硫酸法鈦白粉生產工藝流程

鈦白粉是當前應用較多的白色無機化工顏料，廣泛用于涂料、塑料、紙張、油墨和化纖等領域。目前全球鈦白粉生產能力近600萬t/a， 市場價值約200億美元。

我國蘊藏著極其豐富的鈦礦資源，這給我國發(fā)展鈦白粉產業(yè)提供了雄厚的物質基礎，目前，我國已經超過美國成為世界第一鈦白粉生產大國。

目前，我國鈦白粉的生產主要采用硫酸法。

硫酸法鈦白粉制作流程詳解

1、酸解。

經研磨、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%。

酸解過程中需將三價鐵還原成二價鐵，三價鐵會吸附在二氧化鈦粒子表面，造成最終鈦白粉白度指標降低，因此，在整個工藝過程中使鐵保持二價形態(tài)至關重要。

硫酸法產生的空氣污染大部分來自于酸解。反應中，大量硫氧化物、酸霧和夾帶的未反應原料粒子在很短時間內釋放出來。

2、沉降精濾。

冷卻酸解液、固體惰性物質和未反應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、淀粉或其他有機絮凝劑，液體便通過簡單的重力分解沉淀在沉降池中。

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

3、水解。

將可溶性硫酸氧鈦在90℃時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量水解產物，必須嚴格控制諸如加熱速度、鈦液的二價鐵離子和四價鈦離子含量以及其他因素等。其中，避免出現(xiàn)三價鐵離子是此環(huán)節(jié)的關鍵。

為控制水解速度、水解物的過濾洗滌性能和最終產品的細度及質量指標，需要再水解時加入晶種。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利用預先加入的水解鈦液和水所產生的晶種進行水解工序，不用另外制備晶種。外加晶種是向鈦液加入經另外制備的金紅石或銳鈦型晶種。

水解沉淀物漿料經過濾、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，即通常所說的漂白。此步驟是硫酸法中產生廢酸的主要原因。

4、煅燒。

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

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

5、后處理。

后處理主要有濕磨、無機包膜、干燥、氣流磨及有機包膜和產品包裝等工序。

濕磨，將二氧化鈦顆粒在無機或有機分散劑的存在下進行濕磨，將二氧化鈦聚集粒子盡量磨細解聚，以利于進行無機包膜。濕磨設備主要采用介質磨，有機球磨、球磨機、砂磨機、重介質磨等。

無機包覆和干燥，經濕磨解聚后的二氧化鈦需要進行無機包膜，以屏蔽紫外光，提高鈦白粉的耐候性。常用的無機包膜劑有硅、鋁的氧化物及水和氫氧化物。近年來采用鋯進行混合包膜，達到高耐候、高光澤的效果。采用帶式干燥機、噴霧干燥機等進行干燥。

氣流粉碎與有機包膜。目前采用的粉碎機多數(shù)為扁平式氣流粉碎機，此過程中根據產品用途加入有機包膜劑。有機包膜劑一方面可以中和鈦白粉表面能，避免其重新團聚，起到助磨效果，另一方面改變鈦白粉的表面物理化學性能，提高其在涂料、塑料等物質的配伍性及相容性。有機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。