工艺介绍.ppt

攀钢集团重庆钛业有限公司
CHONGQING TITANIUM INDUSTRY OF PANGANG GROUP
二○一一年六月
钛白粉生产工艺
硫酸法钛白生产工艺
一、钛矿粉碎
将钛铁矿用雷蒙机或者风扫磨等粉碎成符合工艺要求的矿粉。
主要工艺参数和指标:筛余物
二、酸解和还原
用浓硫酸分解粉矿,制取可溶性的TiOSO4溶液。在酸解过程当中,矿粉中的各种杂质大部分也被分解,生成相应的可溶性硫酸盐,并在浸取时与钛的可溶性盐一起进入溶液当中,形成黑钛液。为了洗涤除铁,须用单质铁把钛液中的高价铁还原成亚铁,同时,为了避免亚铁的再一次氧化,还必须用过量的金属铁把定量的四价钛还原成三价钛。
(1)酸解反应化学方程式:
FeTiO3+3H2SO4→Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
FeTiO3+2H2SO4→TiOSO4+FeSO4+2H2O
若将TiO2视为钛铁矿的一个单独成份,上式可写为:
TiO2+2H2SO4→Ti(SO4)2+2H2O
TiO2+H2SO4→TiOSO4 +H2O+
钛铁矿中的铁则按下列方程式进行反应:
FeO+H2SO4→FeSO4+H2O+
Fe2O3+3H2SO4→Fe2(SO4)3+2H2O+
(2)还原反应化学方程式:
Fe+H2SO4→2H++FeSO4
2Fe3++Fe0→3Fe2+
2Ti4++Fe0→2Ti3 ++Fe2+
主要工艺参数和指标:酸矿比、反应酸浓度、主反应温度、熟化时间和温度、还原温度、酸解率、F值、铁钛比、TiO2含量、Ti3 +含量等
硫酸法钛白生产工艺
三、沉降
黑钛液(TiOSO4溶液)含有可溶性杂质和不溶性杂质。铁、钒、铬、锰等金属的硫酸盐为可溶性杂质,在结晶或水解、水洗的过程中除去。不溶性杂质中的大多数如未分解的钛矿、沙粒等靠重力的作用可以自然沉降除掉。不溶性杂质中的另一部分是硅和铝的胶体化合物,以及一些早期水解了的钛,虽然数量并不大,但具有很高的动力稳定性,需要另外加沉降剂,强化沉降澄清过程。
主要工艺参数和指标:残渣含量、 Ti3 +含量等
四、过滤
经过净化沉降后的泥渣中还含有大量的可溶性与不可溶性的钛,为保证收率,要用板框压滤机压滤回收其中的大部分可以溶解的钛,不溶性钛和其他的未溶解杂质作为废渣排掉。
主要工艺参数和指标: TiO2含量、残渣含量等
五、结晶/分离
黑钛液中含有大量的 Fe2+。因铁对钛白粉的颜色影响较大,所以须将其除去。FeSO4溶解度受溶液的温度影响很大。因此,在组成一定的钛液中,FeSO4的溶解度随温度的降低而降低。本工序通常通过真空结晶、冷冻结晶的方式生成FeSO4·7H2O。然后,通过圆盘过滤机或离心机进行固液分离,除去FeSO4·7H2O。
主要工艺参数和指标: TiO2含量、铁钛比等
硫酸法钛白生产工艺
六、精滤
沉降后的钛液中还有一些悬浮杂质,将会影响成品的色相。因此,必须进行精过滤。利用板框压滤机,并以木炭粉(或者硅藻土、珍珠岩)为助滤剂进行压滤,利用助滤剂的强吸附作用进一步除去钛液中的不溶性杂质,达到净化的目的。
主要工艺指标:残渣含量
七、浓缩
浓缩是为了将钛液的浓度提高到水解所要求的指标。钛液的沸点较高,已经高于钛液水解的临界温度。因此,钛液的浓缩必须在较低温度下进行。利用溶液在真空状态下沸点降低的原理,在低温下使钛液沸腾,将钛液中的水分蒸发掉,使精滤后的钛液浓度得以提高,以符合水解要求。
主要工艺指标: TiO2含量、 Ti3 +含量、铁钛比、F值、残渣含量等
硫酸法钛白生产工艺
八、水解
钛液的水解是二氧化钛从液相(钛液)重新转变为固相的过程。钛液具有普通离子溶液的性质,在PH值>。更重要的是,钛液具有胶体溶液的性质。在游离酸很高的情况下,使其维持沸腾状态也会发生水解反应,这是我们制取一定应用性能和制品性能的水合二氧化钛的依据。通过控制加热的速度,使钛液按照需要的水解速度发生水解反应,生成我们需要的水合二氧化钛粒子。、TiO(OH)2也称氢氧化钛或偏钛酸,是水解后的产物。水合二氧化钛的制造是硫酸法钛白粉生产工艺的核心部分,也是整个工艺控制最苛刻的地方之一。水解产物的质量好坏,不仅影响后工序的正常操作,而且直接影响最终产品的质量,如控制不好往往会造成无法补救的质量损失。在生产颜料级钛白粉时,对水解的要求,首先是水解产物必须是具有一定粒子大小、粒子分布均匀、易于过滤和洗涤的水合二氧化钛沉淀。
水解反应化学方程式:
沸腾
TiOSO4+2H2O TiO(OH)2↓+H2SO4
我公司采用自生晶种常压水解。有的厂家采用外加晶种微