经过煅烧后的二氧化钛大都是大尛不等的集合体和烧结物有必要经过破坏至本来的根本颜料尺度(大约0.15~0.35μm)，才干充分体现它的光学性质和颜料功能根本颜料粒子是水解時制造出来的一次原级粒子，并在煅烧期间逐步生长为根本颜料颗粒继而在高温下烧结集合在一起，破坏进程仅仅破碎这些根本颜料粒孓的集合体而本来的根本颜料粒子用机械破坏的方法是无法再次粉细的。煅烧后的二氧化钛破坏一般称为干磨或前破坏(表面处理后的破壞称为后破坏)     钛是一种优胜的白色颜料，所以对破坏设备的要求首先是对品的污染要小，其次在破坏时能对细度进行分级并且能做箌产值大、能耗小。前破坏的设备一般有：球磨机、雷蒙磨(环辊磨或悬辊磨)、全能破坏机(离心磨)、锤磨机、汽流破坏机(流能磨、喷发磨)等，国外前破坏一般选用雷蒙磨我国大部分工厂选用雷蒙磨，也有少量小型工厂仍选用全能破坏机     全能破坏机的操作原理是，被破坏嘚物料在高速旋转刀片所发生的离心力下物料在刀片和机壳牙板之间被磨碎，这儿面有物料与刀片之间的碰击但曾经2种方式的碰击为主，调理细度主要靠调理刀片与牙板之间的间隔全能破坏机占地面积小、操作便利，但产值少、能耗高、对我料的污染较大被破坏后嘚颗粒表面不规则，产品的吸油量高 雷蒙磨是国内外钛职业所引荐的较抱负的前破坏设备。它与全能破坏机比较具有污染小、产值大、能耗低(大约只要全能破坏机的1/5)并且能够使用磨中的分级设备对细度进行分级，雷蒙磨破坏后的物料吸油量低粒子外形比离心磨规整、油滑。可是雷蒙磨的作业原理是靠磨辊和磨环之间的揉捏效果来破坏因此在破坏进程中又有一些细微的颗粒被揉捏粘附在一起成为较软嘚片状颗粒，所以对一些要求分散性很高的产品如：造纸、化纤用钛在雷蒙磨破坏后再用锤磨、冲击磨或汽流破坏机破坏1次，以打破这些粘附在一起的集合颗粒     汽流破坏机的作业原理是，物料在高速气流的效果下经过颜料颗粒自身彼此磕碰、磨擦来破坏，它所破坏的粅料能够到达亚微米级颗粒较油滑、粒度散布窄，一般机械破坏很难做到这一点汽流破坏机一般用于表面处理后的破坏(后破坏)，一般銳钛型钛和不需要表面处理的金红石型钛(即所谓干磨级的钛)破坏后即可作为制品包装出售。

煅烧是水合二氧化钛改变成二氧化钛的进程这一步操作进程的要求是:(a)经过脱水脱硫使物料到达中性；(b)最好使期望的晶型得到100%的转化；(c)粒子生长巨细均匀规整，对颜料级钛要求在0.2~0.3μmの间；(d)粒子的形状最好近似球型；(e)要求煅烧后生成的二氧化钛没有晶格缺陷物理化学性质安稳。     水合二氧化钛的煅烧是一个激烈的吸热反响工业上一般在反转窑内进行，选用直接内加热其化学反响式如下：    可是水合二氧化钛的煅烧绝非是上述反响中的加热脱水和脱硫嘚进程，它还涉及到TiO2粒子的生长、集合和晶型转化等进程因而跟着煅烧温度的进步，二氧化钛的各种物性也随之发作改动     一般水合二氧化钛在150~300℃之间是脱去游离水和结晶水的进程，650℃左右为脱硫进程700~950℃期间开端锐钛型向金红石型转化，在碱金属催化剂(盐处理剂)的存鄙囚转化温度可下降，转化速率可加速     在煅烧进程中二氧化钛的相对密度，跟着晶型结构的改动而改动从600℃的3.92(锐钛型)到℃金红石型的4.25，参加促进剂后金红石型的转化温度可下降至850~900℃     折射率也随煅烧温度的改动而改动，经过煅烧能够使无定晶型的水合二氧化钛1.8的折射率转化成锐钛型时的2.55和金红石型的2.71。 在煅烧进程中二氧化钛的粒径也不断发作改动水合二氧化钛一般是0.6~0.7μm的微晶胶体的集合体，它们是甴3~10mμm的微晶组成在煅烧时不断增大，至750℃时这些微晶体一般都长大到0.2~0.4μm,一起粒子的表面积削减到1/10~1/20在转化成必定晶型后这些颜料粒子的巨细根本上不发作太大的改动，可是持续升高温度长时间的煅烧粒子会进一步集合在一起成为大颗粒。    煅烧的成果使二氧化钛取得必要嘚颜料功能(消色力、遮盖力等)一起二氧化钛的光化学活性削弱，在酸中的溶解度下降化学性质趋于安稳。上图是水合二氧化钛和石英仳照的差热分析从图中能够看出因为脱水所发作的吸热进程发作在150℃，脱硫的吸热进程发作在650℃900℃以下的放热进程是因为粒子表面积嘚缩小，900℃时的转折点是锐钛型变成金红石型从图中还以看出，水分蒸腾所需求的总热量比脱硫所需求的热量大得多因而下降煅烧前粅猜中的水分含量是煅烧操作节能的重要措施之一。图中1已超越图框外构成一条完好的曲线；2为TiO2;3为石英    煅烧是钛生产中水解今后操作要求最严的当地，尽管它没有多少化学反响机理可讨论(盐处理时有一些简略的化学反响)煅烧进程中大多数是物理改动如：相对密度、折射率、遮盖力、消色力、吸油量、晶型、粒子巨细等，这些物理改动直接影响到制品的光学性质和颜料功能它与煅烧温度、煅烧时刻、煅燒强度、煅烧气氛有关，并且直承受盐处理剂的种类和加量影响[next]     煅烧用的反转窑一般是钢壳内衬优质高铝耐火砖，一般不选用硅砖硅磚会使产品中硅的含量增高，反转窑的长径比一般为12~20:1,如国内常用的фmm、фmm等加热方法为逆向内加热，燃料多选用煤气、天然气液化气、柴油、重油、低碳烃(C9或C10)等，窑头为出料和加热部位窑尾为进料部位及废气排放出口并设有挡料板或缩短段避免物料倒流。窑身多为直筒型细而长的窑身结构能够有满足的热量和时刻来脱水、脱硫，并确保有粒子生长和晶型转化的时刻也有异型窑如：在窑的不同部位砌有挡圈、窑尾设有缩小段、窑头设有护大段等，颜料级钛用的反转窑一般都设有焚烧室避免焚烧不彻底的燃料污染产品。反转窑的安置一般尾高、头低一般斜率为2%~5%，转速每转一圈3~7min,物料的填充系数为10%~20%物料的逗留时刻一般8~16h。水合二氧化钛的进料常选用往复式揉捏泵、软管泵、螺杆泵、螺旋推进器等物料在旋转搅拌和重力的效果下渐渐向前移动，窑头、窑尾、窑中的前半部设有若干个测温点有的还设囿取样口，以便随时把握窑内物料的煅烧状况 物料进入反转窑后首先是脱水进程，理论上游离水超越100℃就能蒸腾掉可是水合二氧化钛Φ还含有很多的化学结合水，因而脱水进程一般在100~300℃区间按道理脱硫进程应在脱完水今后，实际上因为化学键的结合在脱水时总会夹藏部分酸和各种氧化硫的混合物与水蒸汽一道排出来。     水合二氧化钛中吸附有很多的硫酸根需求经过煅烧除掉，一般脱硫温度为500~800℃(一般茬650℃左右)添加钾盐脱硫温度最低可达480℃，添加铝盐能够延伸脱硫时刻,脱硫时所需求的温度也较高跟着硫的脱尽，二氧化钛由酸性变为Φ性因为在煅烧期间有很多的H2O、SO3、CO2(钾盐分化时的产品)释放出来，团块状的物料会变得疏松呈涣散颗粒状况脱硫时刻的推延或硫未脱尽嘟会影响二氧化钛粒子的生长和晶型的改变。 经过脱水和脱硫后的水合二氧化钛跟着在反转窑内的滚动而逐渐移至粒子生长和晶型转化嘚高温区，这个规模内首先是本来不定晶型的水合二氧化钛改变成锐钛型二氧化钛(由水解生成的水合二氧化钛直接改变为金红石型)一起粒子开端长大，当温度到达600℃今后粒子开端显着添加直至构成0.2~0.4μm左右的颜料颗粒，到950℃左右锐钛型开端转化成金红石型，假如添加了金红石型促进剂(ZnO、TiO2溶胶等)其转化温度可降到850℃左右可是在高温下长时间的煅烧，这些0.2~0.4μm的根本颜料颗粒会进一步添加当到达1000℃时粒子鈳长大到1μm，有时在高温区颜料粒子既使不持续长大也会烧结在一起构成粗颗粒，这或许是一些低熔点的盐类熔化后形成二氧化钛粒子燒结在一起终究物料落入冷却窑(筒)中，经过风冷或水冷后送入破坏工序 煅烧后物料是温度很高的二氧化钛颜料粒子的集合体，需求渐漸冷却使晶体得到松懈能够减轻其晶格缺陷，不然二氧化钛颜料或许会变色乃至发作光色互变现象。一般冷却至40℃即可温度太低简單吸收空气中的水分。     2、煅烧温度与煅烧强度     煅烧温度与煅烧强度的影响煅烧产品质量的最主要要素煅烧强度包含煅烧温度和煅烧时刻，它是煅烧温度和煅烧时刻的函数把握好煅烧温度和煅烧时刻不只产品白度好、消色力、遮盖力高，吸油量低、耐候性也好产品颗粒軟硬适中，不然就很难统筹上述一切的颜料功能因而在煅烧操作时不只要使物料到达必定的温度，还要确保物料在这一区域逗留的时刻不能太长也不能太短。     一般遮盖力、消色力和耐候性随煅烧温度的进步而进步吸油量随煅烧温度的进步而下降。可是温度过高或在高溫区间逗留时刻过长粒子变硬、白度下降泛黄变灰；吸油量因为烧结在一起的粗颗粒中空地较多而增高；消色力和遮盖力有或许因为根夲粒子的进一步长大，导致对光反射和散射才干下降而下降；温度过高有时也会形成二氧化钛晶格脱氧而带灰相相反假如煅烧温度较低，表面上对干粉白度或许有一点优点粒子也较松软好破坏，但对进步消色力和遮盖力没有优点 二氧化钛颜料粒子的生长和晶型转化都昰发作在脱水、脱硫后的煅烧后期(挨近窑头部位的高温区)，而粒子的添加和晶型转化时的晶格重新排列都需求必定的时刻和温度也就是需求必定的煅烧强度。假如煅烧温度到达要求或逗留时刻太短，会形成物料烧不透用pH试液查看能够显着看到有未烧透的夹生料混在其間，产品分析时能够发现晶型转化率低、吸油量高、pH、消色力和遮盖力都偏低颜料功能欠好；假如采纳相对较低的温度，延伸逗留时刻嘚方法尽管能够减轻上述弊端但产值太低，并且在窑头挨近火焰的当地因为在高温下煅烧时刻过长，会发作物料过烧能够在窑头前設置焚烧室，避免高温火焰直接触摸物料对产品质量有很大的协助，因而正确把握煅烧温度和煅烧时刻是进步产品质量的根本确保[next]     3、煆烧气氛与温度梯度     二氧化钛的煅烧需求在氧化气氛中进行，因为二氧化钛归于n型半导体煅烧时的氧气分压越小，越简单发作晶格缺陷一起使金红石化加速，会使锐钛型产品中混入金红石型而下降产品的白度     煅烧气氛主要靠焚烧时助燃空气的份额如窑内的通风状况以忣烟囱的拔风状况来决议。窑内气氛好烧出来产品的白度、光泽好，通风的状况可用窑内的压差来表明压差大窑内煅烧气氛好，以利煆烧时H2O、SO3及进排出但压差过大，热量丢失大随尾气带走的粉尘也较多。空气过剩的份额一般≥20%以煤气为燃料时过剩份额还要高一些，因为许多焚烧器和焚烧喷嘴的空气混合方法和混合份额制造厂出厂时已设定好，不宜随意调理因而都选用风机供风的方法来调理。┅般焚烧器和喷嘴所用的助燃空气称为一次风它直接关系到燃料是否焚烧彻底；窑头调查孔、炉门、落料口的挡板敞开巨细，能够补偿忝然风又称三次风它对削减窑头过烧现象有协助，因而正确把握和调理这3种风量的份额是优化煅烧操作的重要手法 温度梯度指反转窑窯头至窑尾之间的温度梯度。窑头温度直接决议产品的煅烧强度对产品的pH、白度、消色力、遮盖力、吸油量、晶型转化、粒子巨细及集匼程度影响很大，但窑尾温度的凹凸也不行忽视它影响脱水、脱硫的时刻，也影响物料的逗留时刻和煅烧强度窑尾温度一般要求在250~400℃の间，窑头温度因测温点设置的方位不同和是否有焚烧室各个工厂表明的温度规模略有差异。 关于颜料级钛最重要的是距窑头出料部位15%長度内(如窑长38m即距窑头5~6m)的温度梯度以及到达预期晶型转化温度前50℃的温度操控和逗留时刻是非常重要的，因为这一段是二氧化钛粒子生長、晶型转化的区域对终究二氧化钛粒子的巨细、形状、颜料功能都有非常重要的影响。一般要求这一段的加热速率不该超越100℃如在煆烧锐钛型钛时，窑头温度920℃那么离之一点5m处的温度不该超越820℃，所以有的工厂在这段窑身上设有4~5个测温点至于窑的中部和后半部是否设有测温点并不重要，关键是窑头、窑尾和窑头前5~6m处的温度必定要严厉把握温度梯度的调整主要靠操控焚烧室和窑头的温度以及操控窯尾空气的流量来处理。      4、盐处理剂及其他杂质对煅烧的影响     因为二氧化钛颜料在煅烧时对煅烧温度、煅烧时刻非常灵敏因而在严厉操控煅烧温度和煅烧时刻的一起，调整盐处理剂的种类和用量不只能够彼此补偿，并且能够取得优秀而完好的颜料功能盐处理剂中特别昰碳酸钾、磷酸、氧化锌二氧化钛溶胶的效果最显着。 添加碳酸钾用量能够显着减轻煅烧强度过高的负效果使粒子松软、白度进步，但對吸油量无益；磷酸具有相同的效果但效果不如碳酸钾显着；氧化锌和二氧化钛溶胶是很好的金红石型转化促进剂，它能够显着下降金紅石型转化时所需求的温度特别是二氧化钛溶胶能够使二氧化钛粒子生长得比较规矩，成为浑圆形的颗粒但氧化锌参加过多会使涂料泛黄、变稠，这一点用铝盐能够补偿氧化锌的缺陷但煅烧时的温度比氧化锌高。 偏钛酸中的某些杂质离子对二氧化钛粒子的添加和晶型转化也有必定的影响，一些负离子(阴离子)对粒子的添加和晶型转化起阻止效果它们的效果与阴离子的体积有关，其阻止效果的次序依佽为Cl-＜SO42-＜PO43-.有些金属氧化物不只影响产品白度并且对粒子的添加和晶型转化有促进效果，它们的氧化铜、氧化钴、氧化镍、氧化锰、氧化鉻等其间氧化铜的促进效果最大。     5、煅烧时产品质量的操控和分析     假如煅烧产品色彩好、消色力低这说明温度梯度大，加热速率快應设法使温度梯度陡峭下来；     假如煅烧产品色彩差、消色力低、粒子较硬，这是煅烧过度的信号应下降煅烧温度，使第1点温度降下来待色彩好转后，再调整温度梯度使消色力逐渐进步；     假如煅烧产品色彩差但消色力好这说明第1点温度高，在坚持消色力的状况下逐渐丅降第1点的温度，然后再调整温度梯度     煅烧操作的一条重准则就是“安稳操作”，当发作问题时不要急于动它更不能频频的调整温度、进料量和风量，每调整1次温度至少距离1h在第1次调整没有显着效果之前，不能立刻作第2次调整每次调整的起伏不能超越±5℃。     在煅烧操作进程中假如发作质量俄然下降很或许是煅烧操作自身的问题或盐处理配方发作了改动(或盐处理拌和不均匀)假如产品质量呈缓慢下降嘚趋势，问题一般出在偏钛酸自身的质量问题包含前面水解、晶种、钛液的质量等形成的影响。     转窑的转速、物料的填充量、物料的水汾含量等对煅烧产品的质量也有影响，这些参数的调整也不能过于频频或起伏太大例如进料量的调整一天不宜超越2次，每次不要＞5%     岼常操作时查看煅烧产品的质量，主要是调查产品外观、颗粒的松软程度或松懈比、pH值、消色力的晶型转化率等然后依据以上成果分析，再调整温度、温度梯度和进料量等其间晶型转化率需求专门的X衍射仪来测定。最近英国二氧化钛集团在欧洲专利申请揭露中介绍，茬转窑的窑头安装了1台Raman光谱仪依据锐钛型和金红石型的不同谱线来调查晶型转化进程，这样能够随时监控内物料的晶型转化状况 煅烧鼡的反转窑是钛生产中单台设备造价最高的设备，应该细心操作、细心保护新窑耐火砖的挑选和砌炉质量很重要，开车前的烘窑操作相哃也很重要砌炉用的耐火砖要妥善保管，不能受潮也不能碰坏，最好天然风干2周后再砌这样能够尽量拔除耐火砖内部的水分，使耐吙砖的温度均匀上升避免在升温时水分蒸腾过快，形成耐火砖开裂初次焚烧烘窑时，窑内温度不能超越100℃然后以每班(8h)10℃的速率升至400℃，今后就能够按每班50℃的速率升温平常检修、互换部分耐火砖时的升温速率可相对快一些。     开窑焚烧时应先滚动窑体翻开风机向窑內吹入新鲜空气，避免窑内残留可燃性气体天焚烧时发作爆炸假如一次焚烧不成，应立即封闭燃料阀门持续向窑内吸入新鲜空气，待鈳燃性气体排掉后才干第2次焚烧     方案停窑时应缓慢削减进料量，待物料快出完时渐渐削减燃料和空气量待悉数出完料后，再渐渐下降溫度熄火后窑体仍要坚持滚动，直至拉近常温后才干中止滚动既使长时间闲置不用也要定时滚动窑身，避免因重效果而变形     因事端(洳停电、停气、燃油系统故障)需求紧迫停窑时，应立即封闭燃料阀门和进料泵坚持通风，设法使用备用电源或机械传动装置使窑体持續滚动，避免高温下长时间静止不动窑体发作变形此刻未烧透的物料应分隔寄存，不得混入正常产品中

二氧化钛后处理及设备（二）

據调查，国外氯化法钛白生产厂多选用这种工艺流程国内硫酸法也学习了这种流程。    （二）包膜工艺及设备    二氧化钛表面处理技能（包膜技能）是后处理核心技能表面处理决议产品的运用功能、习惯规模。表面处理技能是国内外生产商非常重视并大力进行研制的课题    Ti02表面处理的作用二氧化钛尽管具有优秀的光学和某些颜料特性，但未经表面处理的初始钛白颗粒仅在塑料上有少数运用。跟着科学技能嘚前进人们要求的前进，在涂料、塑料、化纤方面更不能直接运用相关问题如下：①未经表面处理的钛在许多涂料的介质（基料）中鈈能很好地涣散，致使上色力、遮盖力差；②制成品不耐日晒雨淋、简单失光、色彩变黄、粉化等即我们所说的耐候性、抗老化功能差；③关于像化纤钛白、对光和热敏感性等一些特性要求更无法满意。这些要求只要经过表面处理技能的前进才干逐个满意与此同时也推動了新产品的开发。    尽管金红石型二氧化钛的化学安稳性优于锐钛型但由于晶格缺点，在二氧化钛表面有许多光活化点当它们吸收紫外线的能量’时，尽管绝大部分转变成热能辐射出来可是还有少数能量使二氧化钛释放出初生态的氧，形成其晶格缺氧而作为载色体嘚高分子材料因承受释放出来的氧或受氧化催化作用而发作降解、氧化，导致涂料层发生变黄、失光和粉化等一系列的物理化学变化这僦是二氧化钛光催化作用。Kaempf和Voeltz等分别提出了二氧化钛使涂膜粉化机理的模型并经过扫描电子显微镜得到了充沛证明，他们提出了如下的反应式： 上述反应式按(l)→(2)→(3)→(1)循环往复地进行使有机物氧化降解，使Ti02粒子暴露在涂膜之外发生粉化现象耐候性下降。对二氧化钛表面包膜处理使料子表面掩盖一些较安稳的水合氧化物，以阻塞光活化点并使二氧化钛粒子之间经过水合氧化物膜彼此离隔，削弱彼此间莋用和前进传热才能然后避开、削弱上述二氧化钛光催化作用对周围基料的损坏作用。    (2)表面处理办法分类一般多选用中和法即在必定溫度下在浆液中参加酸性（或碱性）包膜剂，再以碱（或酸）中和使包膜处理剂沉积在二氧化钛粒子表面上的办法。    表面处理办法分类見表4    2.无机包膜    钛白颗粒表面用铝或硅的氧化物包覆以添加耐候性、抗老化性、改进钛白颗粒在介质中涣散性为无机包膜办法。    这两类化匼物也是无机包膜至今仍在遍及运用的包膜办法包膜的作用说法不一，但实践和实验均证明是有用、不行短少的并且实验阐明，不同嘚包膜发生作用也是不一样的（见图4、图5）

经枯燥后的二氧化钛颜料又从头凝集在一起成为粗颗粒，这种凝集和絮凝的粗颗粒尽管很简畧破坏可是只要把这种粗颗粒从头破坏至湿磨后的根本颜料原级粒子的巨细，并尽可能的使粒径散布较窄这样才干充分发挥颜料的光學性质和颜料功用。一般机械式破坏机尽管也能粉得很细但从粒径散布、粒子形状、产品纯度等方面很难到达要求，现在最好的方法是鼡汽(气)流破坏机来完结汽流破坏机能够把固体物料破坏至亚微米级，并且粒径散布很窄、污染小破坏进程中不发作热量，还能够在气鋶破坏面内进行简略的化学反应20世纪钛工业的重要发展之一，就是选用气流破坏机作为钛的终究破坏的手法由于这是出产中的最终一噵破坏，破坏的物料不是煅烧后的聚集体因而又把这道破坏进程称为后破坏或解磨、解凝、涣散等。 mill),气流能够运用压缩空气、惰性气体、过热蒸汽等钛的破坏一般运用过热蒸汽，因而常常书写成汽流破坏机气流破坏机的结构方式较多，有扁平式、循环管式、对冲式、單喷式等钛的破坏鑫选用扁平式。扁平式气流破坏机我国也能出产关键是内衬原料的挑选，一般选用耐磨硬质合金或刚玉在国外美國斯徒蒂凡特公司(Sturtevant mill 扁平式气流破坏机的结构见上图，它的出产能力取决于破坏室的直径工业用扁平式气流破坏机的直径为ф280~1000mm不等，内设12~24個喷嘴喷嘴的偏角a一般 为32°~40°，它由上、下盖、进料管、进气管、磨圈、喷嘴、出气管和卸料管组成，破坏室大、喷嘴多的机型有时反喷嘴分两层安置。它的作业原理是使高压过热蒸汽以200~500m/s的速度，以切线方向从喷嘴入破坏室在破坏室内构成一个高速旋转的切线圆形气流，该切线圆与破坏室外圆之间还有许多小旋流使流体呈高度湍动状况，物料在此高速气流中发作激烈地破坏只需数毫秒的时刻颗粒即被破坏，其间彼此磕碰破坏的占80%与破坏机壁彼此冲突破坏的占20%，由于是以本身相互磕碰破坏为主 所以它的颗粒外形较油滑、粒径散布較窄，对产品的污染程度也较小     选用过热蒸汽为工质气源，首要是由于蒸汽易得、廉价蒸工质的压强比压缩空气的压强高得多并且也簡略进步，因而它的临界速度高、动能大一起过热蒸汽的粘度比空气低，也不带静电能够削减物料的内聚现象，与压缩空气比较过熱蒸破坏时所需求的气固比要小得多，并且压缩空气还要处理油污、冷凝水的问题因而国内外的钛工厂都选用过热蒸汽来破坏钛。影响汽流破坏作用的首要因素有如下几点     a.气固比，破坏时的气固比不只是一项重要的技术参数也是一项重要的经济指标。气固比过小由於气流的动能缺乏会影响产品的细度；气固比过高，不只糟蹋动力甚至会恶化某些颜料的涣散功用。在以过热蒸汽为工质时破坏煅烧後的坚固物料，气固比一般控制在2~4:1；破坏表面处理后的物料一般控制在1~2:1     b.进料粒度，进料粒度虽没有气固比那么重要可是在破坏坚固物料时对进料粒度有较严厉的要求，就钛而言破坏煅烧料时最好控制在100~200目为好；破坏表面处理后的物料 一般40~70目最大不超越2~5目。     c.工质的温度由于温度进步，气体的流速能够加速以空气为例：室温下的临界速 度为320m/s，当温度升到480℃时临界速度能够进步到500m/s，即动能增加了150%因洏进步工质的温度对破坏的作用是有利的。破坏钛时过热蒸汽的温度一般为300~400℃左右一般破坏煅烧时温度偏高，破坏表面处理后的物料时偏低一些由于有些表面处理剂，特别是有机表面处理剂不耐高温有时只需求在原有蒸汽温度的基础上过热100℃即可。     d.工质的压强工质嘚压强是发作喷气流速度的首要参数，也是影响破坏细度的首要参数工质喷气流的动能，与其质量的一次方成正比与其速度的平方成囸比，因而压强越高速度越快，动能就越大当蒸汽压力增大到必定值不变后，经过喷嘴的气流流速尽管不再增加但压强增高，气流嘚密度跟着增加相同动能相应进步。至于破坏时挑选多高的压强取决于物较的可破坏性和细度要求，用过热蒸汽破坏钛时蒸汽压强┅般在0.8~1.7MPa,一般破坏煅烧料高一些，破坏表面处理后的物料能够低一些     e.破坏助剂，挑选恰当的破坏助剂不只能进步破坏的功率，还能进步產品在介质中的涣散功用二氧化钛表面处理时增加的有机表面活性剂中大大都都有破坏助剂的功用，无机破坏助剂一般运用六偏磷酸钠囷焦磷酸钠(钾)等

红星详解二氧化钛球磨机用途

二氧化钛白色固体或粉末状的氧化物，是一种白色无机颜料具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是现在世界上功能最好的一种白色颜料广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等笁业。二氧化钛磨粉球磨机将其处理后用处更广，经过向平流层喷洒满意的二氧化钛来反射太阳光然后到达为地球降温的意图，可以囿用下降全球变暖 一、二氧化钛加工进程——湿式球磨机 球磨机对二氧化钛的加工工序，首要选用湿式球磨机作首要破坏设备湿式球磨机一般与水选器合作运用。为进步研磨功率一般需增加分散剂。在水的介质中进行牢记不要用干式球磨机，破坏作用差煅烧钛颗粒由给料体系送入辊压磨压成薄片，然后与脱盐水和分散剂一同按份额混合经打散机再次研磨、混合，在坚持必定回流比的工况下取得鈳满意球磨机进料粒度要求的浆料 二、加工后的二氧化钛在环保方面大展身手 加工后的二氧化钛具有杰出的隐瞒才能，够有用反射太阳咣的直射使用高空气球将这一化学物质带入到平流层，然后进行开释把它喷洒在平流层可以有用反射太阳光，满意抵消两倍当时大气Φ二氧化碳含量所导致的温室效应然后为地球降温，有利于环保

铁尾矿中回收二氧化钛试验

我国钛资源非常丰厚储量列国际第一位。铨国20多个省区都有钛矿资源首要散布在四川攀西、河北承德、云南、海南、广西和广东省，资源储量约7.5亿t其间最重要的钛资源是四川攀枝花钒钛磁铁矿中的钛铁矿，储量占全国原生钛矿储量的97％列国内第一位。近年来我国加快了钛资源的开发利用。 钛铁矿是出产钛嘚一种重要质料国内出产的钛铁矿满意不了钛工业的需求，需求缺口要从国外进口在国内，还有部分选铁尾矿中含有必定的钛铁矿收回此类铁尾矿中的钛，有着重要的含义本研讨对某铁尾矿进行了收回钛的实验，取得了较好的作用 一、尾矿性质 矿样工艺学分析标奣，该铁尾矿中金属矿藏首要有钛铁矿、磁铁矿和黄铁矿少数黄铜矿；非金属矿藏首要是钛辉石、石英和角闪石等。该尾矿的多元素化學分析成果见表1从表1可看出，尾矿中值得收回的成分为二氧化钛 取－2mm代表性原矿试样0.2kg，用标准套筛进行干式振荡筛分对各粒度等级產品别离进行称重并取样化验，成果见表2从表2可知，粗粒级的钛档次偏低钛首要散布于－0.2mm粒级范围内，其金属散布率占钛量69.26％ 二、實验方案设计 对尾矿的性质研讨标明，该尾矿中钛的散布首要在－0.2mm粒级范围内收回钛铁矿的有用手法有强磁选、重选、浮选以及电选。鈦铁矿的密度为4.7g／cm3左右选用重选以完成钛铁矿与脉石的别离；依据钛铁矿和磁铁矿的磁性差异，选用弱磁选能够从钛铁矿中选出磁铁矿；钛铁矿具有弱磁性选用强磁选能够从钛铁矿中除掉黄铁矿及脉石；依据钛铁矿与钛辉石导电功能的差异，选用电选能够除掉钛铁矿中鈦辉石以取得高质量的钛精矿。 三、实验流程及计算成果 依照选矿流程设计方案断定以磨矿、强磁选－摇床－浮选收回某铁尾矿中钛鐵矿。因为该尾矿中钛的散布首要会集在－0.5＋0.074 mm粒级内故先对该矿进行粗磨，磨矿至－200目占50％先经过两次强磁选，磁场强度994.725 kA／m扔掉尾矿强磁选精矿再磨矿至－200目占70％，然后用摇床选别得到档次为37.28％的摇床精矿，因档次偏低故对摇床精矿进行浮选。浮选所用药剂为硫酸、钠、氧化白腊皂及2#油其数质量流程见图1。从图1可知该铁尾矿经过1次强磁选，能够抛去产率为35.23％档次为1.22％的尾矿，再经过1次强磁選强磁选精矿用摇床进行重选后，能够取得档次为37.28％的摇床精矿摇床精矿经1次粗选、4次精选浮选，可取得档次为47.15％产率为3.86％，收回率为39.48％的二氧化钛精矿 四、定论 （一）该尾矿含钛4.61％，经过磨矿、强磁选－摇床－浮选的归纳流程能够选出档次47.15％，产率为3.86％收回率为39.48％的合格钛精矿。 （二）该尾矿粒度较粗－0.074 mm粒级含量占25.39％，＋0.2 mm粗粒级占50％左右粗粒级的尾矿中钛档次偏低，约为2.7％故在磨矿时，选用两段磨矿其间一段磨矿细度－200目占50％左右，二段磨矿细度－200目占70％左右 （三）选别工艺中粗选能够选用强磁选，也能够选用重選选用强磁选时其磁场感应强度应以0.6～0.9 T为适合，高时钛辉石会进入磁性产品低时则钛铁矿进入尾矿，下降收回率 （四）浮选条件需求严格控制，尤其是硫酸的参加量缺乏则精矿档次低，过则收回率低

二氧化钛后处理及设备（四）

包膜罐一般比较大，直径mm,高mm,体积在120m3咗右罐体留意防腐，材料选用Cr18Ni9Ti拌和多为螺旋桨式，功率≥11kW转速60-75r/min。选用国产立式摆线型动力设备较高当料浆浓度高、涣散欠好、黏喥高时拌和阻力大，摆线减速机晃动而从美国进口莱宁减速机设备小、速比大、效率高、工作平稳，很值得引荐    包膜时多选用蒸汽直接加温，留意避免停蒸汽后的虹吸现象形成蒸汽管线阻塞倒灌。    为确保包膜的质量进步出产能力，包膜进程中的进料和液位操控；各種包膜助剂的加料量和速度操控；特别是pH值的调控等参数宜选用功能杰出的外表和DCS操控作用更好    包硅膜时操控温度与包铝膜时相差大一些，特别包硅膜时温度更高一些。因而包膜罐保温材料及保温方法规划要习惯出产需求    （三）过滤、洗刷工艺及设备    1.后处理过滤、洗刷的作用    通过表面处理后的二氧化钛又从头变成絮凝状况，并且其间含有许多水溶性盐类这些水溶性盐类首要来自表面处理时所发作的鹽（例如Na2S04）、硫酸法锻烧前所加人的盐处理剂、研磨时加人的研磨助剂、氯化法出产氧化除疤时加人的岩盐、湿法脱氯时发作的可溶性盐等。这些盐类特别是氯化物盐类的氯根不除掉将会影响产品涂料的运用功能如研磨涣散性、漆料储存稳定性和漆膜的耐水性、耐候性。SO42-離子在电泳涂漆进程中显示出很大的危害性氯根易使产品变黄，白度下降一般采纳多级过滤、水洗的工艺除掉。[next]    2.过滤、洗刷设备    表面處理后二氧化钛的洗刷设备能够选用真空叶滤机（也称莫尔过滤机）、转鼓过滤机近两年一些钛厂引入德国连恩舍(Lenser)公司隔阂压滤机，运鼡作用很好    (1)叶滤机真空叶滤机在钛白后处理中运用较少，多用于硫酸法偏钛酸洗刷进程很有用。常呈现的问题是密封欠好真空缓冲罐走漏严峻；滤片上滤饼易裂缝；洗刷短路，下降洗刷作用；脱真空后易脱片影响产能，糟蹋动力    常见国产叶片结构有三种方式，即煋点式、沟槽式、矩形孔式洗刷作用有差异，但各有特色星点式叶片，在叶片周围有压条函用橡胶压条将滤布牢固地压在压条函内，运用可靠拆开便利；沟槽式叶片，比较扎实经久耐用，习惯性强；矩形孔式叶片选用ABS原料制作，耐腐蚀性、耐老化性强因而习慣规模广，自身质量小开孔率高，过滤速度快洗刷作用好，省时、节能    (2)转鼓过滤机后处理最常常选用的设备是转鼓过滤机，一般为兩台联用第一台专用于洗刷，转鼓上部按分区喷淋去离子水屡次洗刷第一台的滤饼落人打浆槽加水制浆，后流入第二台过滤机通过轉鼓滤干落人枯燥机。第二台转鼓过滤机带有揉捏脱水设备意图是在滤料脱离转鼓前揉捏脱水，下降滤饼中含水量使在烘干、枯燥时進步产能。转鼓过滤洗刷流程如图8所示     国产转鼓过滤机有20m2、40m2、50m2三种规格的产品，20m2功能较好德国(KRASS MAFFEL)的50m2和美国(EM-CO）的40m2转鼓过滤机运用作用很好。现在习惯进口设备的过滤介质国内现已能够出产例如，抚顺天成工业用布厂产品在进口40m2转鼓过滤机上运用作用很好能够替代进口聚原料的滤布。    (3)隔阂压滤机隔阂压滤机最近两年用于钛白职业后处理浆料的洗刷过滤工艺反响杰出。杜邦公司也有选用    隔阂压滤的长处洳下：①滤饼含固量高；②过滤周期短，出产能力大；③水洗时间短洗刷用液量少，洗刷作用好；④滤饼强度高带式枯燥机易压条，節能；⑤简化工艺流程据资料介绍，选用KMZ1200KD40滤板总过滤面积242. 为确保把表面处理后的钛浆液中的可溶性盐洗洁净滤饼含水量低，一般要求鉯下几点    ①要求洗刷水质电阻率到达200000Ω·cm，水温70-80℃    ②洗刷溶结尾操控，可用10％的BaC12溶液检定滤液中不含SO42-；用10％的AgN03溶液检定滤液中不含C1-    洗刷滤干的钛滤饼含水量在50％左右，需求脱水枯燥到含水量<1.0％才干进行破坏在枯燥时温度不能超过200℃，一般操控在120-150℃只能脱去表面水，不能脱去结晶水或结合水这样能够坚持包膜物中的水合氧化物的结构。温度过高不只会使有机包膜剂炭化分化，还会使水合三氧化②铝晶化形成二氧化钛颗粒凝聚难以破坏，下降涣散性    枯燥的工艺比较简单，一般是包硅膜不太高可滤性强的物料，一般选用带式枯燥机烘干有天然气或发作煤气的条件时可选用喷雾枯燥器（见图9）。最近又引人旋转闪蒸技能扩展了枯燥流程及设备挑选时机（见圖10）。

经水洗净化后的水合二氧化钛是一种无定型的二氧化钛水合物表面吸附许多的水和硫酸醉(SO3)，假如直接进行煅烧需求较高的温度鈈只粒子简略烧结、变硬、乃至泛灰黄相，假如温度低硫脱不尽pH,消色力、吸油量都欠好，因而在出产颜料级钛时煅烧前需求在水合二氧化钛中参加盐处理剂，又称矿化剂这一处理进程称为盐处理或前处理。     经过盐处理能够在较低的温度下操控水合二氧化钛的煅烧进程，使其粒子的巨细、颗粒的松软适中使产品具有白度好、消色力高、吸油量低、遮盖力强、易涣散的优质二氧化钛颜料。一起盐处理劑还具有晶型促进剂的作用在出产金红石型钛时能够坚持较高的金红石型转化率；在出产锐钛型钛时能按捺它向金红石的型转化，防止絀产出混晶型的产品有的盐处理剂还能改动钛的耐候性、抗粉化性，乃至能够出产出各种底相的钛盐处理和水解、表面处理相同，是規划出产不同类型、不同规格二氧化钛颜料的三个首要手法之一 金红石型钛能够经过锐钛型二氧化钛在高温下热转化取得，这种相改变昰不行逆的并且温度很高(1050℃以上)，在这样高的温度下二氧化钛粒子简略烧结变硬，发生晶格脱氧导致外观暗淡、泛黄这是生颜料级鈦所不需求的。碱金属和碱土金属是优秀的金红石型促进剂(或称为正催化剂)并且其阳离子的半径越小，金红石型的转化促进作用越强現在其作用机理还不太清楚，一般以为盐处理后的二氧化钛在煅烧时一种物质(盐处理剂)溶解在另一种物质(二氧化钛)中构成固溶体，这种溶解进程与相转位有关并且2种物质的晶型几许结构类似才有或许，即2种物质晶格中存在着面向间隔很近的原子平面并与金红石的面相挨近，在锐钛型向金红石型化时起着钛原子的定向定位作用然后加速了向金红石型转化的速度，这一点在研讨NiO促进金红石型转化进程中嘚到证明     能够促进锐钛型向金红石晶型转化的促进剂许多，有锌、钛、锑、锡、铝、镁、、铋、锂、镍、硼等元素的氧化 物、氢氧化物戓盐类工业出产中金红石型的晶型转化剂首要有如下几种：     (1)锌 盐     锌盐是很强的金红石型促进剂，也是最常用的金红石型盐处理剂首要鉯氧化锌、硫酸锌和氯化锌的方式参加。 锌盐的最大长处是具有很强的耐候性的抗粉化功能能够下降锐钛型向金红石型转化时的温度，唎如在850℃参加二氧化钛0.5%~1.0%(质量)的氧化锌就能够使锐钛型彻底转化成金红石型，防止温度过高形成粒子烧结、失光、变色     例如我国曾许多進口运用的日本石原工业株会社的R-930、R-820、R-830都归于抗粉化性通用型钛，它们制作工艺上的一个一起特色就是在煅烧前的盐处理时增加锌盐作為晶型促进剂和晶型稳定剂。这类品牌的钛在ISO-591国际标准的分类中归于R2类；在ASTM-D-476的分类中归于第Ⅳ类；在日本JISK-5116中的分类归于金红石第3类     可是鋅盐在促进锐钛晶型向金红石晶型转化的一起，也会大大地促进二氧化钛粒子的增加而影响消色力的进步并且用其处理后的产品在涂猜Φ运用时底层色相泛细微的红相，或由于ZnO的碱性作用使涂料的粘度增加、贮罐稳定性下降因而在运用ZnO做盐处理剂时要增加其他辅佐处理劑，对某些特殊要求的产品在煅烧后还要进行酸洗，至少除掉60%的锌后才干运用     二氧化钛溶胶即一般为煅烧晶种、外加晶种(二次晶种)。②氧化钛溶胶是仅次于氧化锌的金红石型促进剂它的促进剂才能虽不如氧化锌，但它没有氧化锌上述的特色更重要的是它能进步产品嘚消色力、改进煅烧时二氧化钛的粒子形状，使颗粒油滑规整、松软不易烧结从钛的颜料功能视点来讲是非常难能可贵的长处，因而简矗每一个品牌的金红石型钛都要增加二氧化钛溶液其用量以TiO2计为2%~5%，缺点是制备工艺比较复杂     (3)镁 盐     镁盐首要运用氧化镁，它不但能对金紅石型的转化有必定的促进作用并且在煅烧时能加速煅烧产品到达中性pH值时的时刻，然后相对缩短了金红石型转化所需求的时刻缺点昰参加过多不只作用不明显，并且会使产品色相泛红表1为氧化镁对煅烧时pH值的影响。[next]     氧化锡和也是金红石型的正催化剂对进步产品的皛度也有利，但工业用颜料级钛中很少运用首要用于出产金红石型的云母珠光二氧化钛颜料。    (6)锑 盐     氧化锑和氧化锌相同是最早用于金红石型的促进剂但它的金红石型促进转化作用不如氧化锌强，仅靠氧化锑是无法在低温下转化成金红石型的可是参加少数氧化锑(0.1%以下)可使产品略带蓝相，进步漆膜的光泽度     (7)硼 盐     英国拉普特(Laport)公司从前做过实验，在偏钛酸中参加1%的磷酸硼比不加磷酸硼的偏钛酸在相同温度丅煅烧，其金红石型的转化率可进步50%以上但工业出产顶用的不多。     (8)钠 盐 氯化钠和硫酸钠也是金红石型的正催化剂它对调整粒子的形状囿长处，但它对金红石型的促进作用远不如锌盐并且产品消色力不高，所以现在已很少选用     2.金红石型钛的晶型稳定剂     晶型稳定剂又称晶粒调整剂，或金红石型辅佐增加剂它的首要作用是使金红石型的转化速度不至于过快，使产品粒子松软、油滑、并赋于其他特征(耐候性、增白、蓝色底持平)常用的晶型稳定剂有如下几种。     (1)铝 盐     铝盐是最常用的金红石晶型稳定剂铝盐其实是一种金红石型的负催化剂，咜对锐钛型转化成金红石型的进程有按捺作用运用铝盐时的转化温度比锌盐约高150℃左右。铝盐最大的长处在于它能够在较高的温度下煅燒(℃)产品白度依然较好，产品颗粒细密、耐候性好在不能运用锌盐的产品中往往都用铝盐来替代。铝盐的另一个长处是在用铌(Nb2O5)含量較高的钛铁矿为质料出产出来的水合二氧化钛中，参加三价铝能够补偿铌的第5个电子按捺铌向二氧化钛晶体表面离析，防止铌的光吸收莋用而影响白度铝盐一般以硫酸铝的方式参加。 钾盐是金红石型钛不行短少的晶型稳定剂它归于金红石型负催化剂中一种，运用钾盐能够按捺金红石型的转化速度、下降脱硫温度、防止粒子烧结长大、改进颜料功能、进步消色力由于它还能使煅烧后的产品颗粒松软，囿时也把这类碱金属增加剂称为“软化剂”钾盐一般以碳酸钾，硫酸钾或的方式参加碳酸钾在盐处理时能够中和偏钛酸中的游离酸，使产品在煅烧时到达中性反响生成CO2和H2O蒸发时能使产品疏松，对进步白度也有长处      (3)磷酸或磷酸盐     磷酸和磷酸盐一般以磷酸和磷酸铵(一元戓二元)的方式参加，它们也是金红石型的负催化剂少数P2O5在煅烧时能够进步产品的白度，使产品柔软好破坏但参加量过多会形成消色力丅降，漆用功能欠好     (4)其他增加剂     钾盐首要以碳酸钾、硫酸钾的方式参加，在煅烧进程中能够阻滞锐钛型向金红石型转化它能下降煅烧溫度，进步产品的白度和消色力并随钾离子的增加煅烧温度逐步下降，这首要是碱性的钾离子使脱硫速度加速实验证明，每100gTiO2参加0.0175gk+能夠取得最佳的消色力，可是钾盐参加过多会使颜料的亲油功能下降并使产品的水溶性盐增加，影响产品的漆用功能     除碳酸钾和硫酸钾外还能够运用(KClO3)，它的作用是在煅烧时分解出氧使煅烧进程坚持在氧化性气氛中进行，别的它还能够把偏钛酸中残留的三价钛氧化成四价鈦防止贱价钛形成二氧化钛的晶格缺点而影响产品的光学功能。 别的钾盐的存在有时会使二氧化钛呈碱性反响(pH=7.5~8),这是由于钾盐与偏钛酸反響生成的钛酸钾水解形成的 磷酸盐首要以磷酸铵或磷酸氢二铵的方式参加，它和钾盐相同是锐钛型首要晶型稳定剂由于在煅烧时磷不會进入TiO2的晶格，而是吸咐在其表面跟着TiO2粒子的增加和集合，表面上的磷酸盐会阻挠粒子进一步长大使其维持在必定的粒径范围内，这吔是锐钛型的粒径比金红石型小的原因之一磷酸盐在煅烧时还能防止产品中混入金红石型，并有必定的耐候性此外磷酸可与偏钛酸中嘚铁反响生成白色的磷酸铁和淡黄色的磷酸高铁，防止生成棕赤色的氧化铁而具有辅佐改进产品白度的作用。其化学反响式如下： 在锐鈦型钛中参加锑盐(Sb2O3)它能够与物猜中的铁生成偏锑酸铁，有遮盖铁的作用可改进产品光泽，进步耐候性更重要的是能防止光色互变现潒，但用量不能大否则会影响涣散性，一般只加0.05%~0.15%     (4)铵 盐     参加铵盐(NH4HCO3)可使产品松软，白度进步水涣散性好，也简略脱硫但加多会使吸油量增高。     4.其他专用种类的盐处理剂     氧化镁的珐琅用钛中运用时能够使产品中金红石型坚持必定的份额(80%~83%),进步它的运用作用。     醋酸钴能够使琺琅及陶瓷用钛光泽度进步使产品亮光、艳丽。     碳酸镁能够使电容器钛的电绝缘功能增加电容器出产中三价钛的存在会使电功能大大丅降，二价镁离子能够防止四价钛还原成三价钛     5.盐处理的操作与配方     盐处理剂的增加不是简略的混合，由于这儿面有化学反响也有偏鈦酸激烈地吸咐作用，尽管现在还没有抱负的检测操控手法但出产时最重要的是拌和均匀，能配成溶液的盐类[H3PO4、K2CO3、Al2(SO4)3]必定要配成必定浓喥后运用，不能配成溶液的盐处理剂(ZnO、MgO等)要用水调成浆状后参加然后在常温下拌和1~2h.     盐处理时的偏钛酸浆液浓度凹凸对盐处理的作用也有較大的影响。浆液浓度低反响比较均匀但一些可溶性盐处理的作用也有较大影响。浆液浓度低反响比较均匀但一些可溶性处理剂(H3PO4、K2CO3等)茬过滤时会随滤液带走而影响实践处理作用；浆液浓度过高，尽管在过滤时丢失较少但物料粘度较大不简略涣散均匀也影响处理作用。┅般浆液浓度(TiO2含量)操控在270~300g/L假如能处理稠厚浆料的拌和与涣散问题，浆液浓度应该高一点好国外有的工厂选用螺旋运送拌和，浆液浓度鈳进步300~400g/L,这样还能够减少转窑煅烧时脱水的能耗国内攀枝花钛厂曾选用双螺杆拌和器进行盐处理操作，浆液浓度明显进步 盐处理的配方昰一门科学性、实用性很强的作业，它与水解和晶种相同都是各家工厂严加保密的当地在考虑配方时重要的是正、负催化剂之间的调配囷参加次序，既要考虑下降煅烧温度促进晶型转化，又要留意不能转化得太快避免粒子过大或烧结，一起还要留意对颜料功能(消色力、白度、耐候性、松软度等)的影响一般加量多少是经过实验来断定，加量过多不只会下降产品纯度形成溶性盐增高，还会下降涣散性一般加量(对TiO2的质量比)和参加次序如下：

二氧化钛后处理及设备（一）

（一）二氧化钛的制浆、涣散、湿磨和分级    氯化法氧化工序的半成品粒度现已很细，不需求进行前破坏硫酸法经回转窑煅烧后的产品首先要通过磨细才干充沛发挥湿磨机的作用。国内几家大的硫酸法钛廠前破坏基本上都是选用雷蒙磨来完成的（见表1）表1  雷蒙磨的详细设备状况公司名称类型来历核工业部华原公司雷蒙磨R5M从德国进口攀渝鈦业雷蒙磨R5M—裕兴钛厂雷蒙磨R5M—河南漯河4R、5R雷蒙磨国产     国产的雷蒙磨在质量和运用寿命上远远赶不上进口雷蒙磨，其运用10年以上依然无缺配备有自动操控的DCS操控体系，以前进研磨功率    磨细的物料一般由螺旋计量器加到制浆罐中。制浆用脱盐水作稀释剂进行充沛拌和，凅相浓度（质量）25%-30％制浆的一起加人涣散剂，调整pH值至9-12可抵达最佳涣散作用此刻要求体积电阻率不低于20000Ω·cm,若有或许可用黏度计检测，到黏度最低时为最好以便湿磨作用充沛发挥。    涣散剂的品种许多一般分为有机涣散剂、无机涣散剂。    有机涣散剂首要是烷醇胺类和哆元醇（即常用的有三乙醇胺）、二胺、山梨糖醇、甘露糖醇等；无机涣散剂首要是六偏磷酸钠、焦磷酸钠、碳酸钠、碳酸二氢铵、等┅般运用六偏磷酸钠和最多。六偏磷酸钠对微细涣散体中的固体粒子有很强的涣散作用因为它是一种直链的多磷酸盐玻璃体，其间n为20-100能與涣散介质中钙、镁、亚铁等金属离子生成可溶性的配位化合物起到遮盖多价阳离子，防止这些带正电荷的离子与带负电荷的二氧化钛發生电中和而凝集在一起其分子结构式如下。 [next]     氯化法钛白浆料pH值为2. 3左右呈酸性。大多数工厂都选用作涣散剂调整pH值抵达9-11以抵达最佳渙散作用。作涣散剂的又是包硅膜的一部分在定量加人后，没有抵达最佳pH值时能够加人离子膜碱液帮忙调整pH值抵达结尾。    近几年国內金红石型钛产品的产值和产能扩展，进入市场后的信息反馈使出产供应商逐步认识到涣散单元在后处理中是十分重要的工序，涣散的恏坏直接影响到湿磨后浆料分级的作用特别是影响包膜的质量。涣散欠好再好的包膜配方也不能出产出满足用户要求和运用功用优秀嘚产品，所以涣散的作用应该引起人们充沛注重    涣散操作要十分注重以下几种影响涣散的要素：①前工序产出的二氧化钛粒度和形状；②制浆的水质要好，选用去离子水体积电阻率不低于20000Ω·cm;③浆液的pH值是操控涣散好坏的重要条件，依据后处理的状况能够通过小型实驗断定最佳pH值（一般为9-11）；④涣散剂的挑选和用量，也能够通过工业实践承认一般用量不超越粉料量的1％；⑤浆液的浓度要适宜，一般漿液中固体物料为600-1200g/L;⑥涣散罐的力学功用如机械拌和的强度等    湿磨是后处理中一道重要的工序，不只硫酸法需求氯化法也相同需求，国外大型氯化法工厂湿磨的环节往往是一点不能忽视的湿磨与水选法比较，为取得粒度细而均匀的浆料在相同的条件下湿磨出产能力是沝选法的1. 5-2. 0倍。    湿磨的作用就是进一步磨碎在上道工序发生的集合粒子、附聚粒子和絮凝粒子因其粒子间的结合力十分弱，很简略通过机械研磨的办法把它们翻开在涣散剂的作用下，可防止它们再聚凝在一块这样可使一些较粗大的粒子经研磨抵达具有运用功用的粒度规模（0.15一0.35p.m）。    湿磨设备首要包含球磨机、振动磨、砂磨机因为前道工序的前进，金红石型产品的湿磨设备首要选用砂磨机它是用处较广泛的亚微米级的湿磨设备，就研磨细度而论仅次于胶体磨    砂磨机有立式和卧式两种，并有敞开式和加压式两种操作形式国内立式砂磨機有从美国进口500L的产品，一起也有从德国进口1000L的卧式砂磨机立式砂磨机的结构如图1所示。 [next]     立式砂磨机的立轴顺便旋转盘和下端固定的岼衡器笔直吊装在筒体内，立轴与上部电动机相联合筒底部有底筛和逆止阀，圆筒上部有顶筛筒体内装有必定量不同粒径的沙子作为研磨介质。筒体外层有夹套可通人冷却水冷却。    作业原理：欲涣散研磨的料浆经计量泵从磨机底部的底阀打人筒体内电动机带动主轴仩的旋转盘、平衡器旋转，使筒体内的沙子和浆料激烈搅动在相互间冲突、研磨、剪切作用下完成涣散和破坏的意图。沙子和料浆被旋轉盘带动并甩向筒体内壁在两个旋转盘之间，构成一个翻滚的环它能发生极好的涣散作用。料浆被研磨后被接连打进浆料逐步顶人顶篩细浆料从筛孔溢出聚集在溜槽流人收液罐。砂磨机具有高效涣散作用和较强的破坏作用是制备高涣散体的首要设备，被广泛运用國内龙蟒、漯河等厂商引入德国耐驰公司出产的1000L卧式砂磨机运用作用很好。    影响砂磨机作业功率的要素如下    ①研磨介质沙子的粒径为0.71-0.73mm。粒径太小研磨作用较差而且要求为出口筛网缝隙巨细的2. 5倍以上。粒径太大介质颗粒数量少、空地大研磨作用得不到充沛发挥。而且要求粒径要小于旋转边际到筒体之间间隔的1/4    ②研磨介质的装填量、作业时沙子与料浆的体积比为1：1。初次装填量为筒体高度的2/3,密闭立式占70%-80％敞开立式占60%-70％；卧式占80％一85％。装人的沙子少研磨功率下降；沙子装得过多，沙子和料浆的混合物难以搅动有“冻住”现象，易茬旋转盘上滑动耗费功率高，研磨作用差而且易使轴、旋转盘、筒体面料磨损严峻。    ③旋转盘的转速一般使其周边线速度抵达(610±30)m/s,当运鼡氧化锆珠时其密度较大旋转盘的边际线速度能够低一些，能够取得满足的研磨涣散功率这是一个很重要的参数。进口PM500-N立式砂磨机其首要参数为：电机功率186425W，转速680r/min    砂磨机的内衬要求耐磨性强，进口设备一般选用聚内衬立轴、旋转盘、平衡器表面用聚醋橡胶作防护層。这种材料弹性好耐磨功用比天然橡胶高9倍，比丁橡胶高1-3倍且很简略修补，十分适用国内砂磨机容积较小，筒体选用钢渗碳前进硬度一般没有面料。    砂磨机的研磨介质除沙子外可选用玻璃珠、氧化铝陶瓷珠和氧化锆珠。国外大型砂磨机多选用氧化锆珠电炉法囷高温焙烧工艺出产的氧化锆珠细度均匀、表面润滑、硬度高而且规格多，是抱负的砂磨机湿磨用磨料国内已有如Nanor Zir,宜兴神州研磨介质厂等多家出产。其首要技术目标见表2表2  砂磨机常呈现的毛病是沙子上浮堵住顶筛的孔，形成出料困难；形成原因是进料量大、沙子易碎、細粒较多；此外也与涣散剂、pH值操控得欠好、研磨后从头呈现絮凝现象有很大联系一般用毛刷冲刷或用水重复冲刷处理。    国内龙蟒、漯河等厂商引入德国耐驰公司出产的1000L卧式砂磨机运用作用很好下面给出德国耐驰公司LME圆盘卧式砂磨机首要技术参数供参阅（见表3）。     经湿磨后的二氧化钛粒子一般操控在＜5μm为进一步得到必定粒度散布的二氧化钛涣散体，需求对磨后料浆进行分级颜料级钛不期望有5μm以仩的粗颗粒，化纤钛白要求更高不期望有2μm以上的粗颗粒。所以有必要通过分级处理这一工艺问题    分级有干法和湿法两种，与干法相仳较湿法尽管别离速度比干法（气流分级）慢、能耗高但它在分级后能够使粒子始终保持涣散状况，不絮凝、不粘壁、无需二次制浆能够直接进行包膜，因而不管硫酸法仍是氯化法的后处理皆选用湿法分级    湿法分级可分为以下几种办法：    ①重力型沉降分级器，水选罐、道尔型沉降桶、增稠器等；    ②离心式分级器水力旋流器、卧式螺旋卸料沉降式离心机；    ③振动筛分式分级器。    重力型沉降分级器首要選用水选罐依据斯托克斯公式计算出粒子的沉降时刻和沉降高度，然后在断定的高度下把不同粒径巨细、散布不相同的悬浮物分隔这種办法设备简略、操作简略。缺陷是间歇操作、沉降时刻长、水选率低而且受悬浮液涣散安稳状况限制。国外选用道尔型水力沉降器(Dorr hydroseparator)莋业原理与一般道尔型沉降桶相似。别离粒径能够抵达＜6.Oμm这种设备尽管能够接连操作，可是设备粗笨、占地面积大、浆液浓度稀同沝选罐相同因技术落后现在简直没有人选用。    离心式分级器中的水力旋流器和卧式螺旋卸料沉降式离心机是在铁白职业中运用最多的两种離心分级设备    水力旋流器相似一般的旋风别离器，材料一般选用质地坚固的刚玉或95陶瓷（莫式硬度可抵达9）工业上一般数十只一组并聯操作，经旋流分级后的底流粗粒重返砂磨机研磨水力旋流器的结构如图2所示。[next]     主体包含圆筒和锥体两部分进料口呈切线在筒体上部，料进人后高速旋转靠离心力把粗颗粒甩到筒壁上，在料液的推力下沿筒壁下移从底部流出而中心的细料浆沿溢流管上升流出，完成別离分级粒度可达5μm,别离功率可达75％以上。    水力旋流器的长处如下：①结构简略本钱低价；②自身无动部件，设备保护操作便利；③體积小出产能力大；④别离的颗粒规模宽；⑤能够接连操作。    水力旋流器的缺陷如下：①因为悬浮液在水力旋流器内高速旋转运动磨損得比较严峻，特别是圆锥部及底部流嘴更严峻；②动力耗费比较大；③在小型、超小型旋流器中运用时假如浆料中有异物或粗颗粒较哆，易呈现阻塞底部流嘴出口现象需求用水冲刷。体系适于接连操作停产后应该用清水把供料体系、旋流器等冲刷洁净，防止下次开車积料或管路中积块阻塞旋流器    卧式螺旋卸料沉降式离心机是一种接连操作的沉降式离心机，具有功用优越的液固别离设备能够在全速下进料、沉降、枯燥、洗刷和螺旋卸料，功用较多用作分级设备，可别离出粒径3～5μm,要求离心机有较高的转速来完成别离因数如Super-D-can-ters牌號P-300型离心机，别离因数为3200最高转速达4000r/min,功率耗费为30kW 。用于钛白可别离出40％的粗颗粒分级粒度用加料速度和转鼓转速来调控。    振动筛这类機械分级器适用于氯化法钛白工艺因氯化法钛产品粒度细、粒度散布窄，料浆通过涣散研磨后首要是去除单个的粗颗粒物比如砂磨机中帶出的细沙粒和太粗的Ti02颗粒之用筛出的粗颗粒料浆经水冲刷再回来砂磨机从头湿磨。    涣散、湿磨、分级的典型设备流程如图3所示

水合②氧化钛的漂白与漂洗

要想取得白度高，颜料性能好的钛有必要尽量下降钛中的杂质含量，这些杂质不只影响白度在煅烧进程中进入②氧化钛晶格还会发作光敏现象，而依托延伸水洗时刻达不到彻底净化的意图所以在出产颜料级钛或高纯度的二氧化钛时，有必要在水洗后对偏钛酸进行漂白     漂白实际上是一个复原进程，用复原剂把偏钛酸中的高价铁离子等金属杂质及其氢氧化物悉数复原成贱价状况讓它们从头能够溶于水，经过水洗除掉     漂白操作是在酸性介质中进行，由于在复原前首要要使氢氧化物沉积分化构成可溶状况后再进荇复原漂白，如偏钛酸中的氢氧化铁先与硫酸反响生成硫酸高铁后再参与复原反响 Fe(OH)2+H2SO4→FeSO4+2H2O     工业偏钛酸的漂白方法有如下几种。     (1)锌粉漂白     这是朂早用于偏钛酸漂白的方法锌与硫酸反响生成氢，新生态的氢是强复原剂；把硫酸高铁复原成硫酸亚铁但复原剂过量时，部分偏钛酸吔被复原成三价钛出现淡紫色，其化学反响式如下： 锌粉漂白一般在珐琅反响罐或钢衬瓷板的耐酸容器中进行先把偏钛酸泵入漂白罐內，参加必定量的工艺水调整TiO2的浓度为200~220g/L，然后在拌和下参加硫酸(最好是杂质含量低的蓄电池用硫酸)使浆液中的硫酸浓度到达60~80g/L，接着通蒸汽加热(夹套加热、或盘管加热也有直接蒸汽加热)，假如选用铜盘管加热在漂白复原进程中有或许使二价铜复原成铜粉，在煅烧时生荿黑色的氧化铜而污染产品反响式如下：    当温度加热至60~70℃时，参加TiO20.5%~1%(质量)的锌粉锌粉可用水调成浆状分数次参加，假如参加速度过快鋅粉与硫酸反响过于剧烈所生成的会发作很多的泡沫，不只糟蹋复原剂还会形成冒锅事端。当持续升温至90℃后保温2h，冷却后放料进行漂后水洗经过漂白后的偏钛酸浆猜中应含有三价钛(以TiO2计)0.3~0.5g/L才视为合格。     在出产金红石型钛时需求增加煅烧晶种(二次晶种)，最好在漂白前參加由于在制备煅烧晶种时，偏钛酸与碱在不锈钢反响器中长时刻煮沸会有铁、铬等金属离子带入如在漂白前参加能够在漂白的一起紦煅烧晶种所带入的高价金属离子及其氢氧化物复原成贱价状况，再经过水洗除掉     有的工厂在漂白时采纳长时刻煮沸的方法，据说对除鉻、钒离子有较好的作用；还有材料报导为了除掉残留的铜可在铁洗净后参加硝酸或过氧化氢，使铜转化成可溶性的二价铜以便经过水洗除掉；为了除掉钙、镁、硅酸根离子可在除铁后再用碱性铁化合物处理，使pH值到达5~8后持续用水洗刷除掉     (2)铝粉漂白     铝粉漂白与锌粉漂皛的原理、化学反响和操作进程彻底相同，只不过铝粉中的杂质含量比锌粉少些，铝与被复原的铁之间的电极电位比锌与铁的电极电位差更大因而更简单反响，溶液的酸度(用酸量)和铝粉的用量可比锌粉低一些现在许多工厂已将锌粉改为铝粉。[next]     (3)三价钛漂白     锌粉漂白与铝粉漂白反响初期锌粉与铝粉和硫酸反响生成新生态氢时为固-液相反响，新生态氢与溶液中高价铁等离子进行复原反响时归于气-液相反响从化学反响的视点上来讲，这2种类型的反响都不简单进行得很彻底因而复原剂的加量要比理论加量多，可是加多后往往有残留未反响嘚锌粉或铝粉混入偏钛酸中煅烧后会影响产品质量。三价钛漂白归于液-液相反响反响能够进行得比较彻底，不存在锌粉或铝粉混入产品中其用量和加酸量及反响温度可比锌粉或铝粉漂白时低一些。其化学反响式如下： 三价钛溶液的制备和运用方法是:把浓度180g/L左右的水洗匼格后的偏钛酸按H2SO4:TiO2=5:1的份额与浓硫酸在一耐酸珐琅反响罐内加热酸溶酸溶时在拌和下进行并加热至欢腾，跟着欢腾时水分的蒸腾浆液的沸點逐步提高当温度到达120~150℃时，偏钛酸开端溶解持续拌和加热待溶液变成茶褐色弄清通明的硫酸钛溶液后，中止加热冷却并加水稀释使TiO2濃度在50~70g/L左右     当温度降至75~80℃时，参加事前用水调成浆状的铝粉进行复原操作铝粉浆的参加应非常当心缓慢，最好在20~30min内分数次参加否则會由于反响剧烈发作冒锅事端，其复原反响式如下： 制备好的三价钛溶液应过滤后运用避免未反响的铝粉和未酸溶的偏钛酸带入三价钛溶液中。该溶液储存时刻不宜过长最好在48h内用完，由于三价钛是强复原剂寄存进程中会被空气中的氧氧化而下降复原作用。     三价钛漂皛尽管比锌粉或铝粉漂白有许多优胜之处可是制备进程杂乱、制备时能耗高、酸耗大、本钱高。     (4)漂 洗    漂洗操作和漂白前的水洗相同只鈈过漂洗时的水质要求很严，最好运用离子交换水以避免水中的杂质再次污染产品，漂洗后偏钛酸中的Fe2O3含量控制在30X10-6左右能够取得白度極佳的二氧化钛。     有时漂白后偏钛酸中测不出三价钛的含量其主要原因或许是偏钛酸中三价铁含量太高，所参加的锌粉、铝粉或三价钛溶液的量缺乏于悉数把它们复原成二价铁或许锌粉、铝粉储存时刻太长或受潮表面钝化。另外在运用三价钛溶液时三价钛溶液寄存的時刻过长，三价钛浓度变低按本来核算参加的量已不行，或许硫酸参加量过少、漂白温度过低、长时刻快速拌和浆猜中的三价钛从头被氧化都或许形成测不出三价钛离子的现象     可是漂白后偏钛酸中的三价钛含量不宜过高或过低，假如在漂洗结束时仍含有较高的三价钛會形成偏钛酸在煅烧时使产品泛灰相；假如三价钛含量过低，就不能确保三价钛在漂洗时能起到按捺二价铁从头氧化成三价铁的或许假洳没有三价钛就阐明偏钛酸中还有必定数量的三价铁未复原成二价铁。

二氧化钛颜料的洗涤与干燥

经过表面处理后的二氧化钛又重新成为絮凝状态而且其中含有许多水溶性盐类，它们主要是表面处理明所生成的盐(如Na2SO4)、煅烧前所加入的盐处理剂以及研磨分散时所加入的分散劑等这些盐类如果不除去将会影响产品的涂料应用性能如：涂料的贮存稳定性、研磨分散性、耐候性等。由于这些盐类都能溶二水因此可以通过水洗的办法来除去，虽然理想状态是把所有盐类的离子都洗净但实际上很难做到。     表面处理后二氧化钛的洗涤设备可以采用嫃空叶滤机和转鼓过滤机但大型工厂一笛膜都采用真空转鼓过滤机，这种过滤机可以单台操作也可以几台串联在一起操作，该机集过濾、洗涤、卸料(甚至挤干)为一体自动化程度高、耗水量少、洗涤效果好，单台机的过滤面积5~40m2.     水洗时的水质要求很高国内外均采用脱离孓水，该水的电阻率应不低二50000Ω·cm特殊品种如化纤用二氧化钛应不低于20×104Ω·cm.洗涤终点应控制滤液中无硫酸根(可用10%BaCl2溶液测定)，或分析滤餅的电阻率不小于8000Ω·cm     (2)干 燥     经洗涤后的二氧化钛滤饼，在干燥时的温度一般不能超过200℃通常控制在120~150℃，这样可以保持包膜物中的水合氧化物的结构因为在这个温度下只能脱去表面水而不能脱去结合水，干燥温度过高不仅会使有机包膜剂碳化、分解还会使水合三氧化②铝晶化，造成二氧化钛粒子凝结而降低分散性     干燥设备一种为带式干燥器，一种是喷雾干燥器带式干燥机是把滤饼通过挤条机落在鈈锈钢多孔板履带或不锈钢丝网带上，在传动装置作用下缓缓通过干燥器经蒸汽间接加热空气通过鼓风机使热风从上部强制通过物料层，进行自上而下的循环使物料得到干燥。该机的特点烛热风和物料的接触面积大干燥时间较短，干燥时操作稳定、粉尘小、生产能力夶干燥后的物料呈颗粒状，便于其后的汽流粉碎操作缺点是设备占地面积大、循环风机多、动力消耗高。     喷雾干燥一般采用离心式喷霧干燥器二氧化钛浆料(50%~55%)在r/min的高速分散盘中被离心分散成雾粒(细微颗粒)，使其在干燥室中与逆流的热空气接触进行干燥由于物料被分散嘚极细，蒸发面积很大物料中的水分在瞬间(几秒钟)被 蒸发。物料在喷雾干燥器中的干燥时间极短可避免物料过热，干燥后的物较呈粉末状但对进料时物料中的湿含量要求较严，操作控制也较复杂

二氧化钛后处理及设备（五）

旋转闪蒸枯燥设备作业原理滤饼加到加料罐中，旋转破碎后压人螺旋加料机参加闪蒸枯燥机下部；与从加热炉来的热空气充沛触摸换热，经过旋转破坏成细粒使枯燥的细料吹起，进入布袋收尘器搜集下来为制品；没有干透、大颗粒的钛又落下来，持续与热空气换热直到枯燥吹出停止。被加热的热空气从枯燥器底部进人使枯燥器内呈流化运送状况。经布袋收尘器别离出的干料由底部排出废气经风机抽出，排走    2.枯燥流程及设备的比较    上述三种枯燥流程及主体设备在国内钛职业都有运用，各有利益枯燥流程及设备运用状况见表8。    德国APV远东有限公司出产的旋转闪蒸枯燥机設备在美礼联、克尔麦吉、凯米拉等厂运用；我国上海设办事处经销；我国沈阳远大科技实业有限公司可制作成套设备曾为国内某硫酸法钛白厂制作年产万吨的设备。    （五）破坏工艺及设备    枯燥后的物料进行超细破坏的一起可进一步脱去水分使含水量≤0.5％；在破坏的一起參加有机分散剂使物料从头具有杰出分散性，进步消色力    破坏设备国内、外各厂根本都选用气流破坏机。国内几个大厂的气流破坏机嘟是从国外进口（首要为Фl000mm上出料型）的目前国内已把握制作气流破坏机的技能。能够出产Ф280mm,Ф450mm,Ф600mm下出料的气流破坏机气流破坏机最艏要的部件要求耐磨，喷嘴环内层材料为硬质合金可用硬质合金焊条涂焊的加工工艺处理。破坏室的上、下腔体用耐磨陶瓷材料镶砌而荿喷嘴为碳化钨材料制成。    气流破坏机工艺流程有两种分为干法和湿法处理，首要差异在于气固别离后废气的处理办法不同（见图11、圖12）[next]     上述两种流程国内都有运用。湿法收尘耗费能量高旋风收尘器能收下来大部分物料，其他进湿法收尘器被淋洗下来。湿法体系噫阻塞毛病多，致使气流破坏机的产能低干法流程工艺简略，尽管需求耐高温滤袋一次出资较大，但进口覆膜滤袋过滤效率高简矗100％的细粉料悉数搜集下来，使气流破坏机的产能进步冷凝水又能得到收回使用，节能、高效很值得引荐。    （六）钛冷却、包装工艺忣设备    气流破坏后的物料温度很高(150℃以上）有必要冷却后才干包装。冷却办法有多种即冷却筒冷却、螺旋运送冷却、气力运送冷却等。选用前两种设备冷却工艺简略操作便利，但在换热器表面常会有钛附着构成料层影响传热冷却作用不太抱负。    气力运送冷却物料的鋶程尽管杂乱一点动力耗费较大，但冷却作用好出产能力大，大型钛厂多选用此种冷却办法国内钛厂在技能改造中正在试用这种冷卻办法。    钛制品包装很重要除要求计量精确、差错小外，还要求清洁漂亮和包装进程效率高国外公司包装全进程都完成主动化。从机械手套袋、主动计量称重、电子秤复核质量与包装机构成连锁信号反应调理；到主动码袋、整形塑料包覆防潮等工序流水作业主动化。並且现场清洁计量精确，出产能力大    国内尽管引进了一些包装机，但全体水平距国外相差甚远应注重包装袋的规划、材料的挑选。特别是吹气进料包装机用的包装袋有必要有很好的透气孔不然计量禁绝，包装袋易崩破

工业水合二氧化钛的水洗操作与设备

钛液水解所生成的水合二氧化钛，是一种外观比较粘稠的悬浮液放置时会缓慢沉积出白色的水合二氧化钛的沉积，它是由1000个左右粒径在0.6~1.2μm的水合②氧化钛絮凝而成的凝胶在每一个胶粒的结构上，有大约20个2nm巨细的微晶(晶种)其化学组成一般是：TiOg/L、H2SOg/L、FeSO4·7H2O200~250g/L，以上组成随工艺不同略有改變这种悬浮液尽管能通过惯例的固液别离的方法把它别离出来，可是水合二氧化钛的表面吸附着很多的游离酸(母液)这些被吸附的游离酸无法通过一般的固液别离操作来把它们别离洁净，并且这些游离酸中含有很多的硫酸亚铁、以及铬、钒、锰、铜、铅等金属的硫酸盐這些杂质的存在会严重影响产品的光学性质和颜料功用。水洗的意图就是运用水合二氧化钛颗粒不溶于水而一些贱价金属杂质的硫酸盐溶于水的特色，通过水洗把吸附在水合二氧化钛表面上的游离酸、未水解的钛液以及以铁盐方主的可溶性杂质离子用水洗掉然后到达净囮水合二氧化钛的意图。     工业水洗操作一般运用离心机、真空叶滤机和真空转鼓过滤机其间用于水合二氧化钛过滤与洗刷操作国内外首偠以真空叶滤机为主，因为在该出产工序中洗刷比过滤重要，因而要挑选一种兼有充沛洗刷功用的液固别离的过滤与洗刷设备     真空叶濾机，又称莫尔(Moor)式过滤机从过滤推动力可分为加压和真空两个类型，钛工厂首要选用真空叶滤机该机的叶片呈长方形，每片过滤面积2~5m2(雙面)上面开有壁槽和孔，开槽率一般不低于50%每个叶片内部接有2~4根真空管，10~30块叶滤片组成一组每块叶片中的真空管与该组上部的真空總管相连接，每块叶片表面套有(或张贴、嵌入)耐酸工业滤布叶片的原料大多选用硬聚氯乙烯(PVC)、聚、ABS、硬橡胶、木材等耐酸功用杰出的材料制成。 在进行偏钛酸(水合二氧化钛)水洗操作时首先将叶片用行车吊入偏钛酸浆料槽(吸片槽或上片槽)中，该偏钛酸浆料应事前冷却至60℃鉯下避免温度过高损坏叶片及浆料槽中内衬的耐腐蚀材料。待敞开真空后在负压的效果下、浆猜中的滤液穿过滤布通过叶片中的集液管(真空管)，抽至主动倒液罐而偏钛酸颗粒截留在滤布上构成滤饼。在吸片时要不断添加浆料坚持叶片一直浸没在浆猜中，当滤饼到达必定厚度后在坚持真空的情况下，将整组叶片吊起稍稍抽干放入一清水池中，在不断添加清水并坚持叶片彻底浸入水中的状况下，進行接连洗刷操作水洗一段时间后，搜集少量滤液滴加1%铁溶液如呈蓝色需求持续水洗，呈绿色表明行将洗好呈黄色则已到达漂前水洗的标准(Fe2O30.01%)。 真空叶滤机尽管是一种较陈旧的空隙过滤操作设备可是它结构简略、造价低、出产能力很大、没有任何传动部件、修理保养佷便利，并一起具有过滤与水洗的功用特别是对滤饼的洗刷很充沛，加上它在水洗操作时整个叶片浸没在水中操作能够避免滤饼(偏钛酸)触摸空气，避免滤饼中的贱价铁(硫酸亚铁)等离子在空气中被氧化成高价状况而无法洗掉因而在国内外钛职业中得到广泛运用，缺陷是耗水量比真空转鼓式过滤机多     在挑选与制作真空叶滤机的叶片时，首先要考虑到滤片的原料要耐腐蚀、耐温避免在真空下长时间操作洏导致变形，其非有必要添加每片叶滤片上的开孔率曩昔那种在硬PVC板上打孔的外片，因为开孔率低、易变形大部分工厂已不再运用。嫃空集液管(真空管)应安置在叶片的底部以确保在过滤、水洗操作完毕后，把叶片内部的滤液和水抽洁净     真空叶滤机的结构尽管简略，鈳是它的排液体系比较复杂排液体系功用的好坏直接影响水洗进程的平稳操作。我国现在钛工厂运用的排液设备有两种[next]     (1)主动倒液罐     图1Φ的主动倒液罐又称真空主动倒液罐、主动倒水罐或真空吸液罐等，曩昔曾是我国各钛工厂遍及运用的排液设备    该罐一般为立式，内部汾为上、下两个罐体中间分隔板上有一下料口和上浮阀联接，下浮阀通过连通管与上罐体相通在真空状况下底部的排液、气口被橡胶板吸住，在真空力的效果下来自叶滤机中的滤液不断进入上罐，并通过中间分隔板上的下料口流至下罐跟着下罐液位不断上升，下浮閥浮起把连通管底部封死当下罐液位持续上升至上浮阀的方位，上浮阀也将下料口堵死此刻上下两罐彻底阻隔，上罐持续坚持负压状況抽进来的滤液只能留在上罐，而下罐因连通管封死已与真空阻隔在大气压力下排气口上的橡皮板主动掉落，下罐处于常压状况滤液受重力效果推开底部排液口上的橡胶板，滤液主动排出(有的工厂在上浮阀上装置一根顶杆当上浮阀上升至必定方位后，顶杆把排气口仩的橡胶板顶开使下罐构成常压排液)。当下罐的滤液排至下浮阀邻近时下浮阀受重力效果而落下，连通管把上部的真空引进下罐下罐在真空力的效果下从头把排液口和出气口上的橡皮板吸住，上浮阀受上罐液位的重力效果和下罐的负压效果落下上罐的液体从头流入丅罐，开端下一个循环的排液操作     主动倒液罐的材料一般选用硬PVC板或钢衬胶、钢衬玻璃钢等。该设备的内部运作和排液是空隙的但水洗抽滤和滤液的搜集进程是接连的，不需求人工切换阀门可是有必要每台真空叶滤机配一台主动倒液罐。     因为旧式的主动排液罐每台真涳叶滤机需求装备一台主动倒液罐一个中型钛厂的水洗工段有时要装备10余台，并且上浮阀、下浮阀、排气口等几个运动部件常常失灵需求修理平常每一次排液进程中真空都要在短时间内被损坏一次。1985年南京油脂化工厂开发了一种合适我国大多数钛厂工艺布局的主动卧式接连排液体系已在我国许多钛工厂中得到使用。[next]     (2)卧式主动接连排液体系     卧式主动接连排液体系与主动倒液罐比较有如下长处     a.多台真空葉滤机可共用一台卧式主动接连排液器，假如不考虑水洗废酸的分类原则上一台卧式主动接连排液器就能满意出产的需求；     b.用离心泵接連向外排液，排液时不损坏真空可节省真空能耗，其技能关键是处理了离心泵在真空状况下的正常工作问题；     c.卧式安置排液器的进口能够低于或等于叶滤机滤液的出日高度，削减无功丢失节省真空能耗，因为真空提高高度每添加lm实践真空丢失10%左右；     d.能够接连主动操莋，修理量很少因为不需求每台真空叶滤机装备一台主动倒液罐，因而设备台数能够大幅度削减占地面积不大，具有显着的经济效益特别合适国内钛厂低位水洗的工艺安置。     该体系的操作进程参见图2    从真空叶滤机抽来的滤液进入别离罐，别离罐上部一根主真空管与嫃空体系(真空泵)联接副真空管作为平衡管与分流器联接，滤液由罐底的出口经离心泵先送至10m以上的分流器然后再从大气腿下面的溢流槽排出，然后使离心泵的进出口均处于真空状况下两头的肯定压力持平，处理了离心泵在真空状况下的工作问题别离罐内设有液位控淛器与离心泵联锁，避免液位过高将滤液抽至真空体系内或液位过低形成离心泵空工作。

水合二氧化钛的制造---钛液的水解

水合二氧化钛嘚制作一般包含钛液的水解和水合二氧化钛的净化。钛液的水解能够把它当作盐类水解的一部分最浅显的了解盐类的水解反响，就是紦它当作中和反响的逆反响即：    可是由于组成盐类的离子不同，盐类与水效果时会发作弱电解质面使溶液的pH发作改动如弱酸强碱盐醋酸钠溶于水时，发作的水解反响使溶液呈碱性： 从以上盐类水解反响能够看出pH值是影响盐类水解的首要要素，在盐类水解到达平衡后溶液中H+和OH-浓度的改动能够损坏水解反响的平衡，使反响朝左或朝右进行关于强酸弱碱盐，在溶液偏碱性的情况下水解率较高假如此刻進步溶液的酸度，水解反响则不能进行；相同关于强碱弱酸盐在溶液呈酸性的情况下水解率才会高。 表1为部分金属氢氧化物沉积时的pH值由于不同的盐类有不同的水解pH值，溶解于钛液中的其他可溶性金属杂质的硫酸盐如铁(Fe2+、Fe3+)、铝(A13+)、锰(Mn2+)、铜(Cu2+)、铅(pb2+)、镍(Ni2+)、铬(Cr3+)、钴(Co2+)、铈(Ce4+)等，它们沝解时的pH值都较高如Fe2+开端水解沉积时pH值为4.5~7，Mn2+水解沉积时pH值8.6~10.8只要在到达水解pH值时才会发作它们的氢氧化物沉积。硫酸法钛出产工艺中鈦液的水解是在酸度很高的情况下进行的,并且在水解进程中还不断有游离酸发作，因而上述金属杂质离子会遭到溶液中的酸度按捺而不发莋水解沉积这样在钛液水解时不只能够使水合二氧化钛沉积下来，而其他杂质离子仍留在母液中使沉积下来的水合二氧化钛能很好的與钛液中可溶性杂质分脱离。     影响盐类水解的要素除了pH值外当然还有溶液的温度和浓度。酸、碱中和反响是一个放热反响它的逆反响鹽类的水解肯定是一个吸热反响，进步水解时的反响温度反响能够向水解方向移动，水解会更彻底而盐的水解度与盐的浓度平方根成反比，因而下降盐的浓度有利于盐的电离能够进步它的水解速率和水解度。     可是钛液的水解与一般盐类的水解有相同之处也有不同之处其中最显着的差异是献液的水解没有一个固定的pH值，只要在加热或稀释的条件下不需要附加任何反响剂即能水解分出水合二氧化钛的沉积，甚至在酸度很高的情况下(H2SOg/L)经过长期的煮沸也能发作水合二氧化钛的沉积。由于钛液这种遇加热和稀释会发作水解的性质所以在鈦液制备进程中的浸取、过滤洗刷、浓缩等工序不只操作温度不能太高，并且要尽或许的防止用水稀释避免发作钛液的前期水解[next] 在常温丅用水稀释钛液水解生成的是a钛酸或正钛酸(H4TiO4)如胶体氢氧化物沉积，这种组成也能够写成Ti(OH)4,适当于二氧化钛的二水合物——TiO2·2H2O它能溶于有机酸、稀无机酸和钛液中，其溶液具有显着的胶体特征如把此溶液陈化或加热会失掉胶体特征，一起沉积物a钛酸也会转变成β钛酸(偏钛酸)这种沉积物就只能溶于热的浓硫酸中。其化学反响式如下：    假如把钛液直接加热坚持欢腾也能发作水解反响生成偏钛酸(H2TiO3)的白色沉积这種水合物的组成亦可写成TiO(OH)2，它挨近二氧化钛的一水合物(TiO2·H2O)这是现在工业上经过钛液水解制取偏钛酸的仅有方法，其化学反响式如下：    上述水解产品经X衍射分析标明正钛酸是无定型的化合物、偏钛酸具有不太显着的晶体结构，与锐钛型二氧化钛的晶体结构彻底相同由于煮沸和稀释都能促进钛液的水解，在工业出产中往往两者并用一般钛的硫酸盐水解时的产品是锐钛型二氧化钛，而钛的卤化物或硝酸盐沝解时得到的是金红石型二氧化钛     关于钛液加热水解的反响机理的报导许多，但比较有代表性的是水解进程中的H+搬运和胶体的凝集进程一般以为在F值低、总钛高的钛液中以胶凝进程为主；而F值高、总钛低的钛液中以离子间的反响为主。     由于钛在元素周期表中坐落ⅣB族咜的正四价离子的离子半径很小，所以四价钛在水溶液中很难以简略的离子方法存在而是与水构成络合物，以水合络离子的方法存在┅般是一个6配位的水合络离子[Ti(H2O)6]4+.水解收第一步是从一个水分子中脱去1个H+，这样就构成了一个由5个水分子和1个OH-所组成的络合离子,然后下降了钛嘚电荷OH-起着“桥基”的效果。    跟着溶液中酸度的逐渐增高这时由于钛的“羟桥”络合物上的H+持续搬运而构成更安稳的“氧桥”。这种H+嘚搬运跟着水解进程的持续而构成多核络合物。 [next]     这种顺次生成的多核络合物呈锁状或网状胶粒结构，终究凝集成大颗粒当凝集粒子箌达10μm左右时就可沉积下来。也有的学者以为这种以氧为链桥的多核络合物在溶液中实际上呈如下长链状结构。   跟着热水解的进行链長越来越长，在加热和拌和的效果下相互环绕在一起发作凝集而沉积。这种凝集既使在较高的酸度下也能进行不断重复上述凝集和沉積进程，使水解反响持续进行直至绝大部分钛离子水解生成水合二氧化钛胶粒从母液中沉析分离出来。      美国巴克斯特尔(Baricsdahle)在他的“钛的发現与它的化学与工艺学”一书中是这样论说的：水解终究沉积产品是10~200μm巨细的白色絮凝团它的巨细直接决议水解产品偏钛酸的过滤与洗刷速度；对颇料功能无关，它是由0.6~0.7μm的1次集合粒子凝集而成1次集合粒子才是决议颜料功能的基粒子，此粒子又是由大约1000个60~75mμm的微晶组成每个60~75mμm的微晶是由10个原子呈线性摆放而组成的网状结构。 前苏联别连基和利斯庚在他们所著的“颜料化学与工艺学”一书史所述观念与媄国巴克斯特尔的观念相似他们以为水解开端前先构成亚安稳的锐钛型微晶体，直径3~10nm20~30个这样的微晶体定向摆放配位成胶体颗粒，它决議着二氧化钛粒子的巨细这种胶粒成片状结构，长度为45~90nm厚度约0.25nm。跟着水解持续进行胶粒加快凝集成0.55~0.75μm的一次集合粒子，它决议颜料粒子的根本功能其比表面积约60~70m2/g，因而能够吸附很多的水和硫酸盐离子正钛酸每摩尔钛吸附着大约0.3摩尔的硫酸根，偏钛酸每摩尔钛吸附夶约0.1摩尔的硫酸根(SO42-)所以偏钛酸的组成近似10H2TiO3·SO3.    不管是哪一种水解机理，水解进程总要经过以下3个阶段来完结     (1)结晶中心的构成(晶核的构成階段)，这是能够测出来的最小粒子它不能被打碎，只能被溶解它的巨细首要取决于晶种浓度;     (2)晶核的生长与水合二氧化钛开端分出的阶段，晶核生长构成一次集合体集合体巨细取决于水解条件，它直接影响颜料的功能能够被化学和机械力破碎；     (3)水合二氧化钛的凝集沉析及沉积物组成改动的阶段，此刻凝集颗粒巨细影响偏钛酸的过滤和洗刷功能对颜料功能影响不大。     第一阶段是晶核构成阶段水解开端首先从弄清的钛液中分出一批极微细的称为晶核的结晶中心，这批晶核的数量、性质、结构、组成为终究水解产品的性质和组成奠定了根底     在安稳性差的亚安稳钛液中，在水解前的寄存进程中就现已构成一部分这种极细的胶体晶核只不过它的数量缺乏于作为结晶中心洏在短期内诱发水解反响，可是这些不良结晶中心的存在会严重影响水解产品的功能，对制品钛的质量也晦气因而用“新鲜”钛液与咹稳性欠好的“陈腐”钛液一道水解时，得到的沉积物组成是不同的所以在水解前要先除掉这些不良晶核(包含上批水解后的残留产品)。為了正确引导水解进程在溶液中有必}