二氧化鈦發(fā)展應(yīng)用及工藝技術(shù)-資料下載頁

　　

【正文】 氯化法工藝，鈦礦都是重要的原料組成部分。在硫酸法工藝中，鈦精礦、酸溶性鈦渣和硫酸是鈦白粉生產(chǎn)的主要原材料，上述三種原材料成本合計占生產(chǎn)成本的平均比例約為60%。首先將鈦礦原料干燥并經(jīng)研磨，再用硫酸分解。酸解反應(yīng)前，用機械攪拌或壓縮空氣先將礦粉和硫酸的混合物攪拌均勻，加入引發(fā)液利用硫酸的稀釋熱引發(fā)酸解反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物是鈦、二價和三價鐵、其它金屬的硫酸鹽，是一種多孔性的固相物。加入水或稀硫酸浸取固相物，得到鈦的硫酸鹽溶液稱為鈦液。在鈦液中加入鐵粉或鐵屑，使其中的高價鐵還原成亞鐵，便于后面工序中分離。然后讓鈦液靜置沉降，除去氧化硅和未反應(yīng)的鈦礦一類的固體殘渣，鈦液在沉降之前，需加入絮凝劑使其中的膠體物質(zhì)絮凝沉降，為了提高沉降后鈦液的質(zhì)量，用過濾的方式降去一部分未沉降的雜質(zhì)。初步凈化后的鈦液根據(jù)工藝要求的鐵鈦比用冷凍或真空結(jié)晶，讓大部分硫酸亞鐵結(jié)晶析出而得以分離，分離亞鐵后通過控制過濾除去鈦液中的微量殘渣。然后對鈦液進行濃縮，使鈦液濃度提高到水解所要求的濃度。鈦液的水解是硫酸法生產(chǎn)鈦白粉最關(guān)鍵的一步，為確保水解產(chǎn)物的質(zhì)量，水解條件必須嚴格控制。水解快結(jié)束時用水稀釋，可提高鈦液的水解率，但稀釋過度，則會影響水合二氧化鈦的質(zhì)量。水解所得的水二氧化鈦經(jīng)過濾除去所吸附的母液后用水洗滌，其酸性濾液應(yīng)回收處理。水洗以后的水合二氧化鈦在酸性和還原條件下進行漂白和漂洗除去殘存的微量雜質(zhì)鐵，然后加入少量能控制晶體成長的物質(zhì)(鹽處理劑)，再進行煅燒。水合二氧化鈦的煅燒是很重要的工序，煅燒是在有一定傾角的轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行的。水合二氧化鈦在轉(zhuǎn)窯內(nèi)首先脫除水分，再脫除吸附的三氧化硫，最后是晶體的成長以及向金紅石型轉(zhuǎn)化過程，其中晶體成長和晶型轉(zhuǎn)化是在高溫條件下進行的，必須仔細控制。煅燒后的二氧化鈦粗制品經(jīng)研磨、分級(如是銳鈦型經(jīng)研磨后就得到產(chǎn)品)后，用無機、有機物對二氧化鈦進行表面處理，最后對表面處理后的二氧化鈦進行洗滌、干燥和粉碎，得到金紅石型二氧化鈦產(chǎn)品。原礦粉碎預(yù) 混 合酸 解沉 降熱 過 濾真空結(jié)晶結(jié)晶分離控制過濾濃 縮水 解一 洗漂 白鈦鐵礦二 洗鹽 處 理煅 燒前 粉 碎濕磨、分級表面處理三 洗旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥汽流粉碎金紅石成品硫酸綠礬廢酸 二氧化鈦的工業(yè)生產(chǎn)方法主要有硫酸法和氯化法。硫酸法是用硫酸分解鈦礦成TiOSO4 ，經(jīng)凈化、濃縮后，鈦液水解成TiO2 .H2O，再經(jīng)洗滌、過濾、煅燒后得產(chǎn)品，再進行表面處理，則得金紅石產(chǎn)品，工藝的特點是原料來源廣、品位要求低、生產(chǎn)技術(shù)容易掌握，但是生產(chǎn)流程長、操作要求精細、“三廢”排放量大。氯化法以天然金紅石、人造金紅石或高鈦渣為原料，經(jīng)氯化、精制、氧化、表面處理后制得成品。該工藝的特點是生產(chǎn)流程短、連續(xù)化操作、單系列裝置規(guī)模大、“三廢”排放少，但生產(chǎn)技術(shù)難度大。氯化法鈦白粉生產(chǎn)流程主要分3部分：氯化、氧化和后處理工段。無論是氯化法鈦白生產(chǎn)還是海綿鈦生產(chǎn)過程中，粗TiC1 的制取工藝基本相同。主要有固定床氯化、熔鹽氯化和流化床氯化技術(shù)，其中，固定床氯化工藝已被淘汰，熔鹽氯化工藝在攀鋼集團錦州鈦業(yè)公司正在應(yīng)用．流化床氯化工藝在國外被普遍采用，國內(nèi)在快速流化床氯化技術(shù)方面還處于開發(fā)階段。流化床氯化主要設(shè)備是沸騰氯化爐，通常用材質(zhì)為鋼，襯有耐火材料并罩有外部水冷套。金紅石礦或高鈦渣等富鈦料經(jīng)粉磨后，與一定比例的石油焦從沸騰層上方加入沸騰爐，從氧化工序返回的循環(huán)氯氣從爐底加入．氯化反應(yīng)在925～1 010℃下連續(xù)進行，TiO2 及鐵、硅、礬、鈣、鎂及其他金屬的氧化物被轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氯化物，隨氣體離開氯化爐。反應(yīng)氣體先經(jīng)旋風分離器將未反應(yīng)的固體粉塵和不揮發(fā)的氯化物從反應(yīng)氣體中分離出來，隨后，進行逐級冷卻、冷凝，先分離出亞鐵的氯化物，再分離中沸點的氯化物三氯化鐵，然后，用冷四氯化鈦噴淋等辦法冷凝收集低沸點的四氯化鈦(內(nèi)含四氯化硅和三氯氧礬等)，經(jīng)過濾除泥漿，得到粗四氯化鈦。粗四氯化鈦經(jīng)除硅、除礬得到相對高純度的精制四氯化鈦。 氧化工段經(jīng)蒸發(fā)預(yù)熱的精制四氯化鈦、經(jīng)預(yù)熱的氧氣以及反應(yīng)所必需的成核劑、晶型轉(zhuǎn)化促進劑等反應(yīng)物加入氧化反應(yīng)器。氧化反應(yīng)引發(fā)溫度為800℃以上，主反應(yīng)一般在1 300～1 800℃ 進行。從反應(yīng)器出來的氣流(夾帶反應(yīng)生成的二氧化鈦顆粒)用低溫的循環(huán)氯氣驟冷至700℃以下．再經(jīng)沿程管路冷卻至200℃ ，逐級用旋風分離器和布袋收集器將二氧化鈦從氯氣中分離出來，二氧化鈦經(jīng)脫氯處理后送后處理工序。 后處理工段后處理工段由打漿、研磨、化學品制備、表面處理、過濾洗滌、噴霧干燥、微粉碎及成品包裝等主要工序組成。 粉料進入打漿槽，分散劑、脫鹽水計量后分別加入打漿槽，打漿合格的漿液送研磨工序。，經(jīng)砂磨機進料泵打入砂磨機，研磨成粒徑小于1 m的漿料，磨后漿料送人磨后貯槽經(jīng)料漿分級泵送至分級器分級，粗料返回砂磨機，細料自流至表面處理罐。．再計量加入化學品制備工序來的各種表面處理劑，反應(yīng)完成后送往過濾工序。，葉濾機在吸片槽內(nèi)真空吸濾，完成上片后．橋吊吊起葉濾機。放入充滿脫鹽水的水洗槽中進行漿料洗滌。洗滌合格后，橋吊吊起葉濾機在卸料槽中卸下漿料。，經(jīng)隔膜泵送入噴霧干燥器．在干燥器內(nèi)離心霧化后，用熱風爐送人的熱風干燥漿料。出干燥器的尾氣在袋濾器內(nèi)分離下粉料，熱風經(jīng)排風機排人大氣，干燥后的TiO2粉料由輸送裝置送往微粉碎工序。，料倉下設(shè)置螺旋輸送機輸送粉料進入氣流粉碎機，在氣流粉碎機人口處，用移動泵向粉料中加入粉碎助劑．在氣流粉碎機內(nèi)用中壓過熱蒸汽作為工質(zhì)，粉碎粉料至平均粒徑約0．3 m，出氣流粉碎機物流進蒸汽旋風分離粉料，出蒸汽旋風尾氣流進高溫袋濾器再分離出夾帶的TiO2 粉料，出高溫袋濾器氣流經(jīng)噴水激冷后，進入洗滌器，洗滌后的冷凝水去洗滌水槽用于水洗，出洗滌器的不凝性氣體經(jīng)汽液分離器。由排風機排人大氣。由蒸汽旋風收集的粉料由空氣風機鼓入空氣流態(tài)化，粉料被空氣冷卻，物流進入冷卻旋風分離出粉料，出冷卻旋風氣流進袋濾器再分離夾帶粉料，出袋濾器氣流由排風機排人大氣。由冷卻旋風、袋濾器收集的粉料進入成品包裝工序。 成品進入螺旋輸送機，送入成品料倉，可根據(jù)需要供25 kg／袋包裝機或供1 000 kg／袋包裝機使用。　　杜邦公司在美國之外最大的投資項目當屬在我國東營興建一個20萬噸氯化法鈦白粉項目，總投資10億美元。該項目雖然通過了環(huán)評，但未通過國家發(fā)改委、國土資源部和地方政府的核準。隨后人們發(fā)現(xiàn)，杜邦東營項目雖然采用先進的氯化法生產(chǎn)，但采用含量為60%左右的鈦鐵礦為原料，而并不是杜邦的其他工廠運用的含量為80%的鈦鐵礦。部分專家對其使用低品位原料提出疑問，認為存在環(huán)保隱患。同時，國家發(fā)改委在2011年6月1日起實施的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》也作了新的規(guī)定，只鼓勵“二氧化鈦含量不小于90%的富鈦料(人造金紅石、天然金紅石、高鈦渣)為原料的氯化法鈦白粉生產(chǎn)”。杜邦的這一項目終因國內(nèi)反對聲而停滯不前。　　盡管這一項目被擱置，但給人們帶來思考——為何氯化法鈦白粉技術(shù)吸引跨國巨頭的眼球？其主要原因氯化法鈦白粉技術(shù)比硫酸法更先進、更環(huán)保，這已經(jīng)成為國際鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的共識。近年來，國際知名鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)使用氯化法生產(chǎn)的鈦白粉比例持續(xù)升高。除此之外，國內(nèi)鈦白粉巨頭企業(yè)對氯化法鈦白粉技術(shù)十分感興趣，并紛紛上馬項目，據(jù)了解，國內(nèi)鈦白粉巨頭東佳、龍蟒等企業(yè)對氯化法技術(shù)熟練掌握并運用到實際工作中，東佳集團引進吸收國外氯化法鈦白粉技術(shù)生產(chǎn)出SR9000高性能鈦白粉，龍蟒鈦業(yè)新建設(shè)產(chǎn)能為10萬噸/年的氯化法金紅石型鈦白粉生產(chǎn)線，佰利聯(lián)IPO募投項目就上馬了“6萬噸/年氯化法鈦白粉生產(chǎn)線項目”，預(yù)計2013年12月投產(chǎn)。隨著該項目的建成投產(chǎn)，公司鈦白粉產(chǎn)能將達20萬噸/年，成為我國鈦白行業(yè)唯一同時完整掌握硫酸法和氯化法兩種生產(chǎn)工藝的企業(yè)。　　結(jié)合三大鈦白巨頭項目上馬情況，不難看出，我國鈦白粉產(chǎn)能將會日趨上升。截至2012年6月30日，中國鈦白粉年產(chǎn)能已近280萬噸。目前全國在建、擬建、擴產(chǎn)項目為25項，其中廣西金龍鈦業(yè)股份有限公司新增年產(chǎn)5萬噸項目已經(jīng)建成，攀枝花市海峰鑫化工有限公司年產(chǎn)6萬噸金紅石已建成并試產(chǎn)，云南新立有色金屬有限公司年產(chǎn)6萬噸氯化法建成即將投產(chǎn)，寧波新福鈦白粉有限公司在建年產(chǎn)4萬噸金紅石也將在年底之前投產(chǎn)，預(yù)計到2015年這些項目全部完成，鈦白粉產(chǎn)能將超過500萬噸。諸多鈦白粉項目擴產(chǎn)、在建，勢必使得鈦白粉行業(yè)出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象，因此，采用或引進氯化法這一先進環(huán)保技術(shù)手段控制行業(yè)產(chǎn)能過剩現(xiàn)象是必然趨勢，國內(nèi)鈦白粉企業(yè)應(yīng)通過培養(yǎng)人才，學習掌握該技術(shù)領(lǐng)域。據(jù)了解，到“十二五”末，漯河要打造出四個超百億元的產(chǎn)業(yè)鏈，其中就包含氯化鈦白粉工業(yè)園。可見，　　產(chǎn)能的增加，固然離不開鈦白粉市場需求。從長期來看，“十二五”中國GDP經(jīng)濟增長目標定在7%，而鈦白粉的主要應(yīng)用領(lǐng)域又是以基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)——建筑、房地產(chǎn)、汽車、日用品等為主，必將隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展同步增長。預(yù)測到2015年，中國鈦白粉總產(chǎn)能將達到340萬噸~350萬噸，其中金紅石型鈦白粉將達到270萬~280萬t。中高端部分應(yīng)用領(lǐng)域的鈦白粉，如：專用造紙鈦白粉、食品級鈦白粉、日化用鈦白粉、高端涂料專用鈦白粉和鈦白粉的深加工產(chǎn)品等，這些產(chǎn)品必將得到開發(fā)，這些都會對鈦白粉提出新的需求，成為下一時期新的增長點。41 / 41