鈦白粉生產(chǎn)工藝

1、鈦白粉生產(chǎn)工藝 6.3.1硫酸法鈦白生產(chǎn)的工藝流程簡(jiǎn)述硫酸法生產(chǎn)鈦白是成熟的生產(chǎn)方法，使用的原料為鈦鐵礦或鈦渣。下面主要敘述以鈦精礦為原料的生產(chǎn)方法。a、工藝流程硫酸法生產(chǎn)鈦白主要由下列幾個(gè)工序組成：原礦準(zhǔn)備；用硫酸分解精礦制取硫酸鈦溶液；溶液凈化除鐵；由硫酸鈦溶液水解析出偏鈦酸；偏鈦酸煅燒制得二氧化鈦以及后處理工序等。b、工藝流程簡(jiǎn)述（）原礦準(zhǔn)備按照酸解的工藝要求，用雷蒙磨磨礦，將鈦精礦粉碎至一定的粒度。（）硫酸鈦溶液的制備鈦液的制備實(shí)際上包括鈦精礦的酸分解，固相物的浸取，還原等工藝步驟。酸分解作業(yè)是在耐酸瓷磚的酸解罐中進(jìn)行的。將濃度為92-94的濃硫酸裝入酸解罐中并通入壓縮空氣，在攪拌的情

2、況下加入磨細(xì)的鈦精礦。精礦與硫酸的混合物用蒸氣加熱以誘酸解主反應(yīng)的進(jìn)行，主反應(yīng)結(jié)束后，讓生成的固相物在酸解罐中熟化，使鈦精礦進(jìn)一步分解，分解后所得固相物基本上是由鈦鐵硫酸鹽和一定數(shù)量的硫酸組成。固相物冷卻到一定溫度后，用水浸出，并用壓縮空氣攪拌，浸出完全以后，浸出溶液用鐵屑還原，將溶液的硫酸高鐵還原成硫酸亞鐵。（）鈦液的凈化鈦液凈化包括沉降、結(jié)晶、分離、過濾等工序。沉降是借助于重力作用，向鈦液中加入沉降劑（主要絮凝劑是改性聚丙烯酰胺），除去鈦液中的不溶性雜質(zhì)和膠體顆粒，使鈦液初步凈化。冷凍結(jié)晶在冷凍鍋中進(jìn)行，主要利用硫酸亞鐵的溶解度隨著鈦液溫度降低而降低的性質(zhì)。用冷凍鹽水帶走鈦液熱量，使其降至

3、適當(dāng)?shù)臏囟?，從而使大量的硫酸亞鐵結(jié)晶析出。分離、過濾是由錐藍(lán)離心機(jī)分離，抽濾及板框壓濾三個(gè)工序構(gòu)成。冷凍后的鈦液經(jīng)錐藍(lán)離心機(jī)分離及抽濾池抽濾，得到初步凈化的稀鈦液，最后將稀鈦液通過板框壓濾，得到符合生產(chǎn)需要的清鈦液。（）鈦液濃縮鈦液濃縮采用連續(xù)式薄膜蒸發(fā)器，在減壓真空的條件下蒸發(fā)掉鈦液中的水份，以符合水解工序的需要。（）水解水合二氧化鈦是由鈦的硫酸鹽溶液熱水解而生成的。為了促進(jìn)熱水解反應(yīng)，并使得到的水合二氧化鈦符合要求，一般采用引入晶種或自生晶種的方法。1（）水洗及漂洗由于水解反應(yīng)是在較高的酸度下進(jìn)行的，因此大部分雜質(zhì)磷酸鹽仍以溶解狀態(tài)留在母液中。水洗的任務(wù)是將水合二氧化鈦與母液分離，再用水洗

4、滌以除盡偏鈦酸中所含可溶性雜質(zhì)。經(jīng)過水洗而仍殘留在水合二氧化鈦中的最后一部分雜質(zhì)（高鐵為主），則以漂洗來除去，即在酸性條件下以還原劑將不溶的高鐵還原為可溶性的亞鐵，再進(jìn)行二次水洗。（）鹽處理鹽處理是在鹽處理鍋中進(jìn)行。在充分?jǐn)嚢璧那闆r下，向偏鈦酸漿液中加入碳酸鉀和磷酸等鹽處理劑，可防止煅燒物料燒結(jié)，隱蔽雜質(zhì)元素的顯色，使煅燒產(chǎn)品顆粒松軟，色澤潔白等。（）煅燒回轉(zhuǎn)窯是目前最廣泛采用的煅燒設(shè)備。鹽處理后的偏鈦酸在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)高溫脫水、脫硫及晶型轉(zhuǎn)化等過程，得到具有顏料性能的鈦白粉。（）后處理二氧化鈦后處理是按照不同用途對(duì)煅燒所得二氧化鈦進(jìn)行各種處理以彌補(bǔ)它的光活性缺陷，并改變它的表面性質(zhì)。后處理包括分

5、級(jí)，無機(jī)和有機(jī)表面包膜處理，過濾，干燥、超微粉碎和計(jì)量包裝等，從而獲得表面性質(zhì)好，分散性高的二氧化鈦成品?？傊蛩岱ǖ膬?yōu)點(diǎn)是可直接用鈦鐵礦作原料，設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝技術(shù)容易掌握，缺點(diǎn)是三廢量大，不利于環(huán)境保護(hù)，并且處理三廢費(fèi)用很多，從而使生產(chǎn)成本增加。為克服上述缺點(diǎn)，采用含tio2 70-80的鈦渣為原料，不但可降低硫酸消耗的三分之一，而且廢副產(chǎn)品物排出量可減少30。6.3.2 原礦的粉碎a、目的鈦精礦一般粒度比較粗，比表面積較小，酸解時(shí)與硫酸接觸面積小，不易被硫酸有效地分解。因此，在使用前必須將其磨細(xì)，以增加反應(yīng)接觸面，使酸解反應(yīng)能夠正常進(jìn)行。參加酸解反應(yīng)的礦粉不僅必須達(dá)到一定的細(xì)度，而且粒度

6、分布要求窄而均勻，這樣才能得到較高的酸解率，得到符合工藝要求的硫酸鈦液。一般礦粉細(xì)度要求為：325目 篩余1.5%。b、粉碎的工藝流程鈦精礦由斗提式提升機(jī)送入貯料斗，再由給料裝置將原礦定量、均勻、連續(xù)地送入雷蒙磨進(jìn)行粉碎。已被粉碎的物料由鼓風(fēng)機(jī)鼓入的空氣流以分析器帶出，粗顆粒被擋后落入粉碎區(qū)域重新返回雷蒙磨構(gòu)成閉路循環(huán)。分離出的物料自旋風(fēng)分離器下部卸出，進(jìn)入礦粉中間貯槽，再由脈沖氣力輸送泵，送至礦粉貯槽，供酸解使用。部份循環(huán)風(fēng)經(jīng)布袋收塵器除塵后排空，收塵下來的飛粉進(jìn)入礦粉中間貯槽。c、粉碎設(shè)備-雷蒙磨這是國(guó)內(nèi)常用的設(shè)備，是一種擺輪式研磨機(jī)，靠擺輪的重力膠離心力，對(duì)鋼圈所產(chǎn)生的擠壓和 2研磨作用

7、達(dá)到粉碎物料的目的。攀鋼集團(tuán)公司使用的是4r3216型雷蒙磨（4r：四輥；32：磨輥直徑32cm；16：磨輥高度16cm）。雷蒙機(jī)的工作原理是：雷蒙主機(jī)酸解a、酸解的基本原理（1）酸解的化學(xué)反應(yīng)鈦鐵礦與硫酸的反應(yīng)非常緩慢，在常溫下幾乎不發(fā)生變化。為了促進(jìn)這個(gè)反應(yīng)，往往需要加熱，引導(dǎo)反應(yīng)的開始。如以偏鈦酸亞鐵fetio3代表鈦鐵礦的主要成份，則酸解反應(yīng)一般認(rèn)為按下列二方程進(jìn)行：fetio3+3h2so4ti(so4)2+feso4+3h2ofetio3+2h2s04tioso4+feso4+2h2o我們也可以把tio2視作是鈦鐵礦的一個(gè)單獨(dú)成份，則上面反應(yīng)可寫作：tio2+2h2so4 ti(s

8、o4)2+2h2oti02+h2so4 tioso4+h2o鈦鐵礦中的鐵則按下列方程式進(jìn)行反應(yīng)：feo+h2s04 feso4+h2ofe2o3+3h2so4 fe2(so4)3+3h2o從這些反應(yīng)式看，反應(yīng)結(jié)果得到的是（正）硫酸鈦ti(s04)2 硫酸氧鈦tioso4，硫酸亞鐵feso4和硫酸高鐵fe2(so4)3這四種物質(zhì)。硫酸氧鈦的生成，也可以視為是硫酸鈦初步水解的產(chǎn)物。ti(so4)2+h2 o tioso4+h2so4酸解后生成的硫酸鈦ti(so4)2和硫酸氧鈦tioso4之間的比例由酸解條件而定。從方程式中可以看出，生成硫酸鈦每一份需要二份硫酸，而生成硫酸氧鈦每一份只需要一份硫酸。

9、（2）有效酸和酸比值有效酸：在鈦溶液中，硫酸以三種不同的形式與鈦結(jié)合的硫酸與其他金屬（主要是鐵）結(jié)合的硫酸游離酸未被結(jié)合的過剩的硫酸。我們無法單獨(dú)測(cè)定與鈦結(jié)合的酸或游離酸，只能測(cè)定二者的總和，我們把它稱為有效硫酸。 有效酸與鈦結(jié)合的酸游離酸3有效酸一般用酸堿滴定的方法來測(cè)定，目前仍作為評(píng)價(jià)酸解效果與質(zhì)量的一個(gè)控制指標(biāo)，與生產(chǎn)與科研單位廣泛應(yīng)用。酸比值：在控制有效酸這指標(biāo)時(shí)，有這樣一個(gè)問題；就是同樣的鈦液，如果濃度稍有變化，（例如經(jīng)過適當(dāng)濃度或稀釋）。鈦液的性質(zhì)沒有變化，而有效酸的數(shù)值卻發(fā)生變化。為了解決這個(gè)問題，我們采用酸比值這個(gè)指標(biāo)。酸比值又稱酸度系數(shù)，通便用符號(hào)f表示。所謂酸比值是指鈦液中

10、有效酸與總鈦含量之比值。有效濃度f=總tio2濃度因?yàn)檫@是一個(gè)比值，因此鈦液經(jīng)過濃縮或稀釋后，值是保持不變的，值的高低，能顯示出鈦液中鈦的組成。鈦液f值的高低，還能影響以后的水解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，因此生產(chǎn)不同品種的鈦白，對(duì)鈦液的f值常常要嚴(yán)格控制。b、固相法酸解a. 操作步驟()投料酸解操作時(shí)，在強(qiáng)烈壓縮空氣攪拌下，先投入硫酸，然后再投入礦粉后，使礦粉與硫酸充分混合，最后加入稀釋水。()加溫用直接蒸汽加溫。當(dāng)槽 ()主反應(yīng)由于反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物溫度急劇自動(dòng)上升，在數(shù)分鐘內(nèi)達(dá)到最高溫度約200。在這階段內(nèi)，反應(yīng)非常猛烈，槽身有可察覺的震動(dòng)，同時(shí)排出大量的酸霧，反應(yīng)物也經(jīng)過稠粘階段而逐漸凝成多孔

11、的海綿固體。()成熟主要反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物的溫度逐漸下降。在這冷卻的同時(shí)，尚繼續(xù)發(fā)生酸解反應(yīng)，使反應(yīng)更加完全。()浸取成熟后的固相物溶于水，以得到硫酸鈦的溶液。b. 酸解反應(yīng)控制條件()酸礦比酸礦比是投料時(shí)硫酸與礦粉重量的比值。（硫酸濃度以100計(jì)算）在選擇酸礦比時(shí)，主要應(yīng)使礦粉得到最大程度的分解而又耗用最少量的酸。一般地說，酸礦比越高，過量的硫酸便越多，反應(yīng)便越完全，酸解率也越高，根據(jù)固相法的特點(diǎn)，一般控制酸礦比為1.541.65。一般認(rèn)為酸礦比是決定酸解反應(yīng)的一個(gè)工藝指標(biāo)。酸礦比對(duì)鈦液的f值影響尤為顯著。但是為 4了節(jié)約硫酸，f值可以在浸取時(shí)加入廢酸進(jìn)行調(diào)節(jié)。酸礦比如果過高，對(duì)提高酸解率的作

12、用便不明顯。相反卻要多消耗硫酸。與液相法相比，固相法所用的硫酸濃，反應(yīng)溫度高，因此耗用酸便可以少。()硫酸反應(yīng)濃度硫酸反應(yīng)濃度是指鈦鐵礦酸解反應(yīng)時(shí)必須控制的硫酸濃度。原則上講，硫酸反應(yīng)濃度越高，則反應(yīng)完全。但實(shí)踐表明，當(dāng)硫酸反應(yīng)濃度過高時(shí)，容易發(fā)生反應(yīng)后固相物的早期水解。其原因可以認(rèn)為是由于硫酸濃度越高，則反應(yīng)溫度也越高，使反應(yīng)初期的生成物在反應(yīng)結(jié)束時(shí)已發(fā)生水解。實(shí)際控制的硫酸反應(yīng)濃度，應(yīng)依據(jù)設(shè)備的容量，投料量等不同條件而變化，一般控制在84-88。 ()加溫溫度礦粉與硫酸反應(yīng)，需要在一定溫度時(shí)才能開始。但反應(yīng)本身能放出大量的熱，因此大部分熱量是依靠自發(fā)的。tio2+h2so4 tioso4+

13、h2o+5.84千卡feo+h2so4 feso4+h2o+29千卡fe2o3+3h2so4 fe2(so4)3+3h2o+33.8千卡一般來說溫度越高反應(yīng)越劇烈，也越完全。酸解反應(yīng)是個(gè)放熱反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)開始時(shí)便放出大量的熱，使反應(yīng)物的溫度迅速上升。因此短時(shí)間內(nèi)即變成劇烈反應(yīng)，反應(yīng)物的溫度可達(dá)到200以上。一般情況下，開始時(shí)物料需要適當(dāng)加溫以引發(fā)反應(yīng)，但當(dāng)反應(yīng)開始后應(yīng)立即停止加溫，以免反應(yīng)過分猛烈而發(fā)生冒鍋或早期水解。加溫溫度一般控制為80-100，也要根據(jù)設(shè)備大小而定。一般中小設(shè)備控制為60-80，一般大設(shè)備控制為100-120。加溫溫度過低，例如小于60，則引發(fā)主反應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)不劇烈，容

14、易生成難溶性的固相物，酸解率低。加溫溫度過高，例如大于130，則主反應(yīng)來得太早，反應(yīng)溫度猛烈上升，不僅容易致使冒鍋事故的發(fā)生，而且還會(huì)使酸解率降低，生成固相物難浸取。如果使用高濃度硫酸，例如大于96，當(dāng)加入稀釋水后的發(fā)熱量已足夠引發(fā)反應(yīng)時(shí)，便可不必再另行加溫。這種情況稱為自然反應(yīng)。在炎熱季節(jié)，室溫較高，即使采用93的硫酸，也可考慮不再加溫，由物料自然反應(yīng)。()成熟時(shí)間成熟的目的是在主反應(yīng)結(jié)束后，讓固相物逐漸冷卻。另讓一部分未酸解的礦粉繼續(xù)與存在的游離酸作用，以利提高酸解率。成熟過程是提高酸解率的重要措施。成熟時(shí)間長(zhǎng)，固相物溫度低，浸取速度便慢，但酸解率高。成熟時(shí)間短，固相物溫度較高。浸取速度較

15、快；但酸解率低。一般控制在1-3小時(shí)。要視設(shè)備大小和室溫高低而定。c. 固相物的浸取5成熟后的固相物，加入水或稀鈦液，在壓縮空氣攪拌下，使多孔狀固相物溶解，得到硫酸鈦溶液。在加入水起初時(shí)溫度有上升現(xiàn)象，但隨即冷卻下降。溶液的最終濃度一般應(yīng)含tio2 11o-130克/升。此時(shí)溶液比重約為1.52-1.53。為了調(diào)節(jié)浸出液的f值，并節(jié)約濃硫酸，浸取時(shí)常常需添加廢硫酸。這時(shí)廢硫酸必須準(zhǔn)確測(cè)定。加入量也必須嚴(yán)格控制。根據(jù)酸解固相物的性質(zhì)不同，浸取時(shí)間一般為5-12小時(shí)。d. 還原鐵在礦粉中以二價(jià)與三價(jià)兩種不同狀態(tài)存在，因此在浸取后的溶液中既硫酸亞鐵feso4，又有硫酸高鐵fe2(so4)3，這兩種鐵

16、鹽在一定條件下會(huì)發(fā)生水解而變成沉淀：feso4+2h2o-fe(oh)2+h2so4fe(so4)3+6h2o-2fe(oh)3+3h2so4上述兩水解反應(yīng)只有在達(dá)到一定的ph值時(shí)才會(huì)發(fā)生。硫酸亞鐵在酸性溶液中是穩(wěn)定的，只有在ph值大于5時(shí)才開始水解，因此在鈦液水解過程中它始終保持溶解狀態(tài)，而在偏鈦酸洗滌時(shí)得以除去。而硫酸高鐵在溶液中的危害性比較大。因?yàn)樗趐h值為2.5的酸性溶液中，即開始水解，生成氫氧化鐵沉淀。在偏鈦酸洗滌時(shí)，它會(huì)變成沉淀而混雜于其中，煅燒時(shí)變成紅棕色的三氧化二鐵而污染成品。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生在鈦液中不允許有高鐵存在，應(yīng)該把高鐵還原成亞鐵。 還原的方法很多，工業(yè)上應(yīng)用的

17、有化學(xué)還原和電解還原兩種?；瘜W(xué)還原是加入一種還原劑，如鐵屑、鋁、鋅等。其反應(yīng)如下：fe2(so4)3+fe-3feso4或 2fe+fe-3fe電解還原在陰極發(fā)生，其反應(yīng)如下：fe2(so4)3+h2o+2c-2feso4+h2so4+1/2 o2或 fe+e-fe為了保證溶液中三價(jià)鐵fe全部還原為二價(jià)鐵fe，還原反應(yīng)該略微過度，此時(shí)溶液中就有少部分四價(jià)ti被還原為三價(jià)鈦ti。2tioso4+fe+2h2so4-ti2(so4)3+feso4+2h2o2ti(so4)2+fe-ti2(so4)3+feso4或 2ti+fe-2ti+fe在電解還原中鈦的還原如下進(jìn)行：2ti(so4)2+h2o+

18、2e-ti2(so4)3+h2so4+1/2 o2三價(jià)鈦的存在，可以保證三價(jià)鐵還原完全。是因?yàn)檠趸€原反應(yīng)有先后次序，三價(jià)鐵先還原為二價(jià)鐵，然后再是四價(jià)鈦，還原為三價(jià)鈦。但在生產(chǎn)過程是要經(jīng)常遇到氧化條件，例如與空氣接觸或以壓縮空氣攪拌，因此還原要過量一些，保持有一定數(shù)量的三價(jià)鈦。這是因?yàn)椋齼r(jià)鈦的還原性比較強(qiáng)，它比亞鐵先氧化，這樣保證了二價(jià)鐵不被氧化。但是過多的三價(jià)鈦存在是不利的。因?yàn)樵?6 +403+2+4+3+3+2+3+2+3+02+止正常水解情況下，三價(jià)鈦不會(huì)水解沉淀而留在溶液中，成為生產(chǎn)中的損失，直接影響水解率。一般操作中，還原溶液中應(yīng)保持三價(jià)鈦含量為2.5-4克/升（以tio2折算

19、）。三價(jià)鈦控制高低要視品種的不同和氣溫的高低而定。e. 酸解率酸解率亦稱為分解率，是衡量酸解反應(yīng)的質(zhì)量和收率的一個(gè)綜合控制指標(biāo)。它是以重量百分比來核算的。其值為溶液中的可溶性鈦鹽總量（以tio2計(jì)）占所投投鈦鐵礦中所含鈦總量（以tio2計(jì)）之百分比。 酸解率=礦粉中總鈦溶液中總鈦100鑒于鈦鐵礦中總有一部分不能被熱濃硫酸分解的礦物（如金紅石與脈石），同時(shí)又受工業(yè)現(xiàn)行酸解手段的限制，酸解率不能達(dá)到百分之百。一般可達(dá)到90-97。6.3.4 鈦液的凈化鈦液凈化的好壞直接影響到工藝控制和產(chǎn)品性能，諸如水合二氧化鈦洗滌的難易程度，產(chǎn)品的化學(xué)純度、硬度等。鈦鐵礦用硫酸酸解制備的鈦液是一個(gè)較復(fù)雜的體系，其

20、中有三類雜質(zhì)：一類是可溶性的鹽類（鐵、釩、鉻、錳、鈮、錫、銅、鎂、鈉、鉀、稀土等元素的硫酸鹽及磷酸鹽）；另一類是顆粒在10以上的由未分解的鈦鐵礦、金紅石、脈石、泥漿及碳、鉛、鈣等的化合物組成的不溶性懸浮殘?jiān)?；第三類是粒度?.1-10m的水合二氧化硅、水合氧化鋁及早期水解產(chǎn)生的水合二氧鈦等具有較高動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性的膠體。a、沉 降沉降是借助于重力作用，除去鈦液中的不溶性雜質(zhì)和膠體顆粒，將鈦液初步凈化。通過沉降除去雜質(zhì)，可提高副產(chǎn)品硫酸亞鐵的質(zhì)量并加快它的過濾速度。同時(shí)膠體微粒如不除去，在以后水解時(shí)便成為一種無一定組成和數(shù)量的晶核，會(huì)影響水解過程和水解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。沉降的原理：沉降是適用于從粗分散體系

21、懸浮液中分離出固體顆粒的方法，它是利用重力作用使體系中的懸浮固體顆粒沉降下來。對(duì)于鈦液中屬粗分散體系的懸浮殘?jiān)?，可通過沉降而分離出來。然而對(duì)于粒徑為1-10m的細(xì)不溶雜質(zhì)和屬細(xì)分散體系的膠體顆粒，則由于布朗運(yùn)動(dòng)，重力不能使之沉降前者由于鈦液粘度很大，使顆粒懸浮在體系中相對(duì)穩(wěn)定。后者由于膠粒在鈦液中吸附h而帶有相同的正電荷，因而具有靜電排斥力，并在膠體周圍形成了溶劑化的雙電層，十分穩(wěn)定，不能相互凝聚。 鈦液中的膠體是在強(qiáng)酸性高離子濃度的溶液中形成的含量約占不溶性雜質(zhì)總量（一般為15-23克升）的20-30。要想破壞這些膠體的穩(wěn)定性，采用加入電解質(zhì)的方法是不現(xiàn)實(shí)的。但可加入帶相反電荷負(fù)電荷的溶膠以

22、產(chǎn)生共沉淀。由于電性中和，使顆粒的電動(dòng)電位達(dá)到臨界值等電狀態(tài)而完全失去靜電排斥力，就會(huì)在布朗運(yùn)動(dòng)相互碰撞時(shí)，合并成較大的粒子，在重力的作用下沉降。同樣也可利用某些高分子極性基團(tuán)的親合力而產(chǎn)生的特性吸附和橋聯(lián)作用，使懸浮顆粒借助+ 7于絮凝劑分子的作用而相互聯(lián)接長(zhǎng)大，網(wǎng)絡(luò)成大的聚集體而迅速沉降。沉降設(shè)備的生產(chǎn)能力與它的高度無關(guān)，僅與水平截面積和顆粒的沉降速度有關(guān)，而沉降速度又僅與微粒的大小、重量以及介質(zhì)的重度與粘度有關(guān)。所以沉降一般均采用大型、大截面積的、有防腐襯里的設(shè)備。沉降過程應(yīng)注重沉降劑的選擇與用量、鈦液的濃度和溫度，以求得最佳沉降效果。b、結(jié)晶結(jié)晶的工藝原理：在經(jīng)沉降所得到的熱鈦液中，各

23、種硫酸鹽和磷酸鹽的溶解度是不同的而且與溫度有關(guān)。這些溶解度可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。如feso4濃度為120克升、有效硫酸濃度為240克升時(shí)，feso4的溶解度與溫度的關(guān)系見表6-1：表6-1 fes04在不同溫度時(shí)的溶解度（ti02=120g/l,有效酸=240g/l）依據(jù)結(jié)晶原理，降低溫度，以降低feso4的溶解度，當(dāng)此溶解度低于溶液中的實(shí)際濃度時(shí)，便成為過飽和，其超過部分便會(huì)從鈦液中結(jié)晶析出，從而達(dá)到除去大量硫酸亞鐵的目的。結(jié)晶的一般方法：結(jié)晶的方法，除了按照投料方式，分為間歇式和連續(xù)式兩種外，按照使溶液達(dá)到過飽和所采用的方法不同，分為蒸發(fā)結(jié)晶、機(jī)械冷卻結(jié)晶和真空結(jié)晶三種方式。蒸發(fā)結(jié)晶是在等溫下進(jìn)行

24、的，就是使溶液不斷蒸發(fā)，使溶液不斷濃縮最后達(dá)到飽和而析出晶體，這個(gè)方法適用于某些在不同溫度時(shí)溶解度變化很小的鹽類如食鹽，不適用于綠礬的結(jié)晶。綠礬結(jié)晶的常用方法有以下兩種：（1） 機(jī)械冷卻結(jié)晶這種結(jié)晶方法，是通過熱交換來使溶液降低溫度，最后達(dá)到過飽和而析出晶體，常用的有如下兩種方法：自然結(jié)晶：依鈦液溫度與室溫的差別由其自然冷卻，或用自來水通入熱交換器中，使鈦液緩慢冷卻到室溫，可得到大塊晶體。結(jié)晶后在鈦液中仍含有40-60gl（以fe計(jì)）的硫酸亞鐵。機(jī)械冷凍結(jié)晶：通常是利用冷凍機(jī)產(chǎn)生的冷凍劑，通過熱交換器（冷凍盤管）與鈦液進(jìn)行熱交換，來使鈦液迅速冷卻。因此在這種結(jié)晶器內(nèi)部裝有盤管，管內(nèi)用低溫的冷凍

25、液進(jìn)行循環(huán)，器內(nèi)配有攪拌機(jī)，使鈦液冷凍均勻。得到的是細(xì)粒的晶體。冷凍液一般是由氨壓縮機(jī)制冷得到的低溫的氯化鈣或氯化鈉溶液。在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)需要控制的條件主要是冷凍終了溫度。這種由對(duì)鈦液的鐵鈦比值指標(biāo)要求而定。生產(chǎn)涂料鈦白時(shí)，一般要求fe/tio2=0.20-0.25，其冷凍終了溫度一般控制6-10。對(duì)某些品種的鈦白生產(chǎn)，例如搪瓷或電焊條鈦白，對(duì)鐵鈦比無嚴(yán)格要求，而在冷凍過程中鈦液溫度越低，則冷凍速度越慢，為了提高效率并節(jié)約能耗，其終了溫度可適當(dāng)控制高些，例如1014。結(jié)晶時(shí)的攪拌速度，對(duì)晶體的顆粒大小有關(guān)。攪拌轉(zhuǎn)速快，則晶體顆粒細(xì)，太細(xì)時(shí)晶體過濾速 8 2+度會(huì)變慢；而攪拌轉(zhuǎn)速太慢則晶體可能沉降下

26、來，堵塞放料口，具體轉(zhuǎn)速還應(yīng)由攪拌器的式樣來定。一般門框式攪拌機(jī)，其轉(zhuǎn)速以每分鐘5070轉(zhuǎn)為宜。（2）真空結(jié)晶真空結(jié)晶的過程也是使鈦液冷卻至硫酸亞鐵達(dá)到飽和和而析出晶體。但它沒有熱交換過程。鈦液的熱量是由一小部份溶液的蒸發(fā)吸熱而得以除去的。這是因?yàn)樵跍p壓（真空）下，鈦液的沸點(diǎn)下降而形成局部沸騰，使溶劑蒸發(fā)，由于氣化潛熱，它需要吸收大量熱量，鈦液本身降溫。與機(jī)械冷凍結(jié)晶相比，此法有很大的優(yōu)越性，從發(fā)展目光來看，它終將代替機(jī)械冷凍結(jié)晶。c、硫酸亞鐵的分離硫酸亞鐵又稱綠礬，由于fe的離子半徑很小，又有不對(duì)稱的d電子，所以經(jīng)過結(jié)晶得到的是含個(gè)結(jié)晶水分子的呈淡青色的水合晶體feso47h2o，在結(jié)晶時(shí)會(huì)

27、吸去鈦液中的部分水分。通常用水洗回收晶粒表面吸附的鈦液，并提高硫酸亞鐵的品質(zhì)。硫酸亞鐵在水中的溶解度比在硫酸和鈦液中都大。為防止硫酸亞鐵的復(fù)溶引起鐵鈦比的相應(yīng)升高，一般總是先用少量的稀鈦液然后用冰水洗滌。如果水溫高，并用大量水洗滌，不僅加速了硫酸亞鐵的復(fù)溶，而且由于鈦液濃度的降低而改變鈦液的組成，使穩(wěn)定性下降，引起鈦液品質(zhì)的惡化。硫酸亞鐵與鈦液的分離可用真空法和離心法來實(shí)現(xiàn)。使用真空抽濾器、真空?qǐng)@盤過濾機(jī)、臥式離心機(jī)、立式錐籃離心機(jī)、程序控制的型離心機(jī)等。離心機(jī)自動(dòng)化程度高，可連續(xù)操作，鈦液損耗低，顯然優(yōu)于真空法。由鈦液分離出來的硫酸亞鐵是不純凈的，其含量應(yīng)不低于90。tio2含量不高于0.1

28、5，鈦液的tio2含量應(yīng)相應(yīng)提高到140175克升。使用型離心機(jī)時(shí)，應(yīng)先檢查有無異物、制動(dòng)裝置是否良好，預(yù)先調(diào)整好油泵壓力和時(shí)間繼電器，然后開動(dòng)主機(jī)自動(dòng)控制，檢查自動(dòng)控制運(yùn)轉(zhuǎn)情況，正常后加料運(yùn)行，并根據(jù)硫酸亞鐵的質(zhì)量和鈦液濃度等的變化及時(shí)調(diào)整加料、脫液、洗滌的時(shí)間，開啟鈦液和硫酸亞鐵輸送機(jī)械。硫酸亞鐵分離后，鈦液由于粘度下降而引起比重下降，澄清度也由于溫度下降、一些膠體（如sb2s3等）的絮凝析出而變壞，仍需進(jìn)一步凈化。綠礬能溶于水和甘油而幾乎不溶于乙醇，比重1.8951.898/14.8，屬單斜晶系，熔點(diǎn)64，沸點(diǎn)300，在干燥空氣中，風(fēng)化成feso4.h2o白色粉末，氧化后變?yōu)槌庶S色的堿式

29、鹽。d、鈦液的過濾鈦液過濾的目的：經(jīng)沉降和除去綠礬的鈦液仍含有膠體和細(xì)小的機(jī)械雜質(zhì)，它們的表面積可吸附重金屬離子，如不除去，則在水解時(shí)會(huì)成為不良的結(jié)晶中心，使水解產(chǎn)物粒子長(zhǎng)大，影響水合二氧化鈦粒子的大小和形狀，使最終成品的品質(zhì)，特別是外觀白度顯著變壞。鈦液過濾的目的，就是除去這些雜質(zhì)，使鈦液進(jìn)一步凈化。鈦液過濾工藝操作：先將助濾劑用水調(diào)和，攪拌均勻，用泵打入上好濾布的過濾設(shè)備，進(jìn)行循環(huán)過濾，在真空或壓 9 2+力的作用下，先使過濾介質(zhì)上面形成一層均勻的助濾層，至循環(huán)液澄清為止。然后進(jìn)行循環(huán)過濾鈦液，至濾出液澄清度符合要求后，停止循環(huán)，進(jìn)行正常過濾作業(yè)，得到澄清的鈦液。助濾劑用量：150目硅藻土

30、每平方米過濾面積加0.5公斤，用管濾機(jī)助濾層鋪設(shè)厚度為1毫米；150目木炭粉（篩余2），每平方米1.0公斤，壓濾機(jī)助濾層鋪設(shè)厚度1-3毫米；稻殼灰為每平方米過濾面積加2.5公斤。過濾介質(zhì)用濾布以耐酸的長(zhǎng)纖維240、621或901滌淪布為好；管濾機(jī)以陶瓷、特種金屬微孔管為好。以壓力為推動(dòng)力的過濾設(shè)備，預(yù)涂助濾層和進(jìn)行物料過濾時(shí)應(yīng)杜絕壓力波動(dòng)及間斷過濾，這樣容易破壞助濾層，影響凈化效果。過濾介質(zhì)可再生。濾布（滌淪）用稀堿浸泡，陶瓷管則先用2硫酸洗滌，再用稀氫氟酸溶液清洗。6.3.5 鈦液的濃縮為了制得具有優(yōu)越顏料性能的鈦白粉，要求水解得到的偏鈦酸的顆粒細(xì)而均勻，這樣對(duì)水解所用的鈦液的濃度有一定的要

31、求，用經(jīng)過結(jié)晶過濾的鈦液來制作是不能勝任的，因?yàn)殁佉簼舛鹊?，則水解得到的偏鈦酸的顆粒便會(huì)變粗。實(shí)踐證明，只有鈦液的tio2含量在200g/l以上時(shí)，才能制造出具有優(yōu)越顏料性能的鈦白。為此，必須先要將鈦液進(jìn)行濃縮，使其濃度達(dá)到涂料鈦白生產(chǎn)的要求。濃縮的基本原理：借加熱的作用使溶液中一部分溶劑氣化而獲得濃縮的過程稱為蒸發(fā)。蒸發(fā)的目的是為了使溶液中的溶劑氣化，因此溶劑應(yīng)具有揮發(fā)性，而溶質(zhì)則不應(yīng)具有揮發(fā)性。對(duì)于鈦液來說，水是溶劑，是可以揮發(fā)的，硫酸氧鈦、硫酸亞鐵和游離硫酸等是不可揮發(fā)的。按照分子運(yùn)動(dòng)學(xué)說，當(dāng)溶液受熱時(shí)，靠近加熱面的溶劑分子便獲得能量，當(dāng)這種動(dòng)能大于分子間的吸引力時(shí)，這些分子便逸出液面跑

32、向空間變?yōu)樽杂煞肿?，這就叫氣化。這時(shí)氣化生成的氣體（蒸汽）如在空間或容器中不予除去，則蒸汽與溶液將漸漸處于平衡狀態(tài)，這樣氣化就不能繼續(xù)進(jìn)行。因此進(jìn)行蒸發(fā)的必要條件是熱源要不斷排除。在工業(yè)生產(chǎn)中，蒸發(fā)所生成的蒸汽又稱為二次蒸汽，這是為了和作為熱源的蒸汽有所區(qū)別，蒸發(fā)生成的蒸汽的排除可以采用冷凝法，有間接冷凝法和直接冷凝法兩種。間接冷凝在間壁冷凝器中進(jìn)行，蒸汽在間壁的一面被冷凝，而冷凝劑則在間壁的另一面流動(dòng)，熱的傳遞是通過金屬管壁來進(jìn)行。而直接冷凝法的特點(diǎn)是冷卻劑（如冷水）與蒸汽直接接觸，故又稱混合冷凝。熱的傳遞是通過冷卻劑與蒸汽直接接觸來進(jìn)行，因此傳熱效率和速率比間接冷凝法高，但得到的冷凝液全部

33、與冷卻水混合流出，故只能用于無甚價(jià)值的蒸汽的冷凝。在鈦白生產(chǎn)中，由于鈦液蒸發(fā)的溶劑是水，所以一般都采用直接冷凝法。眾所周知，溶液在常溫下的氣化是很緩慢的，如果提高溫度至沸點(diǎn)，此時(shí)氣化速度最高，因此生產(chǎn)中的蒸發(fā)一般都是沸騰狀態(tài)下進(jìn)行。通常情況下鈦液的沸點(diǎn)為104-114（1atm，tio2：130-230g/l），在此溫度下長(zhǎng)時(shí)間加熱蒸發(fā)，鈦液的穩(wěn)定性會(huì)迅速下降，最終導(dǎo)致早期水解（鈦液水解的臨界溫度為80），這對(duì)于制造優(yōu)質(zhì)的顏料鈦白是很不適宜的。10我們知道，液體的沸點(diǎn)是與壓力成正比的，為了降低溶液的沸點(diǎn)提高蒸發(fā)的效率，濃縮蒸發(fā)常常是在減壓下進(jìn)行的，稱為真空濃縮。真空度越高，溶液的沸點(diǎn)越低。為此

34、，鈦液的濃縮采取真空濃縮，以降低鈦液的沸點(diǎn)來防止發(fā)生早期水解。為了滿足鈦液指標(biāo)、保證鈦液質(zhì)量，應(yīng)控制濃縮溫度不超過75，這樣真空度便不能低于0.073mpa。目前，國(guó)鈦液的水解鈦液的水解是二氧化鈦組分從液相（鈦液）重新轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵ㄆ佀幔┑倪^程，從而與母液中的可溶性雜質(zhì)分離以提取純二氧化鈦。水解工序是硫酸法生產(chǎn)中及其重要的工序之一。水解作用的優(yōu)劣不但影響工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，而且對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量有極大的關(guān)系，水解時(shí)造成的差錯(cuò)往往在后工序是不能挽救的。工業(yè)上對(duì)水解有如下要求：第一，水解率要高，即液相中的二氧化鈦組分轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟陌俜致室?，在不影響成品質(zhì)量和性能的條件下水解率越高越經(jīng)濟(jì)；第二，水解產(chǎn)物

35、必須是具有一定大小而均勻的粒子，組成要恒定，同時(shí)易于過濾與洗滌；第三，工藝條件要成熟易于控制；水解產(chǎn)物的質(zhì)量要穩(wěn)定，設(shè)備要簡(jiǎn)單，能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要。a、水解工藝基本原理a. 鹽類的水解由弱酸或弱堿生成的鹽，溶于水時(shí)，會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，而使溶液呈堿性或酸性。例如弱酸鹽醋 11酸鈉，水解后生成微弱電離的hac分子而釋出oh離子，使溶液呈堿性。naac+h2o=hac+na+oh弱堿鹽氯化銨，水解后則生成微弱電離的nh4oh分子而釋出h離子，使溶液呈酸性。nh4cl+h2o=nh4oh+cl+h反應(yīng)進(jìn)行到各有關(guān)濃度之比等于其水解常數(shù)值，反應(yīng)便達(dá)到平衡。如果水解的生成物是難溶物質(zhì)或氣體，就破壞了反應(yīng)平

36、衡，使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，甚至可達(dá)到完全水解的程度。例如：混合氯化鋁溶液和碳酸鈉溶液時(shí)，溶液中便發(fā)生相當(dāng)于碳酸鋁完全水解的反應(yīng)。2alcl3+3na2co3 = 6nacl+al2(co3)3 -+-2al(oh)3+3co2 al2(co3)3+3h2o影響鹽類水解度的因素，有溶液的溫度、所含鹽的濃度和溶液的ph值。因?yàn)樗夥磻?yīng)是吸熱反應(yīng)，所以提高反應(yīng)溫度促使平衡向水解方向移動(dòng)，增加水解的程度。降低溶液中所含鹽的濃度有利于鹽的電離，也能使水解程度提高。但對(duì)水解率影響最大的是ph值，因?yàn)樵邴}類達(dá)到水解平衡之后，加入h或oh便能破壞平衡使反應(yīng)向順或逆向移動(dòng)。如對(duì)弱酸強(qiáng)堿的鹽，若提高溶液的酸度能抑止鹽的

37、水解使水解平衡向逆方向移動(dòng)。所以對(duì)于鐵（fe,fe），鋁（al），錳（mn），銅（cu）,鎳（ni）,釩（vo）,鉛（pb）等金屬的硫酸鹽或鹽酸鹽，它們?cè)谒岫容^高的溶液中一般不會(huì)水解，生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀。在硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中，由于鈦液的酸度很高，所以在熱水解過程中它所含的雜質(zhì)金屬離子受到酸度的抑制而不會(huì)水解。b. 鈦液的水解反應(yīng)鈦液的水解與一般鹽類的水解有所不同，它沒有一個(gè)固定的ph值，只要在加熱或者稀釋的條件下它即能水解而析出氫氧化鈦的水合物沉淀。甚至在酸度極高（如含h2so4 400500gl）時(shí)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期的煮沸也會(huì)析出沉淀。因此在水解前的各工序中，鈦液的溫度應(yīng)控制在70以下，同時(shí)也

38、應(yīng)避免過分稀釋以免發(fā)生早期水解的危險(xiǎn)。在常溫下用水稀釋鈦液時(shí)，析出的是膠體氫氧化鈦沉淀。這種水合物即使在常溫下也很易溶于有機(jī)酸、稀的無機(jī)酸、堿以及鈦鹽溶液中，這樣的溶液具有明顯的膠體特征。這種水合物的組成接近于二氧化鈦二水合物tio22h2o或者ti(oh)4。 2+2+3+2+3+2+2+2+-ti(oh)4+h2so4 tioso4+3h2o當(dāng)水合物陳化時(shí)，例如經(jīng)過加熱則失去膠體特征和易于膠溶的能力，也喪失了易溶于有機(jī)酸、弱酸、堿和鈦鹽溶液的能力。此時(shí)，其組成也發(fā)生變化，接近于一水合物tio2h2o或者tio(oh)2。 由于鈦的氫氧化物具有兩性的特征，且偏酸性，故可把它們看成是鈦酸，ti

39、(oh)4就是正鈦酸或鈦酸h4tio4；tio(oh)2就是偏鈦酸或鈦酸h2tio3。經(jīng)x射線分析表明，正鈦酸是無定型化合物，而偏鈦酸具有不太明顯的晶體結(jié)構(gòu)，它與銳鈦型二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu)完全相同。據(jù)此可以認(rèn)為鈦酸實(shí)質(zhì)上是高分散和活性狀態(tài)的二氧化鈦，它牢固地吸附著一定數(shù)量的水。12如果將鈦液加熱使其維持沸騰也會(huì)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)上制取偏鈦酸的唯一方法。tioso4+2h2oh2tio3+h2so4 沸騰水解生成的偏鈦酸具有無定型結(jié)構(gòu)或者不明顯的銳鈦型微晶體結(jié)構(gòu)，其直徑為310微米，它們按一定的方向(2030)配位成為膠粒。膠粒在硫酸鹽離子的作用下加速凝聚

40、，構(gòu)成凝聚體(偏鈦酸)而沉析出來。它決定著二氧化鈦粒子的大小。凝聚體的大小為0.42.0微米(基本上為0.550.75微米)，它的比表面積約為6070m/克。由于比表面積很大，所以能夠吸附相當(dāng)數(shù)量的水和硫酸根離子。每克分子偏鈦酸約吸附0.1克分子so4，所以h2tio3的組成近乎是10 h2tio3so3。也有些報(bào)道認(rèn)為凝聚體的大小僅0.60.7微米，這些顆粒是由大約1000個(gè)6075毫微米的小微粒膠凝而成，每個(gè)微粒約含有20個(gè)20a的微晶體，這是加到溶液中去的晶種。水解過程中，不僅發(fā)生粒子凝聚成為偏鈦酸沉淀而析出，而且以前析出的沉淀會(huì)重新溶解，然后又以組成改變了的固相形態(tài)析出。偏鈦酸的具體結(jié)

41、構(gòu)比較復(fù)雜，而且因水解條件的不同而各有所異。我們可以tio2xso3yh2o來表示，式中x和y都是不固定的。因此工業(yè)上的水解產(chǎn)物的正確名稱應(yīng)是水合二氧化鈦而不是偏鈦酸，但為簡(jiǎn)便通俗，以后仍稱偏鈦酸。水解在三氧化鈦生產(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，歸根到底也就是決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。以上就是通常所說的鈦液的熱水解過程。此反應(yīng)是在較高的酸度下進(jìn)行的，并且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，偏鈦酸的析出，使結(jié)合著的酸游離出來，增加了游離酸的濃度。由于其他金屬鹽類只能在很低的酸度下才能發(fā)生水解而殘留在母液中（俗稱廢酸），因而析出的偏鈦酸應(yīng)是“純凈”的。然而，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，偏鈦酸總會(huì)含有雜質(zhì)，這是由

42、于它具有很大的比表面積而吸附雜質(zhì)，而且它是膠粒的凝聚體，在凝析聚沉?xí)r會(huì)夾著雜質(zhì)共同沉析。b、鈦液熱水解過程的步驟根據(jù)研究結(jié)果表明，水解過程大致可以分為以下三個(gè)階段。a. 第一階段-晶核的形成水解的第一步，是從完全澄清的溶液中析出第一批極為微小的結(jié)晶中心，稱為晶核。不同的水解條件，得到的是不同數(shù)量和具有不同組成的晶核。晶核的數(shù)量與組成決定了水解沉淀物的組成，也決定了最后成品的性質(zhì)。因此水解是二氧化鈦生產(chǎn)中最主要的一環(huán)，而形成結(jié)晶中心是水解過程中最重要的一環(huán)。在實(shí)際生產(chǎn)中，生成晶核有二種方法，一種是在原來溶液中培養(yǎng)晶核，即所謂自生晶種；另一種是另外制造晶核，而后把它引人澄清的溶液中去，即所謂外加晶

43、種。b. 第二階段-晶核的成長(zhǎng)與沉淀的形成當(dāng)晶核形成后，如果使水解作用繼續(xù)進(jìn)行，則根據(jù)結(jié)晶原理，在晶核表面便發(fā)生鈦的固析。這就促使晶核逐漸累積長(zhǎng)大，當(dāng)達(dá)到相當(dāng)大小時(shí)便成為沉淀而沉析出來。c. 第三階段-熟化13 2-2沉淀物的組成以及溶液組成，隨著水解作用的進(jìn)展而改變當(dāng)沉淀物開始析出后，水解作用仍以較大的速度在進(jìn)行，晶體繼續(xù)成長(zhǎng)。在這階段里，溶液的成分隨著沉淀而不斷變化。tio2的含量逐漸降低，而游離酸濃度不斷提高。這個(gè)變化直接影響了沉淀物的組成，能使沉淀的粒子局部溶解，而后又重新析出新組成的沉淀，也可能是固體沉淀物的直接轉(zhuǎn)化。這個(gè)過程不斷繼續(xù)直到水解完全，溶液中只剩下極少數(shù)的鈦及較濃的硫酸，

44、此時(shí)沉淀物的組成才最后固定下來。鈦液中三價(jià)鈦離子的水解ph值接近于，并且不具有膠體特征，所以在熱水解過程中它不發(fā)生水解反應(yīng)，不產(chǎn)生沉淀。在熱水解結(jié)束后仍留在母液中。但由于攪拌及沸騰的影響，會(huì)有部分被空氣氧化而成為硫酸氧鈦。2ti2(so4)3+o2+2h2o=4tioso4+2h2so4水解后母液中應(yīng)保持ti含量在0.5克/升左右。c、水解的方法和操作在工業(yè)生產(chǎn)上有三種水解方法：外加晶種加壓法水解；外加晶種常壓法水解；自生晶種稀釋法水解。這里主要介紹第三種方法的水解操作。自生晶種加壓法水解的操作過程如下：首先在水解鍋里注入一定量的沸水然后在攪拌下預(yù)熱至90-98含二氧化鈦250克/升左右的濃鈦

45、液于16-18分鐘 自生晶種稀釋法水解流程簡(jiǎn)單，不需另設(shè)制造晶種的設(shè)備，但在晶種制備過程中控制比較困難，晶種的好壞直接影響水解產(chǎn)品的好壞，最終決定成品的粒度及白度等重要指標(biāo)，故水解操作時(shí)必須精細(xì)，各指標(biāo)必須嚴(yán)格控制。6.3.7 偏鈦酸的水洗偏鈦酸水洗工藝流程：水解產(chǎn)物在冷卻槽中經(jīng)盤管冷卻至40左右，放入分離槽中，將葉濾機(jī)接通真空，并使整組葉片浸沒在漿液中，上片前先開動(dòng)槽底攪拌機(jī)或壓縮空氣，使?jié){液攪拌均勻，避免出現(xiàn)濾餅上薄下厚的現(xiàn)象，由于真空的壓差濾液逐步滲過濾布，而水合二氧化鈦則沉積在葉片表面，槽內(nèi)液位相應(yīng)下降，需不斷補(bǔ)充漿液，保持液面高度。水合二氧化鈦沉積到一定厚度（一般為25-40mm）時(shí)

46、，用電動(dòng)吊車將整組葉片吊起，稍稍抽干后，放入一次水洗槽內(nèi)水洗，此時(shí)水合二氧化鈦已與一半以上母液分離。母液經(jīng)抽吸液罐，自動(dòng)排出，由泵送到沉降槽，回收稀酸中少量穿過濾層的懸浮水合二氧 14 +3化鈦。葉片首先在一次水洗槽 每組葉濾機(jī)葉片塊數(shù)，塊； 濾餅厚度，厘米；d 濾餅比重，噸米；t 水洗總時(shí)間，小時(shí)； 每片葉片的過濾面積，米。濾餅含水量計(jì)算，取一定量濾餅在400烘干2小時(shí)，按下式計(jì)算含水量i為i（前后）前100式中 前 樣品烘干前重量，克；后 樣品烘干后重量，克。 23水洗操作的操作條件：(1)漿液溫度 30-40(2)真空度 67千帕（500毫米汞柱）以上(3)濾餅厚度 25-40毫米(4)

47、偏鈦酸含鐵量 0.016.3.8 偏鈦酸的漂白及漂洗偏鈦酸漂白的原理：經(jīng)水洗的偏鈦酸中的鐵雜質(zhì)是以三價(jià)鐵離子水解生成的極為細(xì)小的固體氫氧化鐵的形式存在的。漂白就是先將固體氫氧化鐵轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸鹽，然后用化學(xué)活潑性強(qiáng)的金屬或金屬離子將其還原為低價(jià)的硫酸鹽，最終通過水洗進(jìn)一步除去。發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是氫氧化鐵大量轉(zhuǎn)化為硫酸鐵，硫酸高鐵在還原劑的作用下被還原成硫酸亞鐵。2fe(oh)33h2so4fe2(so4)36h2o15fe2(so4)3znznso4fetifeti偏鈦酸漂白的方法：偏鈦酸漂白的方法按漂白時(shí)使用的不同的還原劑可分為以下兩種：（）鋅漂用鋅粉作還原劑的漂白方法叫鋅漂。還原反應(yīng)如下

48、：2fezn2fezn（）三價(jià)鈦漂用三價(jià)鈦離子作還原劑的漂白方法叫三價(jià)鈦漂。還原反應(yīng)如下：fetifeti三價(jià)鈦漂白和鋅漂相比，前者具有硫酸用量少、還原劑用量少、操作溫度低、漂白時(shí)間短，無殘留物污染等優(yōu)點(diǎn)，所以三價(jià)鈦漂白是目前最佳的漂白方法。偏鈦酸漂洗：偏鈦酸漂白后的漂洗與前章所述水洗過程相同，一般采用真空葉濾機(jī)或轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)。為了防止物料重新被污染，洗滌用水需經(jīng)凈化處理，至少應(yīng)經(jīng)過砂濾以除去固體雜質(zhì)，如能用電滲析水或去離子水，效果更好。由于物料本身含鐵量較低，水洗時(shí)間比第一次水洗短，一般不超過10小時(shí)。水洗后，物料含鐵量應(yīng)低于0.003（以tio2計(jì)）。鋅漂漂白容易使氧化鋅混入成品，氧化鋅

49、是一種很強(qiáng)的金紅石型化促進(jìn)劑，但也有副作用。某些不允許含氧化鋅的產(chǎn)品就不宜用鋅漂，另外，鋅漂過程為液固反應(yīng)，還原劑滲入偏鈦酸顆粒偏鈦酸的鹽處理偏鈦酸在煅燒前加入少量化學(xué)品添加劑進(jìn)行改性處理的過程稱為鹽處理，亦稱前處理。偏鈦酸如不經(jīng)過鹽處理而直接煅燒，得到的產(chǎn)品顆粒往往很硬，色相及其他顏料性能差，漆用性能低劣。因此，在生產(chǎn)顏料鈦白時(shí)，都要根據(jù)不同品級(jí)的需要，在偏鈦酸中加入少量添加化學(xué)品進(jìn)行改性，然后再在適當(dāng)?shù)臏囟认蚂褵?，使產(chǎn)品具有良好的色相、光澤，較高的消色力、遮蓋力，較低的吸油量和合適的晶粒大小，形狀以及在漆料介質(zhì)中的易分散性。某些非顏料型產(chǎn)品中有時(shí)也需要加入某些化學(xué)品，使產(chǎn)品具有各種特殊性能

50、。a、 銳鈦型顏料鈦白的鹽處理生產(chǎn)銳鈦型顏料鈦白粉的鹽處理時(shí)，常使用的添加劑有鉀鹽和磷酸（或磷酸鹽）。加入添加劑的作用主要有兩點(diǎn)：一、是使產(chǎn)品具有優(yōu)良的顏料性能；二、使銳鈦晶型起穩(wěn)定作用，抑制形成金紅石晶型，防止產(chǎn)品中混有金紅石晶型。但是添加劑加入量過多會(huì)使鈦白粉的水溶性鹽含量明顯增加和水選時(shí)水分散性下降，只有嚴(yán)格控制加量，才能既發(fā)揮添加劑本身的作用，又不影響鈦白粉的其他性能。鉀鹽：在銳鈦型顏料鈦白粉的鹽處理時(shí)，加入碳酸鉀或硫酸鉀等鉀鹽，其作用是：一、可以使 16 3+3+2+4+3+02+2+3+3+2+4+偏鈦酸在較低溫度下脫硫，從而降低煅燒溫度，使物料在較低溫度下達(dá)到中性，避免高溫?zé)Y(jié)而

51、引起產(chǎn)品的變黃或變灰或出現(xiàn)色變現(xiàn)象，造成產(chǎn)品漆用性能低劣，分散性能極差。添加了鉀鹽，即使在較高溫度下煅燒時(shí)，也不失去鈦白粉的優(yōu)良的顏料性能，因?yàn)樵谳^高溫度煅燒時(shí)，二氧化鈦顆粒比較致密，有利于提高耐候性和降低吸油量；二、能促進(jìn)銳鈦型二氧化鈦微晶體的成長(zhǎng)，三、可以改善顏料性能，使鈦白粉顆粒松軟、色澤潔白，消色力提高。鉀鹽的添加量一般為tio2的0.4-2.0，相當(dāng)于0.25-1.4的k2o。磷酸鹽：偏鈦酸經(jīng)過水洗（或再經(jīng)漂白）后，仍含有痕量的雜質(zhì)元素鐵。在生產(chǎn)銳鈦型顏料鈦白粉時(shí)，如果不加處理就直接送去煅燒，則在煅燒過程中，鐵元素將生成紅棕色的氧化鐵，這樣會(huì)大大地降低鈦白粉的白度。而加入了磷酸或磷酸

52、鹽，可使鐵在高溫下轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的淡黃色的磷酸鐵，比紅棕色的氧化鐵對(duì)鈦白粉的色澤影響小得多，而磷酸鐵在煅燒的溫度下也不會(huì)分解，從而能隱蔽雜質(zhì)元素鐵的顯色，提高鈦白粉的白度和柔軟性。同時(shí)可以提高鈦白粉的耐候性。其反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：fe(oh)3+h3po4=fepo4+3h2o所加的磷酸有一部分先與偏鈦酸漿料中的可溶性鈦，稀土等作用，生成不溶性的磷酸鹽，然后剩下磷酸才與鐵作用。真正與鐵作用的磷酸并不多，但是必須保證有足夠的磷酸與鐵作用，否則就會(huì)影響產(chǎn)品的白度，而過多的磷酸也不好，因它會(huì)使產(chǎn)品的消色力下降，并且多加了酸，增加了脫硫的困難，使達(dá)到最大消色力的煅燒溫度移向較高的溫度處。溫度高了，又容易

53、造成由于晶格脫氧而帶灰相。同時(shí)還要考慮到鈦鐵礦中含有一定量的磷，這些磷在生產(chǎn)中無法除去，會(huì)有一部分轉(zhuǎn)移到成品中，因此生產(chǎn)時(shí)要結(jié)合現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)條件進(jìn)行調(diào)整。一般添加量為tio2的0.08-0.3（以p2o5）。 磷酸鹽還是鈦白粉向銳鈦型轉(zhuǎn)化的促進(jìn)劑，又是銳鈦晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石晶型以及金紅石晶型粒成長(zhǎng)的抑制劑，生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉時(shí)，加入磷酸鹽是為了偏鈦酸向銳鈦晶型轉(zhuǎn)化，同時(shí)又防止金紅石型鈦白粉的生長(zhǎng)；生產(chǎn)金紅石型鈦白粉時(shí)，能抑制金紅石型晶粒的長(zhǎng)大。因此生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉時(shí)，不要把磷看成雜質(zhì)，而在生產(chǎn)金紅石型鈦白粉時(shí)，要求磷含量不能過高，p2o5含量要小于0.1，即使在確定配方時(shí)也要將偏鈦酸中帶來的p2o5考

54、慮在內(nèi)，要求除偏鈦酸中的p2o5。b、 金紅石型鈦白的鹽處理鈦白工業(yè)的初期產(chǎn)品都是銳鈦型的，四十年代開始出現(xiàn)金紅石型產(chǎn)品。由于金紅石型鈦白粉在紫外區(qū)具有較大的吸收，在可見光區(qū)的反射率高于銳鈦型鈦白粉，因此，金紅石型鈦白粉的光化學(xué)穩(wěn)定性和光澤度均高于銳鈦型鈦白粉，具有更大的實(shí)用價(jià)值。用硫酸法鈦液水解制得的偏鈦酸是無定型的（使用金紅石型晶種除外），在高溫下（1050以下）長(zhǎng)時(shí)間煅燒雖然可以使產(chǎn)品全部轉(zhuǎn)化為金紅石晶型，但是結(jié)晶過程會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)Y(jié)，晶格缺陷很多，晶粒過大而且很硬，產(chǎn)品顏料性能極差，另外，高溫常使晶格脫氧，使產(chǎn)品呈灰相。因此在生產(chǎn)中，必須在偏鈦酸中添加一些金紅石化的促進(jìn)劑和晶型調(diào)整劑，使

55、tio2以合理的速度成長(zhǎng)，在較低的煅燒溫度下生產(chǎn)出晶型轉(zhuǎn)化完全，大小適中，外形規(guī)整的顏料粒子。（1）金紅石化促進(jìn)劑17大多數(shù)金屬氧化物在鈦白粉的銳鈦型向金紅石型轉(zhuǎn)化過程中都具有誘導(dǎo)，促進(jìn)和正催化劑的作用，一般認(rèn)為阻粒子的離子半徑越小，促進(jìn)金紅石化的作用就越強(qiáng)。但是有實(shí)用價(jià)值的必須是能生成白色氧化物的那些金屬化合物。常用的促進(jìn)劑有鋅、鎂、銻、錫、鋰等元素的氧化物和鹽類以及二氧化鈦溶膠。鋅鹽：鋅鹽是很強(qiáng)也是最廣泛使用的金紅石化促進(jìn)劑，常用硫酸鋅、氧化鋅和氯化鋅。采用鋅鹽可加速晶型轉(zhuǎn)化，提高轉(zhuǎn)化率，降低達(dá)到最高轉(zhuǎn)化率的溫度，提高產(chǎn)品耐候性。但是若單獨(dú)添加鋅鹽，由于粒子生長(zhǎng)過快，容易造成燒結(jié)而降低產(chǎn)品

56、的顏料性能，使底相泛紅、顆粒變硬、分散性下降、制成的涂料粘度增加。如同時(shí)添加二氧化鈦凝膠或鋁鹽，可以改善顆粒形狀及減少燒結(jié)，因而鋅鹽大都與鉀鹽、磷酸、鋁鹽、二氧化鈦溶膠等組合使用。一般鋅鹽添加量為tio2的0.2-1.2（以zno計(jì)）。鎂鹽：鎂鹽是一種弱的金紅石型轉(zhuǎn)化劑，它對(duì)加速但是品的值達(dá)到中性具有顯著的作用。一般用量為tio2的0.2-0.5（以mgo計(jì)）。二氧化鈦溶膠：二氧化鈦溶膠俗稱煅燒晶種、乳化晶種或偏鈦酸外加晶種，有相當(dāng)強(qiáng)的促進(jìn)作用，能提高產(chǎn)品消色力，降低轉(zhuǎn)化溫度，改善煅燒物粒子外形，使之較為圓滑規(guī)整，使產(chǎn)品疏松易于粉碎。常和鋅鹽、鋁鹽組合使用、相輻相成。添加量為tio2的2（此為鈦酸鹽制成的tio4膠溶）或tio2的6（此為ticl4制成的tio2膠溶）。（2）金紅石晶粒調(diào)整劑為使金紅石型鈦白粉在煅燒時(shí)能形成圓滑規(guī)整、性能優(yōu)良的顏料顆粒，以及滿足各種品級(jí)鈦白粉的特殊要求，需要在偏鈦酸中添加一些調(diào)整劑。常用的調(diào)整劑有鉀、鋁、磷、氨和銻等元素的鹽類。這些調(diào)整劑大多是金紅石化的負(fù)催化劑。鉀鹽：常用的有碳酸鉀、硫酸鉀和硫酸氫鉀。添加鉀鹽對(duì)改善產(chǎn)品的顏料性能有很大的好處，可以使顆粒疏松，提高白度和消色力，可以使二氧化鈦在較高的溫度下煅燒而不失去優(yōu)良的顏料性能，因?yàn)樵谳^高的溫度下煅燒時(shí)二氧化鈦顆粒比較致密，有利于提高耐候性和降低吸油