鈦白粉酸解水解工段工序設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

此文檔為WORD格式，下載后您可任意編輯修改畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）鈦白粉酸解水解工段工序設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名日期指導(dǎo)教師簽名日期使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名日期第一章概論11設(shè)計(jì)的目的1鞏固和運(yùn)用所學(xué)的課程知識、理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)工藝觀點(diǎn)；訓(xùn)練、觀察、分析和解決工程實(shí)際問題及獨(dú)立工作能力。2掌握鈦白粉生產(chǎn)酸解工段的知識和技能，學(xué)習(xí)和操作控制與生產(chǎn)管理的有關(guān)知識。3畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科學(xué)校教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生開展科研，綜合運(yùn)用的所學(xué)知識和技能，提高分析和解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。12設(shè)計(jì)的實(shí)際意義通過畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)使學(xué)生獲得工程師所必須的初步的綜合訓(xùn)練，在不同的程度上提高調(diào)研，查閱文獻(xiàn)和收集資料的能力，分析和制定設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案的能力，設(shè)計(jì)，計(jì)算，繪圖和使用工具書的能力，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析和組織工作的能力，撰寫論文或說明書的能力等。13設(shè)計(jì)的課程本設(shè)計(jì)的課題為“年產(chǎn)1萬噸鈦白粉廠酸解水解工序的工藝設(shè)計(jì)”14設(shè)計(jì)依據(jù)1中鹽珠化鈦白粉廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；2硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝；3無機(jī)鹽工藝學(xué)鈦白粉章節(jié)；15設(shè)計(jì)方案及生產(chǎn)規(guī)模根據(jù)中鹽珠化鈦白粉廠已有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合所學(xué)工藝設(shè)計(jì)課程進(jìn)行初步設(shè)計(jì)1年生產(chǎn)力折算成100銳鈦型鈦白粉噸2年工作時(shí)間300天3日產(chǎn)量按100的鈦白粉計(jì)劃噸16設(shè)計(jì)任務(wù)1對生產(chǎn)鈦白粉的酸解工段提出流程設(shè)計(jì)2對生產(chǎn)鈦白粉的水解工段提出流程設(shè)計(jì)2對該工藝流程進(jìn)行物料衡算3對該工藝流程的主要設(shè)備提出設(shè)計(jì)和選型4繪制帶控制點(diǎn)的工藝流程圖第二章緒論21鈦白粉的發(fā)展簡史二氧化鈦俗稱鈦白，它不但物理性質(zhì)十分穩(wěn)定，而且還具有良好的光學(xué)、電學(xué)性能和卓越的顏料特性，是當(dāng)前一種最佳的白色顏料。它的一些其它特性也使它在現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代國和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。有關(guān)鈦白粉的制備和性能的研究，始于1824年，由于提取的困難和尋求適當(dāng)?shù)挠猛?，直?910年在鈦元素發(fā)現(xiàn)100年后，才分別由挪威的杰布森與法魯普，法國的羅西和美國的巴頓共同完成了用硫酸法及熔融法從鈦鐵礦中制備二氧化鈦的生產(chǎn)工藝研究。1916年在挪威的菲特烈斯得建成了世界上第一個(gè)年產(chǎn)1000噸含25的二氧化鈦的復(fù)合顏料廠。1918年美國的鈦顏料公司在尼亞加拉瀑布成功建廠，并于1919年開始生產(chǎn)二氧化鈦復(fù)合顏料。再此期間，由于一戰(zhàn)和當(dāng)時(shí)硫酸法工藝存在缺陷，使得二氧化鈦工業(yè)的發(fā)展速度非常緩慢。19211923年，法國的布盧姆菲爾德首創(chuàng)采用稀釋法晶種對鈦的硫酸鹽溶液水解制備水合二氧化鈦的工藝進(jìn)行了重大改革，由法國的塞恩茲公司于1923年采用并生產(chǎn)出含有9699的顏料鈦白。至于純的的生產(chǎn)，是由2TIO2TIO美國的國家鉛業(yè)公司在1925年完成的。1930麥克倫堡采用外加堿中和晶種，對硫酸鹽水解法制備鈦白的工藝作了又一次改革，接著硫酸法的工藝從各方面得到不少改進(jìn)，更趨完善，促使鈦白粉的成本不斷降低而產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了其它白色顏料，至1951年加拿大魅北克鐵鈦公司開始認(rèn)高品位高鈦渣為硫酸法鈦白的顏料，為鈦白生產(chǎn)減少了廢副產(chǎn)品，并提供了新的原料路線。鈦白粉的初始生產(chǎn)幾乎都是銳鈦型的，金紅石型被認(rèn)為難以人工制造。19301937年，在捷克用晶種法水解鈦的硫酸鹽溶液及四氯化鈦加熱的加熱方法首先制出了金紅石型鈦白粉，從1941年起美國組織了金紅石型二氧化鈦工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，并向市場提供了產(chǎn)品。七十多年來，硫酸生產(chǎn)鈦白粉雖有成千上萬的專利和改進(jìn)，但其基本工藝仍未脫離1910年的雛形，鈦白生產(chǎn)的工藝流程長，操作要求精細(xì)，生產(chǎn)技術(shù)繁雜，幾乎要使用所有的化學(xué)單元設(shè)備，側(cè)線手段要求多，建廠投資也很高，這是由于鈦白粉的生產(chǎn)不僅要求化學(xué)純度高，而且尚須具有確定的晶型，化學(xué)性質(zhì)和其它應(yīng)用性能。上述特點(diǎn)使鈦白粉工業(yè)目前仍集中在少數(shù)工業(yè)技術(shù)先進(jìn)的國家內(nèi)生產(chǎn)，其規(guī)模多在210萬噸年之間。目前世界約有二十多個(gè)國家，五十多家公司，一百多家工廠生產(chǎn)鈦白粉。我國鈦白粉生產(chǎn)始于50年代，70年代初南京油脂化工廠利用化工部涂料工業(yè)的研究所的技術(shù)，開始生產(chǎn)金紅石型的鈦白粉，為了綜合利用我國攀枝花的礬鈦磁鐵礦資源，1981年化工部涂料工業(yè)研究所與化工部第三設(shè)計(jì)院和現(xiàn)江蘇太白集團(tuán)合作，在該廠進(jìn)行的認(rèn)攀礦為原料生產(chǎn)500噸涂料用金紅石型硫酸法鈦白粉中間試驗(yàn)，獲得了用攀礦生產(chǎn)涂料用金紅石型鈦白粉的技術(shù)基礎(chǔ)。自70年代開放以來，鈦白粉行業(yè)與國外同行接觸頻繁，發(fā)現(xiàn)我國鈦白粉生產(chǎn)與國外差距很大。因此引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)以加快提高我國鈦白粉生產(chǎn)工業(yè)水平，到80年代初，全國約有30多家鈦白粉生產(chǎn)單位。22世界鈦白粉的發(fā)展?fàn)顩r及產(chǎn)品設(shè)計(jì)意義1世界鈦白粉的發(fā)展?fàn)顩r及產(chǎn)品設(shè)計(jì)意義二氧化鈦或稱鈦白粉廣泛用于各類結(jié)構(gòu)表面涂料、紙張涂層和填料、塑料及彈性體，其它用途還包括陶瓷、玻璃、催化劑、涂布織物、印刷油墨、屋頂鋪粒和焊劑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年全球二氧化鈦需求達(dá)460萬噸，其中涂料行業(yè)占58、塑料行業(yè)占23、造紙10、其他9。鈦白粉既可用鈦鐵礦、金紅石制取，也可用鈦渣制取。鈦白粉生產(chǎn)工藝有兩種即硫酸鹽工藝和氯化物工藝,硫酸鹽法的技術(shù)比氯。化物法簡單，可以用品位低和比較便宜的礦物。目前世界上約有47產(chǎn)能采用硫酸鹽工藝，53產(chǎn)能為氯化物工藝。世界上第二大鈦白粉生產(chǎn)商美國千禧化學(xué)公司日前表示，未來幾年全球鈦白粉需求增速將超過產(chǎn)能增長速度，從而推動(dòng)鈦白粉裝置開工率升高，預(yù)計(jì)2010年2011年世界鈦白粉開工率達(dá)到90左右。萊昂德爾化學(xué)公司無機(jī)化學(xué)品副總裁GARYCIANFICHI在巴塞羅那最近召開歐洲鈦白粉年會上表示，全球鈦白粉開工率已由2004年的90以上降低至目前的8788水平，預(yù)計(jì)未來市場將進(jìn)一步轉(zhuǎn)好，未來5年需求增速平均為28年，而供應(yīng)增速僅為19年。目前世界鈦白粉產(chǎn)能已由2005年的400萬噸年增加至530萬噸年，且主要集中在中國，據(jù)估計(jì)中國鈦白粉產(chǎn)能已達(dá)75萬噸年。新增產(chǎn)能很少，主要有萊昂德爾公司的投資2000萬美元的法國THANN超細(xì)鈦白粉項(xiàng)目，TRONOX和KUMBARESOURCES公司5050比例的合資公司TIWEST計(jì)劃投資35004500萬美元對位于澳大利亞KWINANA生產(chǎn)廠擴(kuò)能45萬噸年，計(jì)劃2009年之前完工。亨茲曼化學(xué)公司目前正在對英國GREATHAM投資8000萬美元新建一座5萬噸年鈦白粉廠，將采用ICON技術(shù)。杜邦公司已經(jīng)與中國方面簽訂協(xié)議，在2010年之前在中國東營建設(shè)一座20萬噸年新廠。鈦白粉是目前最佳的、無可替代的白色無機(jī)化工顏料。由于工業(yè)化國家與發(fā)展中國家的差距,鈦白粉的主要生產(chǎn)商均集中在歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū),近80的生產(chǎn)能力和市場占有量為不到10家的生產(chǎn)商所壟斷杜邦、美利聯(lián)、科美基、亨茲曼、克洛朗斯、石原、克米娜、撒其賓。2002年全球鈦白粉生產(chǎn)能力約460萬噸,市場價(jià)值約100億美元。23廠址選擇的原則由于硫酸法生產(chǎn)鈦白粉所生產(chǎn)的廢水、廢氣、廢渣對環(huán)境污染嚴(yán)重，且需水、礦量大，在廠址選擇是應(yīng)遵循以下原則1廠址應(yīng)選在原料，燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)，并在存儲，機(jī)修，公用工程和生活設(shè)施等方面具有良好協(xié)作條件的地區(qū)。2廠址應(yīng)靠近水量充足和水質(zhì)良好礦水源區(qū)。3應(yīng)有便利礦交通條件，最好靠近鐵路和河流。4選廠址是注意當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境條件，并對提產(chǎn)后對環(huán)境可能造成的影響做出評估，生產(chǎn)去和居民區(qū)應(yīng)同時(shí)確定。5廠址不占或少占耕地，自然地形應(yīng)有利于廠房和管線的布置，交通聯(lián)系和場地排水。24鈦白粉廠設(shè)計(jì)以鈦鐵礦或富鈦料包括鈦渣，酸溶性鈦渣、天然和人造金紅石為原料，用硫酸法或氯化法生產(chǎn)鈦白粉的稀有金屬冶煉廠設(shè)計(jì)。241簡史硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的工廠設(shè)計(jì)，開始于20世紀(jì)30年代，到1950年只設(shè)計(jì)了3家鈦白粉廠。19501960年，新設(shè)計(jì)的硫酸法鈦白粉廠有20余家，總產(chǎn)量達(dá)到1204萬TA。用氯化法生產(chǎn)鈦白粉廠的建設(shè)始于1958年，其后，類似工廠相繼出現(xiàn)。到1985年，鈦白粉廠總生產(chǎn)能力約達(dá)300萬TA，其中硫酸法約占60，氯化法占40。中國從60年代開始，先后設(shè)計(jì)建成了30多個(gè)鈦?zhàn)苑蹚S，1989年開始設(shè)計(jì)年產(chǎn)15000T的鈦白粉廠。242車間組成與配置硫酸法鈦白粉廠的主要車間有酸解車間、水解車間、焙燒車間、后處理車間和綜合回收車間。氯化法鈦白粉廠有富鈦料車間多數(shù)廠家不設(shè)、富鈦料氯化車間、四氯化鈦精制車間、氧化車間和后處理車間。氯氣和硫酸貯庫要單獨(dú)布置，與生產(chǎn)廠房保持一定的距離，滿足安全技術(shù)規(guī)程的要求。氧化車間的尾部與氯化爐要靠近，防止氯氣循環(huán)過程堵塞。粗四氯化鈦除釩設(shè)施要靠近氯化廠房，便于釩渣返回處理。天然氣、燃料油和制氧站都要單獨(dú)布置在一個(gè)區(qū)域。后處理車間布置在廠區(qū)的上風(fēng)向，防止廢氣污染產(chǎn)品。副產(chǎn)品回收和“三廢”處理可以集中布置。243設(shè)計(jì)規(guī)模國外鈦白粉廠的設(shè)計(jì)規(guī)模多在年產(chǎn)30000T以上。20世紀(jì)80年代末，最大的達(dá)到年產(chǎn)288000T，只有日本等少數(shù)國家鈦白粉廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)1500020000T。中國硫酸法鈦白粉廠的設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)6000T。新建氯化法鈦白粉廠，一般年產(chǎn)15000T以上，并留有發(fā)展的余地。244產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)產(chǎn)品品種隨應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大逐步增多，國外鈦白粉產(chǎn)品有700多個(gè)牌號，其中應(yīng)用于涂料工業(yè)的約占一半。鈦白粉產(chǎn)品品種一般以通用型為主，銷量小的特殊品種為輔。為考慮多品種方案，設(shè)計(jì)應(yīng)留有余地。20世紀(jì)80年代末，歐洲、美洲、亞洲和太平洋地區(qū)鈦白粉的消費(fèi)分配率為涂料工業(yè)占5567；塑料工業(yè)占1416；造紙工業(yè)占620；橡膠工業(yè)占15；油墨、紡織、陶瓷和其他工業(yè)占815。產(chǎn)品按晶型分類，有金紅石型和銳鈦型兩種。金紅石型產(chǎn)品的產(chǎn)量約占70。中國鈦白粉產(chǎn)品的牌號，按顏料的晶型劃分銳鈦型二氧化鈦有BA0101和BA0102；金紅石型二氧化鈦為RA0103。1989年新設(shè)計(jì)的鈦白粉廠產(chǎn)品牌號又增加了CR500、CR501、CR502、CR530和CR520等C代表中國，R代表金紅石型。25二氧化鈦的性質(zhì)251物理性質(zhì)是一種白色粉末，在自然界中有三中結(jié)晶形態(tài)板鈦型、銳鈦型、金2TIO紅石型；但在工業(yè)制品中只有銳鈦型（A）和金紅石型（R）兩種。在這三種晶型中，板鈦型最不穩(wěn)定，加溫到650時(shí)即直接轉(zhuǎn)換為金紅石型。銳鈦型較為穩(wěn)定，但在高溫下也會轉(zhuǎn)變金紅石型，金紅石型最穩(wěn)定，它不會再轉(zhuǎn)化，晶體結(jié)構(gòu)也最致密，因此它的硬度、比重、介電常數(shù)、折光指數(shù)等也是最高的。折光指數(shù)SIN/顏料作為一種白色的顏料，指的是它的白度。遮蓋力指顏料能遮蓋被涂物體表面底色的能力。耐侯力指顏料在日光的曝曬下，能抵抗大氣的作用，避免發(fā)生色變、失光和粉化的能力。消色力指一種顏料和另一種顏料混合后，能保持原有顏色，消除另一種顏色的能力。著色力指一種顏料和另一種顏料混合后，能使混合物是它本身的顏色的能力。吸油量指100G的顏料完全濕潤時(shí)，所需的用油的最低克數(shù)252化學(xué)性質(zhì)鈦白粉學(xué)名二氧化鈦，是一種多晶型化合物。二氧化鈦是一種無毒的生理惰性物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，在常溫下幾乎不與其它物質(zhì)反應(yīng)，分子式為，分子量為7992TIO不溶于水，有機(jī)酸和弱無機(jī)酸，能溶于氫氟酸生成氟鈦酸2262TIO6HFTIO在長時(shí)間煮沸的情況下，溶于濃硫酸，生成硫酸鈦和硫酸氧鈦，反應(yīng)式如下24424TISTISOHOH其溶解速度常和生產(chǎn)時(shí)的煅燒溫度有關(guān)，一般煅燒溫度越高則溶解速2IO度越慢。為了加速溶解可在硫酸中加硫酸銨、堿金屬的硫酸鹽或過氧化氫。與酸式硫酸鹽（如）或焦硫酸鹽（如焦硫酸鉀）共熔，即轉(zhuǎn)變?yōu)?TIO4KS可溶性的硫酸氧鈦244242TIOHTISOKH能微溶于堿，與強(qiáng)堿或堿金屬硫酸鹽熔融，可轉(zhuǎn)化為可溶于酸的鈦酸鹽2TIO2424TINATI2342TIONACTIOC在高溫下，如有還原劑存在，鈦白粉能被氯氣氯化成4ICL224ICLI鈦白粉在高溫下可被氫、鈉、鎂、鋁、鋅、鈣及某些變價(jià)的元素的化合物還原成低價(jià)鈦的化合物，但很難還原成金屬鈦253二氧化鈦的用途1冶金鈦基合金的特點(diǎn)是耐高溫、耐腐蝕、比重輕、機(jī)械強(qiáng)度高，因而在國防工業(yè)中廣泛用作制造飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、和人造衛(wèi)星的材料。這種耐高溫的合金可以利用經(jīng)過還原反應(yīng)來制備，但也可以用海綿鈦（金屬鈦）來2TIO煉制，因此這方面需要也日趨減少。2涂料涂料是一種由有機(jī)物或其它介質(zhì)組織的粘稠懸浮液，它涂布在物體表面后會干燥固化而形成一層堅(jiān)韌的涂膜，對物體起防護(hù)和裝飾的作用。為了美觀，常加入不同色澤的顏料。由于是一種最佳的白色顏料，因此適2TIO用于制造各種白色或淺色的顏料，世界上鈦白粉的消耗量有60以上是用于制造各種涂料。3制造玻璃二氧化鈦本身是一種氧化劑，更是一種很好的紫外線吸收劑，和CEO配合使用，產(chǎn)生多種美麗顏色。4電子陶瓷的介電常數(shù)很高，因此已成為各種電子陶瓷的重要原料2TIO之一。它的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，由于某些雜質(zhì)對鈦白粉的介電常數(shù)影響很大，因此要控制鐵、鋁、銻、鉀、鈉、鈣、鎂、硅、硫、磷等雜質(zhì)的含量，還要控制它的表面積、比重、細(xì)度。5電焊條是電焊條外層藥皮的主要成分，它的主要作用是穩(wěn)定電弧2TIO不使其發(fā)生爆濺，同時(shí)由于這種溶渣的熔點(diǎn)較低，使溶渣黏度降低，從而降低焊條上的金屬溶滴的表面張力，使焊縫更為緊密。其次，溶渣覆蓋在焊接表面可形成保護(hù)膜，使空氣隔絕，防止了金屬的高溫氧化。最后，它還能使焊縫容易脫渣。6用于提高HTV硅橡膠的熱穩(wěn)定性由于能有效地吸收紫外光，TITANIUMDIOXIDEP25也用在化妝品工業(yè)中。而且它在催化領(lǐng)域中也有不同的用途。納米涂料中起光催化作用，會吸收紫外線達(dá)到殺菌、分解游離分子效果。提供特殊顏料隨角度變色的光學(xué)效果。廣泛用于納米抗菌涂料、化妝品防曬油、HTV硅橡膠的熱穩(wěn)定劑、空氣凈化器及有機(jī)廢水處理等用途。7硬質(zhì)合金在高溫高壓下能與碳、氮、硼生成一系列硬度很高的化2TIO合物，這些化合物常常和碳化鎢等組成各種硬質(zhì)合金，用來制造高速切削工具的頭和拉絲模子等，對于這類用途對的純度要求也比較高。2TIO8其它鈦白粉廣泛用作塑料、橡膠和紙張的填充劑。在香皂、香粉、香脂、手膏等化妝品中用作白色填料。它可以制造含鈦的各種玻璃，在皮草和制藥工業(yè)中用作著色劑。制造電子計(jì)算機(jī)的記錄紙時(shí)也少不了它，還可以用來制造人工寶石。晶體的一些物理常數(shù)表1晶體的一些物理常數(shù)CRYSTALSOMEPHYSICALCONSTANTS晶系晶型莫氏硬度比重平均介電常數(shù)熔點(diǎn)折光指數(shù)板鈦型斜方板型412423銳鈦型正方錐型5560383978255金紅石型正方針型70754243173180185271第三章工藝敘述31鈦白粉的生產(chǎn)工藝流程TIO2原料用硫酸酸解；沉降，將可溶性硫酸氧鈦從固體雜質(zhì)中分離出來；水解硫酸氧鈦形成不溶水解產(chǎn)物或稱偏鈦酸；煅燒除去水分，生成干燥的純TI02。若采用的最初原料配料的鐵含量高或鈦含量較低時(shí)，則要在凈化和水解之間增加去除和回收FES047H20和濃縮鈦液工藝步驟。1酸解經(jīng)研磨、干燥的鈦鐵礦（含4260的TIO2）和或酸溶性鈦渣TIO2含量72一78）一般在鉛襯反應(yīng)器中用濃硫酸在150180的溫度下酸解。為便于酸解，原料通常要磨到200目左右。需要指出的是，白鈦石、人造金紅石和金紅石不溶解于硫酸，因此不能用硫酸法鈦白的生產(chǎn)方法。酸一料混合物一般用空氣進(jìn)行氣流攪拌并通過吹人蒸汽加熱。大多數(shù)生產(chǎn)廠使用濃度為8592的硫酸，劇烈的放熱反應(yīng)在160左右就開始了。而某些廠則先進(jìn)行酸礦預(yù)混物料，這樣有助于緩和劇烈的反應(yīng)。鈦鐵礦中的鐵含量越高TIO2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，酸中的H2S04一般為9192。為了獲得平緩的反應(yīng)，不需用比此更濃的硫酸。之后，鈦液被逐漸稀釋，首先用酸，然后用水。無論酸的濃度如何，反應(yīng)固相物的形態(tài)都是疏松的多孔餅，其主要組成是FE2S043和TIOS04（硫酸氧鈦）。由于原料中存在的釩、鉻和其他金屬要在硫酸中分解，因此多孔餅中也含有這類金屬硫酸鹽。酸解反應(yīng)通常用能裝3040T反應(yīng)物的酸解罐進(jìn)行間歇式操作。劇烈的放熱反應(yīng)一般持續(xù)約30MIN，然后將多孔餅固相物冷卻3H左右。硫酸法產(chǎn)生的空氣污染大部分來自于酸解。反應(yīng)中，大量硫氧化物、酸霧和夾帶的未反應(yīng)原料粒子在很短時(shí)間內(nèi)釋放出來。這些放散物被暫時(shí)收集到氣體洗滌塔和固體物質(zhì)除塵系統(tǒng)中。有些工廠，如美禮聯(lián)在薩爾瓦多（巴西）、亨茲曼在蒂魯卡?。R來西亞）的工廠和鈦工業(yè)公司在宇部（日本）的工廠以及韓口公司（韓國）為便于更好地控制反應(yīng)和降低硫氧化物的釋放，采用了連續(xù)酸解工藝。接下來是用水和或稀硫酸將硫酸鹽多孔餅浸出。這種餅的分解和三價(jià)鐵二價(jià)鐵的還原通常要進(jìn)行1112H，使在酸解罐處的總反應(yīng)時(shí)間達(dá)1415H如果以鈦鐵礦為原料，鈦液要用鐵屑處理將三價(jià)鐵FE3）還原成二價(jià)鐵FE2）。如果以鈦渣為基本原料，由于只有FE2，故省掉這一步工序。還原持續(xù)到產(chǎn)生一些三價(jià)鈦（TI3）為止，目的是使所有的鐵在隨后各步驟中都保持二價(jià)形式。通常指標(biāo)為2的TI3就行了，大部分鈦以四價(jià)（TI4）形式存在。正如連續(xù)酸解一樣，還原也可采用連續(xù)方式進(jìn)行。如果讓FE3進(jìn)人水解階段，它們將吸附在TIO2粒子表面，造成最終鈦白粉產(chǎn)品白度指標(biāo)低。因此，在整個(gè)工藝過程中使鐵保持二價(jià)形態(tài)至關(guān)重要。2澄清沉降冷卻酸解液、固體惰性物質(zhì)和未反應(yīng)的原料殘余物溶液從酸解罐的底部全部排放到寬底的低位沉淀池沉降池中。此處是將由鈦礦雜質(zhì)形成的可溶性殘余物去掉。這些殘余物可能包括硅石、鋯石硫酸鋯、白鈦石和或金紅石。加人酪蛋白、淀粉或其他有機(jī)絮凝劑，液體便通過簡單的重力分離沉淀在沉降池中。可溶性殘余物的沉降可以在此階段輔以硫化銻SBS3沉淀的形式進(jìn)行。為此，需在酸解階段將氧化銻加人到最初的原料中，沉降時(shí)加人硫化鈉以沉淀SBS3。用旋轉(zhuǎn)耙從沉降池中將固體物質(zhì)去除。通常，在沉降池底部有一集中排放點(diǎn)。固體物質(zhì)排除后，先用廢酸洗滌以回收未反應(yīng)的原料，然后用水洗掉殘留酸。沉降后的鈦液通過精濾除掉細(xì)小的殘余粒子。這些精濾濾渣與從沉降池中收集的其他固體物合在一起送往許可的堆放場。整個(gè)沉降過程大約8H。3綠礬回收鈦液冷卻至10左右，以便以“綠礬”的形式析出大部分的鐵。綠礬主要是FES047H20,混雜有鉻、釩、錳和其他金屬硫酸鹽。這些金屬是最初的原料夾帶的。剩余的FE2仍留在鈦液中。綠礬可以以紅泥漿的形式濾掉。處置綠礬是硫酸法工藝的主要問題之一。在現(xiàn)代化的硫酸法工廠中，綠礬用專門的真空冷凍結(jié)晶系統(tǒng)去除，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為能生成很大的FES047H20晶體，而鉻、釩雜質(zhì)含量最少。大晶體便于處理和儲存，這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)鈦白生產(chǎn)商將回收的綠礬加工成副產(chǎn)品銷售，如用做土壤調(diào)節(jié)劑或水處理劑。如果只用鈦渣作原料，此階段沒有大量的鐵析出。這樣，鈦白粉生產(chǎn)商就避免了隨之而來的綠礬處理問題。FESO4TI02的臨界比值是710。如果鈦液的FESO4含量很高，則在此階段必須除去綠礬。但如果比值小于07,則沒有必要除綠礬。綠礬除去后，余下的鈦液通常通過真空蒸發(fā)濃縮到25攝氏度時(shí)167的相對密度。此步之后，如果原料是鈦鐵礦，鈦液的TI02含量為230GL。如果原料是鈦渣，則TIO2含量為250GL。盡管經(jīng)過了析出綠礬除鐵，但通過鈦鐵礦獲取的鈦液中的鐵含量仍高于鈦渣鈦液。4水解水解工序是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)非常關(guān)鍵的一步。這一步將可溶性硫酸氧鈦在90時(shí)水解成不溶于水的水合TI02沉淀物，或稱偏鈦酸。要獲得所需粒度的高質(zhì)量水解產(chǎn)物，必需嚴(yán)格控制諸如加熱速度、鈦液的FE2和TI4含量以及其他因素等條件。如前所述，避免出現(xiàn)FE3是此環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。為控制水解速度、水解物的過濾洗滌性能和最終產(chǎn)品的細(xì)度及質(zhì)量指標(biāo)，需要在水解時(shí)加人晶種。晶種的加人方式有兩種自身晶種（BLUMENFELD法，1928年）和外加晶種MECKLENBURG法，1930年）。兩種方式均能生產(chǎn)出同樣質(zhì)量的產(chǎn)品。自身晶種是在水解時(shí)利用預(yù)先加人的水解鈦液和水所產(chǎn)生的晶種進(jìn)行水解工藝，不用另外制備晶種。外加晶種顧名思義是向鈦液加人經(jīng)另外制備的金紅石或銳鈦型晶種，用以控制水解速度和鈦白粉產(chǎn)品的最終晶體類型。為此目的的金紅石晶種是用偏鐵酸鹽酸或純TICL4制備，而銳鈦型晶種是用偏鈦酸、氫氧化鈉或向鈦液加人水或酸產(chǎn)生的。撇開所加的晶種，從硫酸氧鈦溶液中沉淀出的TIO2為銳鈦型。不過，在此階段加人金紅石晶種是為了在煅燒時(shí)易于使偏鈦酸沉淀物轉(zhuǎn)化成的TI02為金紅石型。若采用銳鈦型或自身晶種，則在煅燒時(shí)要加人金紅石型煅燒晶種才有利于金紅石TI02的生成。偏鈦酸的沉淀是通過幾小時(shí)的鈦液沸騰達(dá)到的。在沉淀快結(jié)束時(shí)，有時(shí)要加人一定的水以提高水解率。但是，加人的水過量則會破壞TI02沉淀物的質(zhì)量，整個(gè)水解沉淀過程需要35H。水解沉淀物漿料經(jīng)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，大約78的S03緊緊吸附在漿料中，無法洗掉。事實(shí)上，要經(jīng)歷過濾和洗滌，才能將偏鈦酸沉淀分離出來。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的大部分廢酸由此產(chǎn)生。第一次過濾中的濾液（稱為“濃廢酸”）一般含H2SO42224。通常每生產(chǎn)IT成品鈦白粉要產(chǎn)生8L0T“濃廢酸”。如果以鈦渣為原料，這種酸仍含有分解的硫酸亞鐵，同時(shí)還含有大量的硫酸鋁和硫酸鎂。而之后的洗滌和過濾產(chǎn)生的酸廢物（稱為“稀廢酸”），所含H2SO4低于05。根據(jù)水洗和過濾環(huán)節(jié)的數(shù)量，每生產(chǎn)IT成品鈦白粉產(chǎn)生的稀酸可達(dá)60T為控制粒度生長，需向偏鈦酸加入調(diào)節(jié)劑，如硫酸鉀、磷酸鉀和鋅。有時(shí)還需在此步驟中進(jìn)一步加人金紅石晶種以促進(jìn)煅燒時(shí)形成金紅石型TI02。最終用于煅燒的物料是水合TIO2漿料，固含量為35一50。5煅燒煅燒是在一個(gè)微傾的內(nèi)燃式回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行的。在重力作用下，水合TI02漿料在回轉(zhuǎn)窯中緩緩前移。煅燒溫度為9001250攝氏度。為了達(dá)到所需的鈦白粉類型，實(shí)際溫度需要按幾個(gè)等級嚴(yán)格控制。一般生產(chǎn)金紅石型鈦白粉所需的溫度要高一些。通過煅燒環(huán)節(jié)脫去水分和除去殘余的微量S03，同時(shí)還可以將銳鈦型轉(zhuǎn)變成金紅石型。煅燒還有助于增強(qiáng)最終鈦白粉產(chǎn)品的化學(xué)惰性和確定其粒度，盡管粒度的確定主要是在水解階段。通過過程取樣和對顏色、消色力及粒度的物理檢測可以對煅燒過程的嚴(yán)密控制起輔助作用。在煅燒階段，隨著S03和酸霧的排除，不可避免要夾帶一些細(xì)微的TIO2粒子，縷縷煙氣明顯可見。因此，工廠必須設(shè)有回收TI02粒子、除塵和除酸霧的裝置，以使煅燒尾氣不對環(huán)境造成危害。煅燒后，TI02經(jīng)研磨破碎燒結(jié)顆粒。其后，一些鈦白粉以未包膜TI02初品的形式出售用于搪瓷、焊條等需要初級產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。其主要而且是幾乎所有的鈦白粉廠均要進(jìn)行的表面處理，即后處理。不過，大多數(shù)生產(chǎn)商都是在同一現(xiàn)場進(jìn)行TI02的表面處理。僅有少部分廠家進(jìn)行異地后處理加工。32硫酸法生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉的工藝流程簡圖圖（一）硫酸法生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉的工藝流程簡圖33硫酸法與氯化法工藝路線比較1硫酸法生產(chǎn)鈦白粉優(yōu)點(diǎn)原料便宜，易得，產(chǎn)品成本低工藝技術(shù)成熟，操作易控制設(shè)備簡單，不需要特殊的耐腐蝕材料和復(fù)雜的控制系統(tǒng)缺點(diǎn)濕法生產(chǎn)蒸氣、水和能源消耗大排出的廢物多，污染嚴(yán)重，三廢處理費(fèi)用大生產(chǎn)流程大，工序多，設(shè)備龐雜間歇式操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大產(chǎn)品質(zhì)量稍差，經(jīng)濟(jì)效益較差2氯化法生產(chǎn)鈦白粉優(yōu)點(diǎn)干法生產(chǎn)，技術(shù)先進(jìn)，流程短，工序少易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化，勞動(dòng)效率高排出廢物少，可以循環(huán)利用，三廢少2CL產(chǎn)品消色雜質(zhì)少，粒徑均一，消色力大，分散性好，質(zhì)量好，能耗低，成本低，經(jīng)濟(jì)效益好缺點(diǎn)原料要求高且價(jià)高難得技術(shù)難度大要求在高溫下耐腐蝕的材料和設(shè)備，維修難22,CLTIO粒子較易堵塞設(shè)備，除疤痕問題難以解決2TIO操作需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)因國內(nèi)需求量及設(shè)備和技術(shù)水平的限制，國內(nèi)一般采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉34設(shè)計(jì)部分工藝簡介（酸解工段）1酸解流程簡圖圖2酸解流程簡圖圖3水解流程簡圖2酸解流程敘述鈦鐵礦經(jīng)粉碎使篩采02,將礦粉送入貯罐。將濃硫酸壓入酸解鍋中，開通閥攪拌硫酸，并投入氧化銻，再投入礦粉，加完以后關(guān)閉投料口，清理周圍礦粉，并通氣512分鐘。加入稀釋水，關(guān)閉鍋口進(jìn)料閥，并不斷攪拌直至反應(yīng)激烈，若硫酸含量高，加水溫度高，則需要加水通氣自然冷卻到規(guī)定室溫再投入礦粉。到反應(yīng)有劇烈振動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)廢氣回收泵，反應(yīng)后關(guān)閉廢氣回收泵，反應(yīng)結(jié)束后成熟。成熟后通氣，用廢酸水稀釋鈦液（或自來水）浸取固相物，控制浸取水溫接近工藝要求。固相物基本溶解后，加入鐵屑，調(diào)整通氣量，直至三價(jià)鈦合格。浸取還原后通知沉淀工段，打開放料閥放料。鈦液全部放完以后，用水沖洗酸解鍋，如有固相物料等臟物，則需要下鍋取出。放出物料到沉降槽沉降后取出中間層物料，進(jìn)行冷凍過濾，最后用板框壓濾，排除膠狀雜質(zhì)，送到濃縮工段。35酸解工段的基本原理1酸解工段的工藝原理32442423FETIOHSTIOFESHO為防止發(fā)生的反應(yīng)24加入FE34EE2酸解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)鈦鐵礦的主要化學(xué)成分是偏鈦酸亞鐵，這是一種弱酸弱堿鹽，能與強(qiáng)酸反應(yīng)，反應(yīng)基本上是不以逆的，并且能進(jìn)行的比較完全。參與的酸過量就可以生成可溶性的鈦鹽，包括和的鹽。礦中4TI2所含的某些礦的氧化物、硫化物、砷化物和磷酸鹽等也能被硫酸分解，我們可以利用溶解的特性，采用化學(xué)或物理手段有效的把鋅、錳、釩、鉻等元素與鈦分離，制得純凈的成品，酸解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，最高溫度可達(dá)250。采用的高沸點(diǎn)的硫酸沸點(diǎn)是338，才能適應(yīng)這一要求。酸解過程的主要化學(xué)反應(yīng)用下式來表示32442423FETIOHSTIOFESHO鈦鐵礦中鐵則按下列方程式進(jìn)行反應(yīng)2442FESE2323OHFOH從這些反應(yīng)式來看，反應(yīng)結(jié)果得到的硫酸鈦，硫酸氧鈦，硫酸亞鐵硫4TI4TIS4FESO酸鈦這四種物質(zhì)，硫酸氧鈦的生成，也可以認(rèn)為是硫酸鈦初步水解的產(chǎn)物。243FESO42424ISOHISO酸解后生成的硫酸鈦和硫酸氧鈦之間的比例隨酸解條件而定，從方程式中可以看42TIS4TI出，生成硫酸鈦每一份需要二份硫酸，而生成硫酸氧鈦每一份硫酸3鈦液的穩(wěn)定性穩(wěn)定性有稱穩(wěn)定度，酸解后的溶解是否能保持很久不發(fā)生早期水解析出膠質(zhì)顆粒，這個(gè)特性我們稱為溶解的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性越好，鈦液就能保持得很久，硫酸鈦液的穩(wěn)定性是每毫升鈦液用25蒸餾水稀釋到剛出現(xiàn)渾濁時(shí)，所需要的蒸餾水的毫升數(shù)表示。影響鈦液的穩(wěn)定性的因素有很多，主要有以下幾點(diǎn)鈦液的穩(wěn)定性與酸解時(shí)操作有關(guān)，尤其與硫酸的反應(yīng)濃度有關(guān)酸解操作時(shí)的加溫情況，硫酸濃度等都會影響鈦液的穩(wěn)定性，一般說加溫速度過慢（壓力低）或加溫溫度過低會使反應(yīng)不夠劇烈，這樣反應(yīng)初期生成的鈦化物就有早期水解的傾向，使鈦液的穩(wěn)定性降低，另外硫酸的反應(yīng)濃度不要過高，也不能過低。根據(jù)設(shè)備條件當(dāng)濃度95或85時(shí)，酸解后溶液的穩(wěn)定性都會變差。鈦液的穩(wěn)定性與浸取的操作有關(guān)一般認(rèn)為浸取時(shí)加浸取水的速度，酸解槽煙囪的抽動(dòng)等都會影響鈦液的穩(wěn)定性，加浸取水時(shí)太慢，浸取初期的溫度太高，則浸取液的穩(wěn)定性則會下降。鈦液的穩(wěn)定性與鈦液的F值有關(guān)有多量游離酸存在時(shí)，能防止早期的水解，所以F值越高，鈦液的穩(wěn)定性越好。鈦液的穩(wěn)定性與鈦液的保存溫度有關(guān)鈦液的溫度升高會促進(jìn)水解反應(yīng)的發(fā)生，因此，保存溫度長期大于或等于65時(shí)，穩(wěn)定性會大大下降。鈦液的穩(wěn)定性與鈦液含有關(guān)2TIO硫酸鈦液在稀釋時(shí)發(fā)生水解，因此含量較高的溶液不容易析出膠質(zhì)顆粒，穩(wěn)定性較好。2I鈦液的穩(wěn)定性與鈦液的存放時(shí)間有關(guān)硫酸鈦液有陳化傾向，陳化是指溶液變濁，因而存放時(shí)間越長，鈦液的穩(wěn)定性就越差36原料及產(chǎn)品的技術(shù)條件原料鈦鐵礦成分（攀礦）表2原料鈦鐵礦成分（攀礦）ILMENITERAWMATERIALSCOMPOSITIONPANMINE組分2TIOFE23EOMG2SIO23AL組成5034131112鈦白粉成品的質(zhì)量指標(biāo)表3鈦白粉成品的質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目一級合格白度（與稱樣比）不低于近似總鈦（不少于稱樣）9898消色力（不小于稱樣）10090吸油量G100G（不小于稱樣）262845MM篩條（不大于稱樣）0103水溶性鹽（不大于稱樣）0506水懸浮液PH值65856085105揮發(fā)水分（不大于稱樣）050537水解工段的基本原理圖3水解工段流程簡圖371水解流程敘述水解工序是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)非常關(guān)鍵的一步。這一步將可溶性硫酸氧鈦在90時(shí)水解成不溶于水的水合TI02沉淀物，或稱偏鈦酸。要獲得所需粒度的高質(zhì)量水解產(chǎn)物，必需嚴(yán)格控制諸如加熱速度、鈦液的FE2和TI4含量以及其他因素等條件。如前所述，避免出現(xiàn)FE3是此環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。為控制水解速度、水解物的過濾洗滌性能和最終產(chǎn)品的細(xì)度及質(zhì)量指標(biāo)，需要在水解時(shí)加人晶種。晶種的加人方式有兩種自身晶種（BLUMENFELD法，1928年）和外加晶種MECKLENBURG法，1930年）。兩種方式均能生產(chǎn)出同樣質(zhì)量的產(chǎn)品。自身晶種是在水解時(shí)利用預(yù)先加人的水解鈦液和水所產(chǎn)生的晶種進(jìn)行水解工藝，不用另外制備晶種。外加晶種顧名思義是向鈦液加人經(jīng)另外制備的金紅石或銳鈦型晶種，用以控制水解速度和鈦白粉產(chǎn)品的最終晶體類型。為此目的的金紅石晶種是用偏鐵酸鹽酸或純TICL4制備，而銳鈦型晶種是用偏鈦酸、氫氧化鈉或向鈦液加人水或酸產(chǎn)生的。撇開所加的晶種，從硫酸氧鈦溶液中沉淀出的TIO2為銳鈦型。不過，在此階段加人金紅石晶種是為了在煅燒時(shí)易于使偏鈦酸沉淀物轉(zhuǎn)化成的TI02為金紅石型。若采用銳鈦型或自身晶種，則在煅燒時(shí)要加人金紅石型煅燒晶種才有利于金紅石TI02的生成。偏鈦酸的沉淀是通過幾小時(shí)的鈦液沸騰達(dá)到的。在沉淀快結(jié)束時(shí)，有時(shí)要加人一定的水以提高水解率。但是，加人的水過量則會破壞TI02沉淀物的質(zhì)量，整個(gè)水解沉淀過程需要35H。水解沉淀物漿料經(jīng)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，大約78的S03緊緊吸附在漿料中，無法洗掉。事實(shí)上，要經(jīng)歷過濾和洗滌，才能將偏鈦酸沉淀分離出來。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的大部分廢酸由此產(chǎn)生。第一次過濾中的濾液（稱為“濃廢酸”）一般含H2SO42224。通常每生產(chǎn)IT成品鈦白粉要產(chǎn)生8L0T“濃廢酸”。如果以鈦渣為原料，這種酸仍含有分解的硫酸亞鐵，同時(shí)還含有大量的硫酸鋁和硫酸鎂。而之后的洗滌和過濾產(chǎn)生的酸廢物（稱為“稀廢酸”），所含H2SO4低于05。根據(jù)水洗和過濾環(huán)節(jié)的數(shù)量，每生產(chǎn)IT成品鈦白粉產(chǎn)生的稀酸可達(dá)60T為控制粒度生長，需向偏鈦酸加入調(diào)節(jié)劑，如硫酸鉀、磷酸鉀和鋅。有時(shí)還需在此步驟中進(jìn)一步加人金紅石晶種以促進(jìn)煅燒時(shí)形成金紅石型TI02。最終用于煅燒的物料是水合TIO2漿料，固含量為35一50。372鈦液的水解過程鈦液的水解屬鹽類水解,但又與一般鹽類的水解有所不同,它沒有一個(gè)固定的PH值,只要在稀釋或者加熱的條件下它即能水解而析出氫氧化鈦的水合物沉淀。在常溫下用水稀釋鈦液時(shí),析出膠體氫氧化鈦沉淀。其反應(yīng)方程式為TIOSO43H2O室溫強(qiáng)烈稀釋TIOH4H2SO4如果將鈦液加熱使其維持沸騰也會發(fā)生水解反應(yīng),生成白色偏鈦酸沉淀。這是硫酸法鈦白生產(chǎn)在工業(yè)上制取偏鈦酸的惟一方法。其反應(yīng)方程式為TIOSO42H2O沸騰H2TIO3H2SO4水解生成的偏鈦酸具有無定型結(jié)構(gòu)或者不明顯的微晶體結(jié)構(gòu),其直徑為3NM10NM,它們按一定的方向2030個(gè)配位成為膠粒。膠粒在硫酸鹽離子的作用下加速凝聚,構(gòu)成凝聚體偏鈦酸而沉析出來。凝聚體大小約為06M07M,是由約1000個(gè)60NM75NM的小微粒膠粒凝聚而成,每個(gè)微粒約含有20個(gè)2NM的微晶體,這是加到液中去的晶種。水解的過程可分為3個(gè)步驟1晶核的形成2晶體的成長與沉淀的形成3沉淀物的組成以及溶液的組成隨著水解作用的進(jìn)展而改變。水解在二氧化鈦生產(chǎn)中極為重要,水解的條件決定著微晶體、膠粒和粒子的大小,歸根到底也是決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。373影響水解質(zhì)量的因素分析從工業(yè)上對水解的要求及水解的過程可知,響水解質(zhì)量的主要因素有兩大類。一是來料鈦液的性質(zhì)和質(zhì)量,二是水解的操作過程。下面對兩大影響因素作具體的闡述。1、鈦液的性質(zhì)和組成對水解的影響11鈦液的穩(wěn)定性和澄清度在穩(wěn)定性差的鈦液中,水解前其本身已產(chǎn)生了某些膠性的結(jié)晶中心,水解時(shí)這些結(jié)晶中心起著不良作用,使得到的偏鈦酸粒子不均勻,并且容易附較多的雜質(zhì),不但使偏鈦酸的洗滌時(shí)間延長,且在煅燒時(shí)二氧化鈦的粒子容易燒結(jié),使最終產(chǎn)的白度、著色力和分散性能都會明顯下降。澄清度與穩(wěn)定性有密切關(guān)系。穩(wěn)定性差的鈦液,澄清度也不理想。如果是因過濾操作不當(dāng)而引起的澄清度不良,則會使鈦液含有不溶的固體懸浮雜質(zhì),即使其量很少也會降低產(chǎn)品的純度、白度和其他顏料性能。12鈦液的濃度水解鈦液的濃度對二氧化鈦成品的粒子和顏性能影響很大。根據(jù)不同生產(chǎn)工藝,在決定鈦液濃度指標(biāo)時(shí),既要滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求,也要考慮到水解操作的收率,以及水解和濃縮工序的經(jīng)濟(jì)合理性。當(dāng)水解鈦液濃度較低時(shí),隨著TIO2濃度的提高,最終產(chǎn)品的著色力也隨著提高。但是提高TIO2濃度會減慢水解速度,開始水解的時(shí)間也相對延長,水解率會下降,而當(dāng)TIO2濃度200GL時(shí),濃度的提高對產(chǎn)品著色力的影響已不顯著。13鐵鈦比在水解時(shí),鈦液中FESO4濃度的高低對水解反應(yīng)也有一定的影響。FESO4的存在能增加溶液的密度和粘度,提高總離子濃度。所以提高FESO4濃度,熱水解速度便減慢,水解率也會降低。14酸度系數(shù)F值在相同濃度的鈦液中,F值大則酸度也高,水解反應(yīng)便受到抑制,使水解速度變慢,水解率降低。但鈦液的F值過低,它的穩(wěn)定性便大大下降,有早期水解的危險(xiǎn)。15三價(jià)鈦的濃度鈦液中三價(jià)鈦離子的存在能防止亞鐵氧化生成高鐵,但三價(jià)鈦也不應(yīng)過多存在,首先它不發(fā)生水解留在母液中而降低回收率,并且它對熱水解還有抑制作用。16鈦液的雜質(zhì)含量除了FESO4外,鈦液中還有其他可溶性雜質(zhì)和不可溶于硫酸的雜質(zhì),固體雜質(zhì)可以通過過濾來除去。某些溶解的雜質(zhì)侵入偏鈦酸中會影響成品質(zhì)量,雜質(zhì)的含量是影響質(zhì)量的主要因素之一。2操作條件對水解的影響21晶種的活性和加入量晶種是以它規(guī)則的結(jié)晶中心來誘導(dǎo)水解進(jìn)行的,因此晶種的活性和數(shù)量都對熱水解有很大的影響。晶種的活性由制備條件而定,故操作時(shí)必須嚴(yán)格執(zhí)行條件。晶種量不單影響水解速度和水解收率,并對偏鈦酸粒子的大小也有影響。晶種加入量小于06時(shí),因晶種數(shù)量不足,著色力急劇下降。但當(dāng)晶種加入量大于3時(shí)著色力也開始緩慢下降。且二氧化鈦的平均粒度隨著晶種加入量的增加而有增大的趨勢。22水解時(shí)間水解時(shí)間的長短能決定水解過程進(jìn)行的完全程度。水解時(shí)間長,能提高水解率,但對偏鈦酸粒度的大小和均勻度有顯著的影響。隨著水解時(shí)間的延長,由于偏鈦酸粒度變粗,著色力有所下降。23水解三循環(huán)水解三循環(huán)是指加熱循環(huán)、攪拌循環(huán)和稀釋循環(huán)。在鈦液和晶種質(zhì)量良好的情況下,水解的操作就顯得十分重要了。水解必須在嚴(yán)格的工藝條件下進(jìn)行,其關(guān)鍵在于恰當(dāng)?shù)卣莆蘸眉訜嵫h(huán)、攪拌循環(huán)和稀釋循環(huán),這三個(gè)循環(huán)被稱為水解操作“三要素”。加熱循環(huán)、攪拌循環(huán)對水合TIO2的過濾性能和水洗四物料衡算質(zhì)量守恒定律即進(jìn)入一個(gè)系統(tǒng)的全部物料量必等于離開這個(gè)系統(tǒng)的全部物料量，再加上過程中損失量和在系統(tǒng)中積累量。依據(jù)質(zhì)量守恒定律，對研究系統(tǒng)作物料衡算，可用下式表示G進(jìn)G出G損G積式中G進(jìn)輸入物料量總和；G出離開物料量總和；G損總的損失量；G積系統(tǒng)中積累量。41計(jì)算依據(jù)1鈦鐵礦的組成（）2投料礦酸比約為1160（100）24HSO3氧化銻（98）加量約為礦粉量的0223SBO4鐵屑（85）加量為礦粉的55FE5硫化鐵（70）加量為礦粉的036硫酸濃度稀釋前925稀釋后887廢酸濃度100GT958固相物用廢酸用量為浸取水量的169酸解率9410水解率98510鐵液的質(zhì)量指標(biāo)濃度130GT含量為3GT穩(wěn)定性4002TIO3TI沉降凈化收率98511計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)以每噸100計(jì)2TIO12年操作日根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，鈦白粉的年生產(chǎn)能力為10000噸每年，開工因子生產(chǎn)裝置時(shí)間年自然時(shí)間，為了充分利用設(shè)備，開工因子應(yīng)取的較大，接近1，但又不能等于1，因?yàn)檫€要考慮到設(shè)備的檢修以及開停車等情況，開工因子一般取為0809，全年365天，則年生產(chǎn)300330天；因此除去季保養(yǎng)、月保養(yǎng)、修理、放假等總計(jì)65天，則年工作日為（36565）天300天，定晝夜生產(chǎn)為三班。13化合物分子量和元素原子量如下表4分子量和元素原子量2TIOI4TIS4IOH23TI243ISO24HNAO24S4FEO7994791599115997938399793991419151942各工序收率分配圖圖3各工序收率分配圖注1表示每噸成品需要處理的物料量（公斤）（以為準(zhǔn)）2TIO2表示每小時(shí)需要處理的物料量（公斤）（以為準(zhǔn)）3工序收率4工序累計(jì)收率43酸解水解物料衡算計(jì)算基準(zhǔn)（單位除標(biāo)注處，均以KGT計(jì)）2TIO日產(chǎn)100003003333噸每小時(shí)產(chǎn)3333100024138875KG1原料輔助材料消耗量A鈦鐵礦粉的用量1368502736KGT2TIOB氧化銻用量2736025472KGTC硫化鐵用量273603821KGT2ID鐵屑用量27365515048KGTTOE硫酸用量273616437760KGT2I2礦粉酸解理論計(jì)算A礦粉中與反應(yīng)2TIO4HS2442TIOHSTIOH1242736509791576KG/TTIOX153TIS122482/TIXHOB礦粉中與反應(yīng)FE42442FEHSOE24273697189KG/TTIOXHSO50E22426/TIXC與反應(yīng)23FEO24HS2324423FEOHSFEOH3242751971603KG/TTIOX5E322634284/TIXHO4719716095KGTOFESD為了保證鈦液中含量為3GT,需要加入的鐵屑與硫酸反應(yīng)時(shí)3TI因?yàn)樗峤饨『蟮拟佉后w積為2736509413098932/MTTI所以鈦液中的重量為（以計(jì)）3TI2TIO39892967KG由2與的關(guān)系IO243IS2967383927997128KG243TIS2442432OFEHSEOTISHO419873958KG/TIXI250ES46214/TTIOXF223783968KGHO因此鐵屑總用量為換算成85的鐵屑則用量為1499134210/TIXEKGT,鐵屑與礦粉的用量比為1499127365482TIO實(shí)際生產(chǎn)中鐵屑加量55是允許的E礦粉中與反應(yīng)2MNO4HS2442MNOHSNO52427361971356KG/TTIX0S52248/TIOXHOF礦粉中與反應(yīng)23AL423242423ALSALH624276197106KG/TTIOXHSO38L6224523/TIXG礦粉中的與硫酸反應(yīng)2SIO當(dāng)?shù)V粉中的以元素硅存在時(shí)，可以認(rèn)為是不參加反應(yīng)，但當(dāng)硅酸鹽存在時(shí)硅組成能參與酸解反應(yīng)，并生成帶正電的硅酸，本計(jì)算假定它不與硫酸反應(yīng)H與反應(yīng)23SB24H23242432SBOHSBOH824327609851697KG/TTIOX750H822242/TIXOI與反應(yīng)FES242442FESHOES9242736097860KG/TTIOX1593EO92273603482KG/TTIOXHS又與反應(yīng)243SBO2所以2432324BOSBHS9271056187KG/TTIOXH239S942340/TIXO由上述計(jì)算得的剩余用量為2H92925XHS綜合計(jì)算結(jié)果，酸解中硫酸理論需要量與反應(yīng)后的生成物組成如下24215768961375346704603508KG/TTIOXSO23240KG/TTIOTI24KG/TTIX218958938517/TIFESO24326/TIOXAL70KGTMN228918465213609845KG/TTIOXHO432/TIOSB3稀釋濃硫酸（925的硫酸）用廢酸水（95的硫酸）的量生產(chǎn)一噸鈦白粉需要100的硫酸437760KG，按酸解時(shí)配制的88的硫酸計(jì)為43760/84975GKG其中，2596HOGKG24HSOKG假設(shè)925硫酸用量為KGA95廢酸用量為KGBG92543760A5BG上兩式聯(lián)列方程組解得，8AGKG26971BGKG其中4351977A24HSO水3528632562BG24水244094酸解排出廢氣量參考國內(nèi)某廠生產(chǎn)測定數(shù)據(jù)，酸解主反應(yīng)時(shí)，每噸每分鐘排出56廢氣，其中含5003M2HO，76,1183/GMSO3/G2S3/GM酸解反應(yīng)與上述類似，當(dāng)投礦量為2736KG鍋，主反應(yīng)時(shí)間為10分鐘，則排出廢氣量為其中33227610516/QTTIO廢2325017608/HOGKGTTIO34S232168/OKTI考慮到酸解其它階段的排氣，假定主反應(yīng)排出的廢氣為總排出廢氣量的80所以每噸100排出的廢氣量為2TI21532690/80QKGTTIO廢其中227/HOGTI3415SK2286/0SOGTTIO將和換算成或的量，則排出的廢酸組成為3SO224HSO23229576180261809536/GKGTTIO242597/HSOKTI234G5酸解固相物的浸取由酸解反應(yīng)可知，進(jìn)酸解鍋的物料量（以生產(chǎn)一噸100的計(jì)）2TIO227364957160KG/TIG進(jìn)所以排出廢氣量為2242328974/HOSHSOQTTI廢所以固相物量為271609461/GKGTIO固進(jìn)廢由VDA固水其中V浸取后鈦液的體積98932/MTTIOD浸取后鈦液的比重1530KG所以29815306748390/GKGTI水其中廢酸水的用量參考國內(nèi)某廠經(jīng)驗(yàn)約為浸取水量的16，則加入的廢酸水的量為2/15/TTIO廢酸水其中24139853284HSOKG226/GTI因此自來水的量為28390183524715/KGTTIO自來水6固相物浸取后鈦液中雜質(zhì)的含量A已知酸解率為94即另有6的礦粉不酸解，并殘留在鈦液中122736146/WKGTTIOB礦粉中假定1不反應(yīng)，認(rèn)為全部殘留在鈦液