015生产工艺-二氧化钛.ppt

第三篇 几中典型无机盐的生产工艺 第四章 二氧化钛的制备 第一节 二氧化钛的性质、用途和原料 一、概述 二、二氧化钛的物理化学性质 三、二氧化钛的用途 一、概述 二氧化钛。商用名称为钛白粉，分子式为TiO2。 物理性质 分子量79.9， 相对密度 　在常用的白色颜料中，二氧化钛的相对密度最小，同等质量的白色颜料中，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。 熔点和沸点 由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型，因此板钛型和锐钛型二氧化钛的熔点和沸点二氧化钛实际上是不存在的。 只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点，金红石型二氧化钛的熔点为1850℃℃、熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为 2500～3000℃，在此高温下二氧化钛稍有挥发性。 介电常数 　二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能。 电导率 　二氧化钛具有半导体的性能，它的电导率随温度的上升而迅速增加 吸湿性 二氧化钛虽有亲水性，但吸湿性不太强 化学性质 其化学性质相当稳定 不溶于水、有机酸和弱无机酸 可溶于浓硫酸、碱和氢氟酸 溶于氢氧化钠（或钾）的熔融物，生成钛酸盐 高温下与氯化剂反应生成四氯化钛 三、二氧化钛的用途 具有稳定的物理、化学性质，优良的光学、电学性质以及优异的颜料性能，因此其用途十分广泛， 涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、电子工业、化妆品、电焊条、搪瓷、陶瓷和冶金等都要用到钛白粉。 特别是颜料钛白粉，因其具有其他白色颜料无可比拟的多种优异性能，以至于其面世后，很快就取代了传统的铅白、锌白、锌钡白等白色颜料，成为白色颜料之王。 由于它是白色和浅白色最好的遮盖颜料和消色颜料，因此被广泛地应用于需要着白色或浅白色的涂料、纸张、塑料、油墨、橡胶等领域。随着世界经济的发展和人类科技的进步，人们对钛白粉的认识将越来越深，钛白粉的应用领域将越来越广，钛白粉的市场需求将越来越大，钛白粉有着及其宽广的发展和应用前景。 第二节 硫酸法生产二氧化钛 一、概述 二、二氧化钛生产的基本原理及工艺条件 三、四氧化钛的精制 四、四氧化钛气相氧化 五、氯化法生产二氧化钛的工艺流程 六、硫酸法生产二氧化钛与氯化法生产二氧化钛的比较 硫酸法生产二氧化钛的典型流程 1.酸解 经研磨、干燥的钛铁矿（含42%～60%的TiO2）和／或酸溶性钛渣（TiO2含量72%～78%）一般在铅衬反应器中用浓硫酸在150～180℃的温度下酸解。为便于酸解，原料通常要磨到200目左右。需要指出的是，白钛石、人造金红石和金红石不溶解于硫酸，因此不能用硫酸法钛白的生产方法。 酸-料混合物一般用空气进行气流搅拌并通过吹入蒸汽加热。大多数生产厂使用浓度为85%～92%的硫酸，剧烈的放热反应在160℃左右就开始了。 钛铁矿中的铁含量越高（TiO2含量越低），所用硫酸的稀释程度就越高。对处理岩矿而言，合适的酸浓度为85%。而处理钛渣，酸中的H2SO4一般为91%～92%。为了获得平缓的反应，不许用比此更浓的硫酸。 之后，钛液被逐渐稀释，首先用酸，然后用水。无论酸的浓度如何，反应固相物的形态都是疏松的多孔饼，其主要组成是Fe2(SO4)3和TiOSO4 (硫酸氧钛)。由于原料中存在的钒、铬和其他金属要在硫酸中分解，因此多孔饼中也含有这类金属硫酸盐。 后处理 后处理主要有湿磨、无机包膜、干燥、气流磨及有机包膜和产品包装等工序。 1.湿磨 从硫酸法生产中经砖窑煅烧获得的TiO2或从氯化法生产中经氧化后获得的TiO2，在无机或有机分散剂的存在下进行湿磨。其石磨设备主要采用介质磨，有机球磨、球磨机、砂磨机、重介质磨等。将TiO2聚集粒子尽量磨细解聚为原级粒子，以利于进行无机包膜。此工艺是在90年代开始大量使用，其关键时刻获得更好的包膜处理的颜料性能更加的钛白粉。 2.无机物包膜与干燥 经湿磨解聚后的TiO2需要进行无机物包膜，以屏蔽紫外光，提高钛白粉的耐候性。常用的无机包膜剂有硅、铝的氧化物及水和氢氧化物。由硅、铝包膜提高了钛白粉的耐候性能，但与之相反的影响了应用使得光泽。由此，近年来已采用了锆进行混合包膜，达到高耐候、高光泽的颜料应用。无机包膜剂常以氧化物及氢氧化物的形式沉积，并依据其最后产品的用途，采用以松散或致密膜的形式包覆于TiO2粒子表面。其反应原理如下： 3.有机包膜与气流粉碎 气流粉碎的目的是为得到狭窄粒度范围和优良颜料性能的钛白粉后处理最后一道工序。目前采用的粉碎机多数为扁平式气流粉碎机，其气源为16kg的过热蒸汽，并根据产品用途加入一定的有机包膜剂。其目的有二：一是由于粉碎后的钛白粉表面能较高，容易重新团聚，需要中和其能量（或谓之表面电位）