硫酸法二氧化钛生产的常压水解.doc

硫酸法二氧化钛生产的常压水解 日期:2011年4月9日 浏览[90] 一、工艺概述 硫酸法钛白生产过程中，水解是非常重要的工艺环节。硫酸钛液在一定温度条件下，通过晶种作用，水解生成水合二氧化钛和硫酸。水解的工艺条件以及具体操作，将基本上决定最终产品原级粒子的大小，确定成品钛白和性质，品种，而且对下工序的过滤和水洗也是非常紧密相关的。 另外，在保证质量的前提下，尽可能提高水解率，也是水解工艺必须考虑的问题。 目前，水解有两种基本类型，一是常压水解，一是加压水解。国外都是常压水解，加压水解仅国内采用。常压水解按晶种的制备方法又分为自生晶种常压水解和外加晶种常压水解。国内加压水解均为外加晶种。在水解过程中，晶种的组成和活性直接影响水解速度和水解率，晶种加量则影响水合二氧化钛原级粒子的大小。因此，晶种制备的重要性是可想而知的。 关于晶种制备，对锐钛型产品仅涉及水解晶种，对金红石型钛白又有金红石型水解晶种和煅烧晶种两种方法。过去国内在生产金红石型时采用金红石型水解晶种，而国外都为煅烧晶种。在采用煅烧晶种时，不论锐钛还是金红石型其水解晶种均是相同的。 鉴于笔者目的旨在解决锐钛型常压水解，而且对采用煅烧晶种的金红石型水解也是共同的。因此，对金红石型水解晶种就不在这里讨论。 二、外加晶种常压水解 1．晶种制备（方法之一） 锐钛型钛白水解晶种都是以钛液和氢氧化钠为原料来制备，但在具体中和操作和工艺条件上各个厂家还是有一定差异，这里介绍一种较为普遍采用的方法。 a．工艺计算 已知钛液的浓度，有效酸含量，碱液浓度。计算制备一定体积的晶种所需钛液，碱液以及水的体积。 V钛= V碱=[ ]×0.815×0.90 V水=V晶-V钛-V碱 式中： V钛：钛液需要的体积（升） V晶：要求制备晶种体积（升） V碱：中和用碱液的体积（升） V水：所用稀释水的体积（升） C钛：钛液浓度（克/升TiO2） C晶：晶种浓度（克/升TiO2） C碱：碱液浓度（克/升NaOH） [H+]钛：钛液有效酸浓度（克/升H2SO4） [H+]晶：晶种有效酸浓度（克/升H2SO4） 0.815：酸碱中和常数 0.9：90%中和率 b．工艺操作 （a）将计算量的钛液加入晶种缸内，控制三价钛含量3～5克/升(以TiO2计)。 （b）在搅拌状况下不断加入计算量的碱液，加碱速度先快后慢，碱液先浓后稀，保持温度在40℃以下，不析出氢氧化铁沉淀为准。 （c）分析有效酸和总钛，达到要求时即在10分钟之内升温至60℃，保温半小时后，骤冷至40℃以下。 （d）分析组成，停止搅拌，备用。 c．工艺指标 晶种浓度：53～55g/l 晶种有效酸：14～16g/l 晶种F值：0.25～0.30 晶种外观：带乳光的兰色胶体溶液 d．技术关键 （a）调整三价钛时，锌粉或铝粉的加量要根据钛液中三价钛含量的高低加以确定，并计量加入，不得任意抓一把了事。 实际锌粉加量为计算量的200% 具体计算： 2Ti+4+Zn=2Ti+3+ Zn+2 2×80：65.4=(5-CTi+4)V钛： x X= 式中：CTi+4—钛液中原有三价钛含量g/l V钛—制备晶种用钛液体积 x—锌粉的理论加入量 （b）中和过程中要逐步降低加碱速度和碱液浓度，中和后期应将计算好的加水量加入碱液计量缸中，将余下碱稀释，用压缩空气搅拌均匀。 2．晶种制备（方法之二） 水解晶种制备方法之二，同第一种方法的重要差别，是将碱液先稀释，按计算水量稀释到一定体积，然后加入钛液进行中和，操作和控制条件基本相同。 晶种指标： 晶种浓度 28～30g/l 晶种F值 0.50～0.52 晶种有效酸 15.0～15.5 g/l 3．水解过程 a.水解工艺条件 钛液浓度230～240g/l（TiO2） 晶种浓度28～32g/l （TiO2） 晶种加量0.8～1%（水解钛液的总钛白分数） b.水解具体操作 （a）将计算体积的钛液加入水解锅中，一般为水解锅容积的75～80%。 （b）在30～40分钟内将钛液加热至沸腾。 （c）加入计算量的晶种，加晶种时尽量要求快一些。 （d）在108～110℃条件下保温，一般105℃，沸腾2～2.5小时，此时间内注意体积有无变化，适当地补加一定水，以保持体积稳定。 （e）加入沸水，加入量按将钛含量降至170g/l左右为准，再在105℃左右保温1小时。 （f）水解结束后，将水解浆料放入偏钛酸冷却槽冷却。如果水解和冷却在同一设备内进行时，则进行水和蒸汔的切换进行冷却。 C．两点说明 （a）水解加热既可采用直接蒸汽加热，也可采用间接蒸汽加热，国内通常是间接蒸汽加热。 加入晶种后大约经过20分钟左右，溶液