第5章钛白粉研讨.doc

第5章 钛白粉 钛白粉的性质、种类和用途钛白粉学名为二氧化钛分子式为TiO2，相对分子质量79.90属于惰性颜料，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料板钛型是不稳定的晶型，无工业利用价值，锐钛型(Anatase)简称A型，和金红石型(Rutile)简称R型，都具有稳定的晶格，是重要的白色颜料和瓷器釉料，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性和化学稳定性，特别是没有毒性。 图5-1 不同钛白晶型的晶胞图 表5-1 二氧化钛的物理性质 物性 金红石型 锐钛型 结晶系 四方晶系 四方晶系 相对密度 3.9~4.2 3.8~4.1 折射率 2.76 2.55 莫氏硬度 6-7 5.5-6 熔点(℃) 1858 高温时转变为金红石型 晶格常数 A轴0.458，c轴0.795 A轴0.378，c轴0.949 电导率（S/m） 10-11~10-12 10-11~10-12 吸油度 16～48 18～30 着色强度 1650~1900 1200~1300 颗粒大小(微米) 0.2~0.3 0.3 5.1.3 二氧化钛的化学性质 二氧化钛的化学性质极为稳定，是一种偏酸性的两性氧化物，常温下几乎不与其他元素和化合物作用，对氧、氨、氮、硫化氢、二氧化碳、二氧化硫都不起作用。也不溶于水、稀酸、脂肪酸和其他有机酸及弱无机酸，只微溶于氢氟酸，在长时间高温煮沸下才溶于浓硫酸，微溶于碱和热硝酸。 二氧化钛对酸的作用是微弱的，在热硫酸中的溶解速度随着水合二氧化钛煅烧温度的提高而降低，一般情况下，煅烧温度超过1000℃就很难溶于热硫酸和盐酸，而煅烧温度低于700℃，15min左右就能溶于浓硫酸。但是如果加入过氧化氢、硫酸铵或碱金属的硫酸盐，溶解速度可加快。 化学反应式如下： TiO2+2H2SO4→Ti(SO4)2+2H2O TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O TiO2+ 6HF→H2TiF6+2H2O 对于金红石型二氧化钛，在浓硫酸中溶解时不能超过225℃，因为超过225℃会在其表面形成一层硫酸盐，影响其内部固体的继续溶解，二氧化钛在各种不同酸中的溶液，可以通过它的水合物—偏钛酸和正钛酸来制取，相比较起来，水合二氧化钛在硝酸中溶解速度快，在硫酸中慢，在盐酸中最快。 5.1.4 钛白粉的主要用途5.2 原材料及其规格要求≥48%，FeO≥32%，Fe2O310%，泥浆胶体10%，93%浓硫酸。 5.2.2 辅助生产原材料 还原剂：铁粉或铁屑，通常要求厚度小于3mm，无油污，无其他非金属杂质，无镀铬层。 铝粉：一般选择高活性铝粉。 氧化剂：氧化剂只针对钛渣制得的钛液使用，最常见的氧化剂是硝酸钠。 絮凝剂：改性的聚丙烯酰胺AMPAM。 消泡剂：酸解时会产生大量泡沫，影响酸解钛液热量的发散，目前使用十二烷基苯磺酸钠，也可用普通洗衣粉。 助滤剂：常见的助滤剂有木炭粉、珍珠岩和硅藻土等。 盐处理剂：钾盐、磷酸等其他盐类。 粉碎助剂：三羟甲基乙烷、三羟甲基甲烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。 5.2.3 后处理原料 润湿分散剂：六偏磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠、乙醇胺。 包膜剂：硅酸钠、硫酸铝、偏铝酸钠、硫酸氧钛、硫酸锆等。 5.3硫酸法生产钛白粉工艺概述TiO2、水合TiO2的煅烧和TiO2的表面处理。十大环节为：钛铁矿的干燥与粉碎、钛铁矿的酸解、钛液的净化、硫酸亚铁的结晶、含钛溶液的水解、水合TiO2的水洗与漂白、盐处理、煅烧与粉碎、TiO2的表面处理与超微粉碎，其工艺流程图如图5-2所示。 图5-2 硫酸法生产钛白粉的工艺流程图 5.4 酸解工段5.4.1 生产原理 经研磨、干燥后的钛铁矿一般在铅衬反应器中用85～92% FeO+H2SO4→FeSO4+H2O 5.4.2 工艺流程 图5-3 磨矿流程 1. 磨矿 钛铁矿由提升机提至原料仓，通过下料器计量送入磨机；粉碎后的钛铁矿经过分级机，不合格的物料由回料螺旋重新送入磨机再次粉碎，合格的钛粉则进入袋滤器，被收集下来后经提升机送入矿粉料仓备用；经研磨、干燥后的钛铁矿一般在铅衬反应器中用85～92% 图5-4 酸解流程 2.酸解 在酸解锅锥底通入压缩空气强烈搅拌，按配方投入93%硫酸，然后投入矿粉，使矿粉和硫酸充分混合，再加入定量的稀释用的废酸水，继续搅拌，由于浓硫酸被废酸中的水稀释，放出大量热量，使酸解锅内物料温度上升很快，数分钟内能达到250℃，7~8小时后主反应基本完成，停止通入压缩空气，熟化一段时间，使其继续