如何使用硫酸法來生產(chǎn)鈦白粉？
如何使用硫酸法來生產(chǎn)鈦白粉？
鈦白粉是一種白色無機(jī)顏料，無毒、不透明性、白度和光亮度都很好，它的分子式為二氧化鈦TiO2是一種多晶化合物，它的質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的排列非常的具有規(guī)則，帶有格子構(gòu)造。按照晶體的形態(tài)可以分為金紅石型和銳鈦型這兩種結(jié)構(gòu)，按照制造工藝又可分為硫酸法鈦白粉和氯化法鈦白粉，現(xiàn)在世界上鈦白粉的主要生產(chǎn)方式以氯化法為主，今天我們主要聊一聊如何使用硫酸法來生產(chǎn)鈦白粉。
用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的流程：
1、酸解
鈦鐵礦或鈦渣經(jīng)過研磨和干燥之后，用高濃度的硫酸在150-180℃左右的溫度下進(jìn)行酸解，白鈦石、人造金紅石和金紅石不溶于硫酸，因此不能用硫酸法來制造。鈦鐵礦中的鈦含量越低，所用硫酸的稀釋程度就越高，因此處理巖礦，合適的酸濃度為85%，而處理鈦渣，硫酸濃度一般為91%-92%。
酸解過程就是將三價鐵還原成二價鐵，因?yàn)槿齼r鐵會吸附在二氧化鈦粒子的表面，造成鈦白粉的白度降低，所以在整個生產(chǎn)過程中要始終保持二價鐵是最重要的。
硫酸法產(chǎn)生的污染物大多來自于酸解過程中產(chǎn)生的硫氧化物、酸霧和夾帶的未反應(yīng)原料粒子在短時間內(nèi)釋放出來，釋放出大量的含酸的氣體氣，其主要污染物是二氧化硫和酸霧。
2、沉降精濾
冷卻酸解溶液、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沉降池中，沉降精濾的主要目的是去除鈦礦雜質(zhì)中形成的可溶性殘余物這些殘余物中可能含有硅石、鋯石、硫酸石、白鈦石或金紅石，往里面加入酪蛋白、淀粉或其他有機(jī)絮凝劑，液體便通過簡單的重力分解沉淀在沉降池中。
沉降池中的固體物質(zhì)去除后，先用廢酸洗滌，回收未反應(yīng)的原料，然后再用水清洗掉殘留液。沉降后的鈦液通過精濾除掉細(xì)小的殘余粒子，然后將這些濾渣與沉降池中收集的其他固體物質(zhì)送往堆放場。
3、水解
將可溶性硫酸氧鈦在90℃時水解成不溶于水的水合二氧化鈦沉淀物或稱偏鈦酸，以獲取所需粒度的水解產(chǎn)物，嚴(yán)格控制如加熱速度、鈦液的二價鐵離子和四價鈦離子含量以及其他因素等，其中避免出現(xiàn)三價鐵離子是這個環(huán)節(jié)最重要的因素。
為控制水解的速度、過濾洗滌的性能和最終產(chǎn)品的細(xì)度及質(zhì)量指標(biāo)，就需要在水解時加入
晶種，晶種的加入方式有兩種：自身晶種和外加晶種，自身晶種是在水解時預(yù)先加入水解鈦液和水所產(chǎn)生的晶種進(jìn)行水解工序，不需要再另外制備晶種。外加晶種是向鈦液中加入經(jīng)另外制備的金紅石或銳鈦型晶種。
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，此步驟是硫酸法中產(chǎn)生廢酸的主要原因。
4、煅燒
水合二氧化鈦在900-1250℃下煅燒，通過煅燒環(huán)節(jié)脫去水分和去除殘余的三氧化硫，同時還可以將銳鈦型轉(zhuǎn)變成金紅石型。煅燒有利于加強(qiáng)鈦白粉產(chǎn)品的化學(xué)惰性和確定其粒度，煅燒后，二氧化鈦經(jīng)研磨、破碎、燒結(jié)成顆粒，然后在對其進(jìn)行處理。
在煅燒過程中，煅燒尾部連續(xù)排出的尾氣，其主要污染物為二氧化硫、酸霧及二氧化鈦粉塵，這是硫酸法生產(chǎn)鈦白粉中產(chǎn)生廢氣污染物的主要來源。
5、后處理
后處理主要有濕磨、無機(jī)包膜、干燥、氣流磨及有機(jī)包膜和產(chǎn)品包裝等工序。
①濕磨
將二氧化鈦顆粒在無機(jī)或有機(jī)分散劑下進(jìn)行濕磨，將二氧化鈦聚集的粒子盡量磨細(xì)解聚，以利于進(jìn)行無機(jī)包膜。濕磨使用的主要設(shè)備有介質(zhì)磨，有機(jī)球磨、球磨機(jī)、砂磨機(jī)、重介質(zhì)磨等。
②無機(jī)包覆
干燥和濕磨解聚后的二氧化鈦需要進(jìn)行無機(jī)包膜，以屏蔽紫外光，提高鈦白粉的耐候性，我們經(jīng)常使用的無機(jī)包膜劑有硅、鋁的氧化物及水和氫氧化物。
③干燥
近幾年來我們開始多采用鋯進(jìn)行混合包膜，以便于達(dá)到耐候、高光澤的效果，采用帶式干燥機(jī)、噴霧干燥機(jī)等方式進(jìn)行干燥。
④氣流磨
氣流粉碎與有機(jī)包膜，目前采用的粉碎機(jī)多數(shù)為扁平式氣流粉碎機(jī)，此過程中根據(jù)產(chǎn)品用途加入有機(jī)包膜劑。
⑤機(jī)包膜和產(chǎn)品包裝
有機(jī)包膜劑一方面可以中和鈦白粉表面，避免其重新團(tuán)聚，起到助磨效果，另一方面改變鈦白粉的表面物理化學(xué)性能，提高其在涂料、塑料等物質(zhì)的匹配性及相容性。有機(jī)包膜劑多用于涂料有胺、醇胺類、硅烷類，而二甲基硅烷、聚乙醇、三乙醇胺等多用于塑料。
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