硫酸法钛白生产中钛液的制备---乘钒钛文化之风创钒钛经济之业

1、硫酸法钛白生产中钛液的制备创钒钛经济之业乘钒钛文化之风原创邹建新等硫酸法钛白生产中钛液的制备(1) 原矿准备按照酸解的工艺要求，用雷蒙磨(球蘑机、风扫磨)磨矿，将钛精矿粉碎至定的粒度。325目筛余W 1.5%，增加反应接触面，使酸解反应能够正常进行。雷蒙磨结构如图4.5.4所示。图4.5.5是某钛白粉厂酸解工序的球蘑机。J图4.5.4雷蒙磨结构示意图图4.5.5 球蘑机1-磨环；2-旋辊；3-主轴；4-支架；5-外壳；6-分级器钛铁矿选择时要注意如下几点: 二氧化钛的品位高低是选择钛铁矿时首先要考虑到的因素，它直接影响工 厂的收率和成本。一般矿中的 TiO2二氧化钛含量应不低于47% 二氧化钛

2、的品位高低， 主要涉及经济和消耗定额而钛铁矿中 FeO/Fe2O3 的 比值大小直接影响酸解的操作和安全。控制钛铁矿中有害杂质的含量是提高产品质量 （白度、消色力）的关键因 素之一。 AI 2O3,SiO2,S,P 等非金属杂质虽然对产品的白度没有多大的影响， 但是它 们在酸解时（特别是MgO CaO会形成胶体，严重影响钛液的沉降和净化效果。为了能生产出高质量的钛白粉，钛铁矿中的杂质含量最好不要超过以下范 围。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%,金红石 0.3 MP

3、a5.18酸矿混合压空压力0.06-0.08MPa5.19主反应压空压力0.04-0.06MPa5.20浸取压空压力0.08-0.10 MPa5.22蒸汽压力0.40-0.60MPa5.23小度水加量3-5m35.24放料体积23.5-24.5 m 3准备工作6.1检查矿粉贮斗、阀门及管路6.2检查硫酸系统阀门、仪表、管路6.3了解硫酸质量、数量、矿粉质量及废酸、小度水的情况6.4备好铁粉、三氧化二锑、消泡剂，检查吊车是否完好6.5检查酸解锅内衬、空气分布板、压空、蒸汽、管路、阀门、?仪表是否正常，再检查尾气处理系统是否可用6.6了解空压机运转情况操作过程7.1通知罐区将酸送入计量罐中，开酸解

4、锅进酸阀门，开搅拌和烟囱，启动酸泵，将酸送入酸解锅，进完酸后,关进酸阀门7.2加入三氧化二锑7.3通知原矿岗位送矿，送完矿后，继续搅拌30分钟7.4调整压空压力后加入计量的废酸，引发主反应7.5到反应有剧烈振动时，启动尾气处理系统，主反应结束后,关闭尾气处理系统7.6主反应结束后，继续吹压空10分钟，然后关闭压空，至成熟完之前，通压空10分钟7.7依次加入废酸、水、小度水浸取固相物，控制好加水速度，使整个浸取时间为40-5min，完后钛液温度为65-75 C,玻美为39-42Be，浸取时需控制好浸取体积7.8浸取完后，调大压空压力，每隔 1h测一次钛液温度、玻美，如温度过低，则通入蒸汽，保持温

5、度为65-75 C,玻美50Be则加入小度水或水将玻美调至48-49Be7.9在放料前 40-50min或钛液波美达到47-47.5Be?时控制钛液温度 60-65 C , 一次加入铁粉 200 25kg,铁粉充分还原后，开始通知沉降岗位放料7.10放料前取样化验，如总钛过高，可加入小度水或水进行调节，如F值低，可加入废酸或浓酸调节7.11放料前测钛液温度，将温度控制在所需范围内放料(7) 沉降沉降是借助于重力作用，向钛液中加入沉降剂(主要絮凝剂是改性聚丙烯酰 胺)，除去钛液中的不溶性杂质和胶体颗粒，使钛液初步净化。钛液中的胶体是在强酸性高离子浓度的溶液中形成的含量约占不溶性杂质 总量的20-

6、30 %,可加入带相反电荷一负电荷的溶胶，合并成较大的粒子，在重 力的作用下沉降。沉降的方法一般分间隙沉降和连续沉降。间隙沉降是在一个截面积较大、径高比较小的有耐酸衬里的沉淀罐中， 在沉 降剂的帮助下进行自然沉降，一般经过 6h即可将2/3的固体悬浮物沉降下来。连续沉降也是重力沉降的一种， 只不过是连续操作生产能力大。 连续沉降是 把待沉降的钛液与沉降剂一道连续加到增稠器 （或道尔型沉降器） 中，上层沉降 后的清液从溢流口连续排放， 沉降后的浓浆集于增稠器的底部， 依靠一台低速搅 拌机把泥浆从放料口连续排出。沉降剂：在没有沉降剂的帮助下， 仅靠重力自然沉降很难达到澄清钛液的目 的，添加一些高分

7、子絮凝剂或一些带负电荷的物质与带正电荷的胶体悬浮物进行 电中和使它的电位降低到零而发生聚沉。常用的沉降剂有：有机絮凝剂，目前聚丙烯酰胺（PAM改性后的氨甲基化 聚丙烯酰胺（AMPAM是钛白粉行业广泛使用的一种有机高分子絮凝剂；）无机凝 聚剂（SbQ-FeS）是一种经典的凝聚剂，它不增加钛液的粘度、不会造成过滤困 难、能够凝聚较小的胶体颗粒， 但沉降时间较长， 对稍大的固体悬浮颗粒凝聚效 果不如AMPAMf。沉降后钛液的化学组成范围一般如下：氧化钛含量 TiO2120150g/L酸度系数（ F 值）1.7-2.0三价钛（以 TiO2 计）1.0-5.0g/l沉淀罐中的残渣主要是脉石、 金红石、未

8、酸解或未酸解完全的钛铁矿 , 沉淀残渣的处理， 在整个生产工艺中虽然并不重要， 但对提高钛液的收率来讲是不可 缺少的工序。8）结晶冷冻结晶在冷冻锅中进行，主要利用硫酸亚铁的溶解度随着钛液温度降低而降低的性质。用冷冻盐水带走钛液热量，使其降至适当的温度，从而使大量的硫酸亚铁结晶析出。结晶的原理:在经沉降所得到的热钛液中，各种硫酸盐和磷酸盐的溶解度是不同的而且与温度有关。FeSQ的溶解度与温度的关系见表4.5.4。表 4.5.4 FeS0 4 的溶解度（TiO 2=120g/l,有效酸=240g/l）温度，C3020151050-2-6FeSQ，g/l24019013011795795938经过沉

9、降除去绝大部分不溶性残渣的钛液中，含有大量的可溶性铁盐硫酸亚铁。钛液净化的第二步是通过结晶的办法，把钛液中可溶性铁盐以FeS（r7H2Q的形式结晶出来。工业生产中主要采用冷冻结晶的方法， 冷冻结晶是利用冷冻剂（冷冻水或氯化钙盐水）来降低温度，带走热量使硫酸亚铁达到过饱和后析出。 这种方法效率高、时间短，结晶效果主要取决于换热面积、冷冻剂的温度、搅拌和热交换器（冷冻盘管）材质的热传导率等。冷冻结晶一般在冷冻罐内进行，冷冻剂通过设置在冷冻罐内的盘管 （铅、铜或钛管）中循环，钛液在搅拌下与盘管进行热交换使温度不断降低。冷冻效率不仅仅取决于冷冻剂的温度和盘管的热交换面积，还与冷冻速率有关，冷冻速度太快

10、硫酸亚铁会很快地聚积在盘管的表面从而降低了传热效果。通常先把沉淀罐来的钛液（50 C左右）用自来水冷却至室温，然后再用冷冻水或氯化钙盐水继续冷冻至工艺需要的温度。经过结晶后钛液中的硫酸亚铁以 FeSO- 7H2O的形式存在，结晶颗粒较粗可以采用真空吸滤或离心分离的方法来实现。真空吸滤-这是一种古老、简单的方法至今仍有许多中小型硫酸法钛白粉厂在使用。离心分离-一般都是连续操作、自动化程度高、劳动强度低、设备占地面积小、能耗省，由于离心力大、硫酸亚铁含湿量低、洗涤用水少，没有真空吸滤 时所产生的大量小度水。现代大型工厂多采用离心法，常用的离心分离机有如下 几种：锥兰式离心机；卧式活塞式离心机；水平

11、圆盘式过滤机。分离、过滤是由锥蓝离心机分离，抽滤及板框压滤三个工序构成。 冷冻后的 钛液经锥蓝离心机分离及抽滤池抽滤， 得到初步净化的稀钛液，最后将稀钛液通 过板框压滤，得到符合生产需要的清钛液（TiOSQ、MgSO CaSO FeSQ、Al 2（SC4） 3等）。图4.5.7和图4.5.8分别是某钛白粉厂的板框压滤机和钛液储槽。卜图4.5.7板框压滤机图4.5.8清钛液槽冷冻后钛液的质量指标如表4.5.5所示。表4.5.5冷冻钛液质量指标名称-颜料级-非颜料级加压水解常压水解总 TiO2含量/ (g/l)150-180150-180120-130F值1.8-2.11.75-1.91.7-1.

12、9三价钛含量/ (g/l)2.0-5.01.0-3.01.5-3稳定性仝350仝300仝300铁钛比0.2-0.250.28-0.33(9)钛液浓缩钛液浓缩采用连续式薄膜蒸发器，在减压真空的条件下蒸发掉钛液中的水份，以符合水解工序的需要。实践证明，只有钛液的TiO2含量在200g/l以上时，才能制造出具有优越颜料性能的钛白。未经浓缩的稀钛液是不能生产颜料级钛白粉的， 因为用稀钛液水解出来的偏 钛酸颗粒粗，产品的消色力、 底层色相差、吸油量高，另外根据水解工艺的不同， 为了控制一定的水解速率，也需要把钛液浓缩到一定的浓度后使用。钛液中的溶质是硫酸氧钛、硫酸钛、硫酸亚铁等，溶剂主要是水，一般可以通过加热使水分蒸发而浓