硫酸法钛白生产中钛液的制备---乘钒钛文化之风 创钒钛经济之业

乘钒钛文化之风 创钒钛经济之业

硫酸法钛白生产中钛液的制备---乘钒钛文化之风

创钒钛经济之业

原创 邹建新等

硫酸法钛白生产中钛液的制备 (1)原矿准备

按照酸解的工艺要求，用雷蒙磨（球蘑机、风扫磨）磨矿，将钛精矿粉碎至一定的粒度。325目 筛余≤1.5%，增加反应接触面，使酸解反应能够正常进行。雷蒙磨结构如图4.5.4所示。图4.5.5是某钛白粉厂酸解工序的球蘑机。

图4.5.4 雷蒙磨结构示意图 1-磨环；2-旋辊；3-主轴；4-支架；5-外壳；6-分级器

图4.5.5 球蘑机

钛铁矿选择时要注意如下几点：

①二氧化钛的品位高低是选择钛铁矿时首先要考虑到的因素，它直接影响工厂的收率和成本。一般矿中的TiO2二氧化钛含量应不低于47%。

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②二氧化钛的品位高低，主要涉及经济和消耗定额而钛铁矿中FeO/Fe2O3 的比值大小直接影响酸解的操作和安全。

③控制钛铁矿中有害杂质的含量是提高产品质量（白度、消色力）的关键因素之一。

④ Al2O3,SiO2,S,P等非金属杂质虽然对产品的白度没有多大的影响，但是它们在酸解时（特别是MgO，CaO）会形成胶体，严重影响钛液的沉降和净化效果。

为了能生产出高质量的钛白粉，钛铁矿中的杂质含量最好不要超过以下范围。

Fe2O3﹤13%,Cr2O3﹤0.03,MnO﹤1.5%,Nb2O5﹤0.2%,V2O5﹤0.5%,S﹤0.2%,Al2O3

﹤1%,SiO2﹤1%,P2O5﹤0.025%,金红石﹤0.5%。

对硫酸的要求:

硫酸法钛白粉生产中的第二个主要原料是硫酸，它是一种很活泼、氧化性很强的强酸，由于它的沸点很高（338℃）因此很适合用它来溶解钛铁矿。通常对硫酸的质量没有特殊要求，只要符合工业硫酸的国家标准即可. 对于硫酸浓度的要求，一般为88-98% ，但最好不低于85%,通常使用92-96% 浓度的硫酸比较好。

钛铁矿的干燥与粉碎：

钛铁矿的干燥一般在风扫磨中进行，风扫磨属于一种卧式球磨机，钛铁矿在不同直径大小的钢球中磨细后，由热风炉来的热风把矿粉输送到收料器内。

我国钛铁矿的粉碎普遍采用雷蒙磨， 又称摆轮式研磨机或悬辊式研磨机、环辊磨等。雷蒙磨的生产能力大、能耗低、产品细度比较好，但噪音大、振动比较厉害。一般中小型钛白粉工厂控制细度为325目筛余≤1.5%左右。

(2)酸解方法简介

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液相法：反应始终在液相状态下进行。在这里，硫酸（有效酸）浓度与钛总含量之比值非常重要叫做酸比值，通常以F来表示。采用55－60％ 的硫酸酸比值较高（f值3－3.2），所以得到的钛液绝大部分以正硫酸钛的形式存在。该方法因为反应时间太长，耗酸、耗蒸汽多，加上Ｆ值太高造成以后水解困难，水解率低，工业生产一般不采用此法。

两相法：两相法采用的硫酸浓度为65－80％，Ｆ值控制在1.8－2.2之间，操作时先把硫酸加热至120℃左右，主反应3h，然后加入矿粉继续加热到150－200℃左右，反应物为糊状物，接着冷却、加水浸取，至酸解率时为达到85-90%为止。两相法虽比液相法耗用硫酸少，但反应时间长，酸解率低仍不经济。

固相法：该法是目前硫酸法钛白粉工厂普遍采用的方法，因为它与前两种方法相比具有反应温度高、反应历程短、耗用硫酸少的优点。用这种方法生产的硫酸浓度一般在85-95%，反应激烈、迅速，由于浓硫酸的沸点高，最高反应温度可高达200-250℃，反应一般在5-15min 内即可完成，反应放出大量的热，因此能源较省，耗酸也较少，F值一般控制1.7-2.1，所得产品为多孔的固相物，容易加水浸取，酸解率通常可以达到95% 以上。

(3)固相法酸解

硫酸钛溶液的制备实际上包括钛精矿的酸分解，固相物的浸取，还原等工艺步骤。

酸分解作业是在耐酸瓷砖的酸解罐中进行的。将浓度为92-94％的浓硫酸装入酸解罐中并通入压缩空气，在搅拌的情况下加入磨细的钛精矿。精矿与硫酸的混合物用蒸气加热以诱酸解主反应的进行，主反应结束后，让生成的固相物在酸解罐中熟化，使钛精矿进一步分解，分解后所得固相物基本上是由钛铁硫酸盐和

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一定数量的硫酸组成。

固相物冷却到一定温度后，用水浸出，并用压缩空气搅拌，浸出完全以后，浸出溶液用铁屑还原，将溶液的硫酸高铁还原成硫酸亚铁。

钛铁矿与硫酸的反应非常缓慢，在常温下几乎不发生变化。为了促进这个反应，往往需要加热。

主反应为：

FeTiO3+3H2SO4 Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2S04 TiOSO4+FeSO4+2H2O Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O

杂质副反应为：

MgO+ H2S O4 MgSO4+ H2O CaO+ H2S O4 CaSO4+ H2O Al2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O MnO+ H2S O4 MnSO4+ H2O

反应结果得到的是（正）硫酸钛Ti(S04)2 硫酸氧钛TiOSO4，硫酸亚铁FeSO4和硫酸高铁Fe2(SO4)3这四种物质。

高铁的还原反应为：

Fe2(SO4)3+Fe →3FeSO4

关键参数：

有效酸＝与钛结合的酸＋游离酸 酸比值F=（有效酸浓度）/（总TiO2浓度）

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钛液经过浓缩或稀释后，Ｆ值是保持不变的，Ｆ值的高低，能显示出钛液中钛的组成。酸解率一般可达到90-97％。

酸解率％ =(溶液中总钛)/(矿粉中总钛)×100

硫酸氧钛(TiOSO4 ）是一种白色易潮解的结晶状粉末，它能溶于水，不溶于硫酸，如图4.5.6所示。

图4.5.6 硫酸氧钛的显微照片

钛铁矿的酸解工艺操作，工业生产中通常采用固相法工艺。一般有如下三种操作方式：

①高温法---先把浓硫酸放入酸解罐内，在压缩空气搅拌下将计量好的钛铁矿投入酸解罐内并搅拌均匀，然后添加计算好的稀释水，利用硫酸稀释放出的热量，再用蒸汽加热到一定温度后开始酸解反应。

②低温法---先在酸解罐内把计量好的浓硫酸稀释到工艺规定的浓度和温度后，把计量好的钛铁矿在压缩空气搅拌下投入酸解罐中，搅拌均匀后开直接蒸汽引发酸解反应。

③预混合法---把浓硫酸与钛铁矿先在一台预混合罐中搅拌均匀，然后把此粘稠状的矿浆投入酸解罐内，再加入定量的稀释水，利用稀释热来引发酸解反应。

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酸解反应的操作一般是先把计量好的硫酸先放入酸解罐中，在压缩空气的搅拌下投入矿粉，即先加酸后加矿。硫酸的稀释夏季通常采用低温法，即先把硫酸稀释到一定的工艺浓度并冷却到一定的温度再投矿粉；冬季通常采用高温法，即先加酸后加砂粉然后再加入计量后的稀释水，用硫酸的稀释热来引发反应。

（4）固相物的浸取

所谓浸取是在压缩空气搅拌下、严格控制温度和浓度的情况下，用水或部分淡废酸、小度水（低TiO2 浓度的回收稀钛液）把反应固相物溶解。

浸取与固相物温度、加水方式、加水顺序、加水速率和溶液的温度及浓度有很大的关系，否则浸取不完全、酸解率低、稳定性下降、甚至会出现早期水解。

加水时一般宜先快后慢，在压缩空气搅拌下待大量的水迅速浸没固相物后，再以一定的速率把水加人酸解罐内。

工业生产中浸取时常加入部分稀废酸（水解过滤后的母液）和小度水，在这种情况下一般先加稀废酸后加水或小度水。一般小型酸解罐，水、废酸、小度水直接从罐的上部加入，大型酸解罐从底部或上下同时进水以利快速把固相物淹没，避免 …… 此处隐藏：2877字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……