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如何使用硫酸法来生产钛白粉?
作者: 进口颜料-精颜化工    日期: 2021-04-19 15:56    点击量:     文字大小:      
如何使用硫酸法来生产钛白粉?
 
钛白粉
 
钛白粉是一种白色无机颜料,无毒、不透明性、白度和光亮度都很好,它的分子式为二氧化钛TiO2是一种多晶化合物,它的质点呈现的排列非常的具有规则,带有格子构造。按照晶体的形态可以分为金红石型和锐钛型这两种结构,按照制造工艺又可分为硫酸法钛白粉和氯化法钛白粉,现在世界上钛白粉的主要生产方式以氯化法为主,今天我们主要聊一聊如何使用硫酸法来生产钛白粉。
 
用硫酸法生产钛白粉的流程:
1、酸解
钛铁矿或钛渣经过研磨和干燥之后,用高浓度的硫酸在150-180℃左右的温度下进行酸解,白钛石、人造金红石和金红石不溶于硫酸,因此不能用硫酸法来制造。钛铁矿中的钛含量越低,所用硫酸的稀释程度就越高,因此处理岩矿,合适的酸浓度为85%,而处理钛渣,硫酸浓度一般为91%-92%。
 
酸解过程就是将三价铁还原成二价铁,因为三价铁会吸附在二氧化钛粒子的表面,造成钛白粉的白度降低,所以在整个生产过程中要始终保持二价铁是最重要的。
硫酸法产生的污染物大多来自于酸解过程中产生的硫氧化物、酸雾和夹带的未反应原料粒子在短时间内释放出来,释放出大量的含酸的气体气,其主要污染物是二氧化硫和酸雾。
 
2、沉降精滤
冷却酸解溶液、固体惰性物质和未反应的原料残余物溶液从酸解罐的底部全部排放到沉降池中,沉降精滤的主要目的是去除钛矿杂质中形成的可溶性残余物这些残余物中可能含有硅石、锆石、硫酸石、白钛石或金红石,往里面加入酪蛋白、淀粉或其他有机絮凝剂,液体便通过简单的重力分解沉淀在沉降池中。
 
沉降池中的固体物质去除后,先用废酸洗涤,回收未反应的原料,然后再用水清洗掉残留液。沉降后的钛液通过精滤除掉细小的残余粒子,然后将这些滤渣与沉降池中收集的其他固体物质送往堆放场。
 
3、水解
将可溶性硫酸氧钛在90℃时水解成不溶于水的水合二氧化钛沉淀物或称偏钛酸,以获取所需粒度的水解产物,严格控制如加热速度、钛液的二价铁离子和四价钛离子含量以及其他因素等,其中避免出现三价铁离子是这个环节最重要的因素。
 
为控制水解的速度、过滤洗涤的性能和最终产品的细度及质量指标,就需要在水解时加入
晶种,晶种的加入方式有两种:自身晶种和外加晶种,自身晶种是在水解时预先加入水解钛液和水所产生的晶种进行水解工序,不需要再另外制备晶种。外加晶种是向钛液中加入经另外制备的金红石或锐钛型晶种。
 
水解沉淀物浆料经过滤、洗涤后,在还原条件下用硫酸酸浸以除去最后微量吸附铁和其他金属,即通常所说的漂白,此步骤是硫酸法中产生废酸的主要原因。
 
4、煅烧
水合二氧化钛在900-1250℃下煅烧,通过煅烧环节脱去水分和去除残余的三氧化硫,同时还可以将锐钛型转变成金红石型。煅烧有利于加强钛白粉产品的化学惰性和确定其粒度,煅烧后,二氧化钛经研磨、破碎、烧结成颗粒,然后在对其进行处理。
在煅烧过程中,煅烧尾部连续排出的尾气,其主要污染物为二氧化硫、酸雾及二氧化钛粉尘,这是硫酸法生产钛白粉中产生废气污染物的主要来源。
 
5、后处理
后处理主要有湿磨、无机包膜、干燥、气流磨及有机包膜和产品包装等工序。
①湿磨
将二氧化钛颗粒在无机或有机分散剂下进行湿磨,将二氧化钛聚集的粒子尽量磨细解聚,以利于进行无机包膜。湿磨使用的主要设备有介质磨,有机球磨、球磨机、砂磨机、重介质磨等。
 
②无机包覆
干燥和湿磨解聚后的二氧化钛需要进行无机包膜,以屏蔽紫外光,提高钛白粉的耐候性,我们经常使用的无机包膜剂有硅、铝的氧化物及水和氢氧化物。
 
③干燥
近几年来我们开始多采用锆进行混合包膜,以便于达到耐候、高光泽的效果,采用带式干燥机、喷雾干燥机等方式进行干燥。
 
④气流磨
气流粉碎与有机包膜,目前采用的粉碎机多数为扁平式气流粉碎机,此过程中根据产品用途加入有机包膜剂。
 
⑤机包膜和产品包装
有机包膜剂一方面可以中和钛白粉表面,避免其重新团聚,起到助磨效果,另一方面改变钛白粉的表面物理化学性能,提高其在涂料、塑料等物质的匹配性及相容性。有机包膜剂多用于涂料有胺、醇胺类、硅烷类,而二甲基硅烷、聚乙醇、三乙醇胺等多用于塑料。
 
硫酸法钛白粉生产工艺
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