沉 降劑的幫助下進(jìn)行自然沉降，一般經(jīng)過 6h即可將2/3的固體懸浮物沉降下來。連續(xù)沉降也是重力沉降的一種， 只不過是連續(xù)操作生產(chǎn)能力大。 連續(xù)沉降是 把待沉降的鈦液與沉降劑一道連續(xù)加到增稠器 （或道爾型沉降器） 中，上層沉降 后的清液從溢流口連續(xù)排放， 沉降后的濃漿集于增稠器的底部， 依靠一臺(tái)低速攪 拌機(jī)把泥漿從放料口連續(xù)排出。沉降劑：在沒有沉降劑的幫助下， 僅靠重力自然沉降很難達(dá)到澄清鈦液的目 的，添加一些高分

7、子絮凝劑或一些帶負(fù)電荷的物質(zhì)與帶正電荷的膠體懸浮物進(jìn)行 電中和使它的電位降低到零而發(fā)生聚沉。常用的沉降劑有：有機(jī)絮凝劑，目前聚丙烯酰胺（PAM改性后的氨甲基化 聚丙烯酰胺（AMPAM是鈦白粉行業(yè)廣泛使用的一種有機(jī)高分子絮凝劑；）無機(jī)凝 聚劑（SbQ-FeS）是一種經(jīng)典的凝聚劑，它不增加鈦液的粘度、不會(huì)造成過濾困 難、能夠凝聚較小的膠體顆粒， 但沉降時(shí)間較長(zhǎng)， 對(duì)稍大的固體懸浮顆粒凝聚效 果不如AMPAMf。沉降后鈦液的化學(xué)組成范圍一般如下：氧化鈦含量 TiO2120150g/L酸度系數(shù)（ F 值）1.7-2.0三價(jià)鈦（以 TiO2 計(jì)）1.0-5.0g/l沉淀罐中的殘?jiān)饕敲}石、 金紅石、未

8、酸解或未酸解完全的鈦鐵礦 , 沉淀殘?jiān)奶幚恚?在整個(gè)生產(chǎn)工藝中雖然并不重要， 但對(duì)提高鈦液的收率來講是不可 缺少的工序。8）結(jié)晶冷凍結(jié)晶在冷凍鍋中進(jìn)行，主要利用硫酸亞鐵的溶解度隨著鈦液溫度降低而降低的性質(zhì)。用冷凍鹽水帶走鈦液熱量，使其降至適當(dāng)?shù)臏囟?，從而使大量的硫酸亞鐵結(jié)晶析出。結(jié)晶的原理:在經(jīng)沉降所得到的熱鈦液中，各種硫酸鹽和磷酸鹽的溶解度是不同的而且與溫度有關(guān)。FeSQ的溶解度與溫度的關(guān)系見表4.5.4。表 4.5.4 FeS0 4 的溶解度（TiO 2=120g/l,有效酸=240g/l）溫度，C3020151050-2-6FeSQ，g/l24019013011795795938經(jīng)過沉

9、降除去絕大部分不溶性殘?jiān)拟佉褐?，含有大量的可溶性鐵鹽硫酸亞鐵。鈦液凈化的第二步是通過結(jié)晶的辦法，把鈦液中可溶性鐵鹽以FeS（r7H2Q的形式結(jié)晶出來。工業(yè)生產(chǎn)中主要采用冷凍結(jié)晶的方法， 冷凍結(jié)晶是利用冷凍劑（冷凍水或氯化鈣鹽水）來降低溫度，帶走熱量使硫酸亞鐵達(dá)到過飽和后析出。 這種方法效率高、時(shí)間短，結(jié)晶效果主要取決于換熱面積、冷凍劑的溫度、攪拌和熱交換器（冷凍盤管）材質(zhì)的熱傳導(dǎo)率等。冷凍結(jié)晶一般在冷凍罐內(nèi)進(jìn)行，冷凍劑通過設(shè)置在冷凍罐內(nèi)的盤管 （鉛、銅或鈦管）中循環(huán)，鈦液在攪拌下與盤管進(jìn)行熱交換使溫度不斷降低。冷凍效率不僅僅取決于冷凍劑的溫度和盤管的熱交換面積，還與冷凍速率有關(guān)，冷凍速度太快

10、硫酸亞鐵會(huì)很快地聚積在盤管的表面從而降低了傳熱效果。通常先把沉淀罐來的鈦液（50 C左右）用自來水冷卻至室溫，然后再用冷凍水或氯化鈣鹽水繼續(xù)冷凍至工藝需要的溫度。經(jīng)過結(jié)晶后鈦液中的硫酸亞鐵以 FeSO- 7H2O的形式存在，結(jié)晶顆粒較粗可以采用真空吸濾或離心分離的方法來實(shí)現(xiàn)。真空吸濾-這是一種古老、簡(jiǎn)單的方法至今仍有許多中小型硫酸法鈦白粉廠在使用。離心分離-一般都是連續(xù)操作、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、設(shè)備占地面積小、能耗省，由于離心力大、硫酸亞鐵含濕量低、洗滌用水少，沒有真空吸濾 時(shí)所產(chǎn)生的大量小度水?，F(xiàn)代大型工廠多采用離心法，常用的離心分離機(jī)有如下 幾種：錐蘭式離心機(jī)；臥式活塞式離心機(jī)；水平

11、圓盤式過濾機(jī)。分離、過濾是由錐藍(lán)離心機(jī)分離，抽濾及板框壓濾三個(gè)工序構(gòu)成。 冷凍后的 鈦液經(jīng)錐藍(lán)離心機(jī)分離及抽濾池抽濾， 得到初步凈化的稀鈦液，最后將稀鈦液通 過板框壓濾，得到符合生產(chǎn)需要的清鈦液（TiOSQ、MgSO CaSO FeSQ、Al 2（SC4） 3等）。圖4.5.7和圖4.5.8分別是某鈦白粉廠的板框壓濾機(jī)和鈦液儲(chǔ)槽。卜圖4.5.7板框壓濾機(jī)圖4.5.8清鈦液槽冷凍后鈦液的質(zhì)量指標(biāo)如表4.5.5所示。表4.5.5冷凍鈦液質(zhì)量指標(biāo)名稱-顏料級(jí)-非顏料級(jí)加壓水解常壓水解總 TiO2含量/ (g/l)150-180150-180120-130F值1.8-2.11.75-1.91.7-1.

12、9三價(jià)鈦含量/ (g/l)2.0-5.01.0-3.01.5-3穩(wěn)定性仝350仝300仝300鐵鈦比0.2-0.250.28-0.33(9)鈦液濃縮鈦液濃縮采用連續(xù)式薄膜蒸發(fā)器，在減壓真空的條件下蒸發(fā)掉鈦液中的水份，以符合水解工序的需要。實(shí)踐證明，只有鈦液的TiO2含量在200g/l以上時(shí)，才能制造出具有優(yōu)越顏料性能的鈦白。未經(jīng)濃縮的稀鈦液是不能生產(chǎn)顏料級(jí)鈦白粉的， 因?yàn)橛孟♀佉核獬鰜淼钠?鈦酸顆粒粗，產(chǎn)品的消色力、 底層色相差、吸油量高，另外根據(jù)水解工藝的不同， 為了控制一定的水解速率，也需要把鈦液濃縮到一定的濃度后使用。鈦液中的溶質(zhì)是硫酸氧鈦、硫酸鈦、硫酸亞鐵等，溶劑主要是水，一般可以通過加熱使水分蒸發(fā)而濃