【正文】 tallation for putationand shaping. Base on the explanation of material weight, thermal weight, equipment shaping and workshop arrangement, finally it obtained the design instruction, equip –ment list and flow chart with controlling point.Keywords：sulfuric acid, Titanium Dioxide, Washed, Bleach, Salt攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目錄目 錄摘 要 IABSTRACT II1 緒 論 1 概述 1 課題背景 1 設(shè)計(jì)的目的、意義 2 國(guó)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 2 國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 4 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 8 設(shè)計(jì)依據(jù) 8 設(shè)計(jì)原則 9 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 9 氣象條件 9 地質(zhì)條件 9 設(shè)計(jì)范圍 102 建設(shè)項(xiàng)目概況 11 建設(shè)項(xiàng)目概況 11 建設(shè)項(xiàng)目名稱、性質(zhì)和地點(diǎn) 11 建設(shè)規(guī)模、內(nèi)容 113 工程設(shè)計(jì) 12 工藝流程圖 12 水洗工段工藝設(shè)計(jì) 12 水洗 12 漂白 15 漂洗 17 水洗工段工藝流程 17 鹽處理工段工藝設(shè)計(jì) 17 鹽處理工藝目的 17 金紅石型鈦白的鹽處理 18 工藝流程 194 物料及熱量衡算 21 21 依據(jù) 21 計(jì)算 21 物料平衡表 22 水洗物料衡算 23 依據(jù) 23 計(jì)算 23 水洗物料平衡 25 漂白物料衡算 25 已知數(shù)據(jù) 25 計(jì)算 25 物料平衡 27 漂白的熱量衡算 28 已知數(shù)據(jù) 28 計(jì)算 28 熱量平衡 29 水洗葉濾機(jī)計(jì)算 30 已知數(shù)據(jù) 30 計(jì)算 30 葉濾機(jī)的真空泵計(jì)算（以水洗為例） 31 已知依據(jù) 31 計(jì)算 31 鹽處理物料衡算 31 已知依據(jù) 31 計(jì)算 31 物料平衡表 335 設(shè)備選型 34 主要設(shè)備選型原則 34 水洗主要設(shè)備選型和計(jì)算 34 水洗上片池 34 水洗洗片池 34 水洗漿料泵 34 打漿槽 34 葉濾機(jī) 34 水洗供水泵 35 行車 36 真空泵 36 分離器 36 液封池 36 漂白及鹽處理主要設(shè)備選型 36 漂白鍋 36 漂白漿料泵 36 漂白H2SO4 貯槽 37 鹽處理罐 37 主要設(shè)備一覽表 376 車間布置 40 水洗車間布置說明 40 漂白鹽處理車間布置說明 407 環(huán)境污染與治理 41 污染物產(chǎn)生及排放 41 廢水廢酸治理措施 418 防腐 43參 考 文 獻(xiàn) 44結(jié) 論 46致 謝 47攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 緒論 1 緒 論 概述 課題背景 中國(guó)的鈦資源現(xiàn)居世界之首，占世界已可采儲(chǔ)量的64%左右。攀枝花綜合利用中解決鈦資源的利用方針方法是重中之重。制定了釩鈦資源開發(fā)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目獎(jiǎng)勵(lì)辦法，鼓勵(lì)加快釩鈦資源綜合開發(fā)利用，提升綜合利用的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)層次[3]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國(guó)將消費(fèi)更多的鈦白粉，因此大力發(fā)展鈦白粉工業(yè)是客觀上的需要。2006年，除中國(guó)大陸以外，世界鈦白粉生產(chǎn)商共有20余家，年生產(chǎn)總能力超過4 700kt/a(未包括中國(guó)內(nèi)陸的產(chǎn)量)，共有生產(chǎn)廠約60座。亨茲曼?？傮w來說，國(guó)外鈦白粉企業(yè)有一下特點(diǎn)：①生產(chǎn)高度集中，少數(shù)跨國(guó)公司壟斷了大部分生產(chǎn)力，控制著原料的供應(yīng)市場(chǎng)和產(chǎn)品的銷售市場(chǎng)；②工廠規(guī)模大，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好；③各大公司形成了從原料到產(chǎn)品應(yīng)用的完整體系，這樣利于工藝改進(jìn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量和推廣新產(chǎn)品；④各大公司很重視技術(shù)改進(jìn)，各自都擁有科研機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室，從事工藝、設(shè)備和新產(chǎn)品的研制；⑤各大公司傾向于氯化法制鈦白粉；⑥各廠家高度壟斷和嚴(yán)密封鎖技術(shù)，只有出售技術(shù)，從未公開技術(shù)，在報(bào)刊資料也無完整的技術(shù)介紹；（2）發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的發(fā)展[8]，預(yù)測(cè)未來幾年全球鈦白市場(chǎng)還會(huì)不斷增加。這期間的遞增速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界同期增長(zhǎng)速度，特別是金紅石型產(chǎn)品的增速更快?！眹?guó)家生產(chǎn)力促進(jìn)中心鈦白粉分中心主任畢勝如是說。先進(jìn)的、關(guān)鍵的生產(chǎn)裝備技術(shù)均已被采用，并陸續(xù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化：風(fēng)掃磨用于鈦精礦粉碎，圓盤過濾機(jī)用于硫酸亞鐵分離，隔膜壓濾機(jī)用于水洗工序，超大型(130m3及以上)酸解鍋和水解鍋的應(yīng)用，巨型煅燒轉(zhuǎn)窯(～55～58m)、噴霧、閃蒸連同帶式干燥機(jī)等都已得到普及應(yīng)用。廢酸和酸性廢水的處理是鈦白企業(yè)最大的負(fù)擔(dān)。②提高技術(shù)和管理水平，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)伴隨我國(guó)鈦白工業(yè)30余年的發(fā)展，鈦白生產(chǎn)的工藝技術(shù)已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，鈦白生產(chǎn)裝備也逐漸邁向大型化和現(xiàn)代化。注重高層人才隊(duì)伍建設(shè)和基礎(chǔ)性人才隊(duì)伍建設(shè)的關(guān)系，做好人才結(jié)構(gòu)的調(diào)整。而合理的集中度有利于形成一定的規(guī)模，增強(qiáng)企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，也才能使企業(yè)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的基本條件。 水體污染物排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB897896《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。（4）日照年日照充足，長(zhǎng)達(dá)2 361小時(shí)～2 749小時(shí)；輻射強(qiáng)，熱量豐富，干燥炎熱。水洗主要是利用偏鈦酸的水不溶性和雜質(zhì)離子的水溶性進(jìn)行液固分離，從而達(dá)到凈化目的[12]?？蓪⒄M葉片吊到打漿槽上部，準(zhǔn)備刮料，此時(shí)水合二氧化鈦含水量尚高，相應(yīng)的有極少部分母液殘留，可保持真空到表面出現(xiàn)大量裂縫為止，以進(jìn)一步降低含水量，再切斷真空，打漿槽內(nèi)事先放置部分清水，并開動(dòng)攪拌機(jī)，將葉片表面物料刮落至打漿槽內(nèi)，攪拌均勻，送至下一工序。③水的溫度的影響水洗過程主要是除去硫酸亞鐵及游離硫酸，硫酸亞鐵在水中的溶解度在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高而增大。⑥時(shí)間的影響偏鈦酸開始水洗時(shí)，物料酸度高，雜質(zhì)濃度梯度大，洗滌效率較高。曾提出用尼龍布、多孔橡膠、硝化纖維布、維綸布、滌淪布、玻璃布等等，國(guó)內(nèi)常用758滌淪布。Fe2+氧化Fe3+的機(jī)會(huì)就少得多。（2）漂白原理經(jīng)水洗的偏鈦酸中的鐵雜質(zhì)是以三價(jià)鐵離子水解生成的極為細(xì)小的固體氫氧化高鐵的形式存在的。③水洗用砂濾水或去離子水洗滌還原后的偏鈦酸進(jìn)一步降低鐵的含量。此時(shí)的洗滌水中必須不含鐵等固體雜質(zhì)，以免重新污染偏鈦酸。 水洗工段工藝流程水洗工藝流程圖如圖2：刮漿槽一洗上片池上片水解后漿液 刮漿槽二洗二洗上片池漂白鹽處理圖2 水洗工藝流程簡(jiǎn)圖 鹽處理工段工藝設(shè)計(jì) 鹽處理工藝目的偏鈦酸在煅燒前加入少量化學(xué)品添加劑進(jìn)行改性處理的過程稱為鹽處理，亦稱前處理。但是有實(shí)用價(jià)值的必須是能生成白色氧化物的那些金屬化合物。%~%（以MgO計(jì)）。添加鉀鹽對(duì)改善產(chǎn)品的顏料性能有很大的好處，可以使顆粒疏松，提高白度和消色力，可以使二氧化鈦在較高的溫度下煅燒而不失去優(yōu)良的顏料性能，因?yàn)樵谳^高的溫度下煅燒時(shí)二氧化鈦顆粒比較致密，有利于提高耐候性和降低吸油量。%（以P2O5計(jì)）。然后根據(jù)含鐵量（%以下）和二氧化鈦濃度，計(jì)算出所需的鹽處理劑量。（2）每臺(tái)2BEA303 真空泵所帶葉片機(jī)10臺(tái)左右。適用于高粘度（VIS）≤12萬CPS/25℃的化工漿料輸送，具有防爆耐腐防沉淀、低噪音、節(jié)能等功能。葉濾機(jī)體積小，過濾面積大，洗滌時(shí)間可以任意控制，對(duì)各種不同顆粒的沉淀物都能適用。水源的水在大氣壓力（或水壓）的作用下通過管網(wǎng)壓到了進(jìn)水管內(nèi)。羅茨真空泵的特點(diǎn)①能在很寬的壓強(qiáng)范圍（1104Pa以內(nèi)）有較大的抽速。一洗二洗各一臺(tái)，廢酸分離一臺(tái)。而此時(shí)漿液的密度大概為1 300kg/m3。 集液管,機(jī)架,濾布考慮防銹20L4001AB水洗行車20t+20t 運(yùn)行速度Ud= 40m/min、起升速度Up=、運(yùn)行電機(jī)P=、2臺(tái)、起升電機(jī)P=13。 此時(shí)的漿液的密度大概為1 300kg/ m3 所以我們選用規(guī)格為（φ3 5004 000，V = ，δ =12mm）的槽子1個(gè)。 分離器由攀枝花地區(qū)其他鈦白粉廠設(shè)計(jì)分離器的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)合我廠的實(shí)際情況，我們選用規(guī)格為（V = 1m3 D= 8006,Ht = 1876, Hc = 515負(fù)壓 ）的分離器3臺(tái)。 行車根據(jù)其他廠的經(jīng)驗(yàn)裝置，我們選用規(guī)格為20t+20t 運(yùn)行速度Ud= 40m/min、起升速度Up=、運(yùn)行電機(jī)P=、2臺(tái)、起升電機(jī)P=13KW、1臺(tái)的行車2臺(tái)。 離心泵的工作原理是：離心泵之所以能把水送出去是由于離心力的作用。 葉濾機(jī)偏鈦酸的分離與水洗常用真空過濾洗滌法，利用真空造成的壓力差，將濾液吸過過濾介質(zhì)，而將固體吸附在過濾介質(zhì)表面。 水洗洗片池考慮到水洗比上片時(shí)間長(zhǎng)很多，根據(jù)其他工廠生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)所以選用規(guī)格為 2 5407 1002 400的洗片池18個(gè)，一洗8個(gè)，二洗10個(gè)。=20+ln=℃③冷卻水量WQ=WCp2(t－t1)W= = =149 熱量平衡漂白熱量平衡如表7表7 漂白熱量平衡進(jìn)漂白罐熱量kcal/h出漂白罐熱量kcal/h漿液帶入熱量Q1298 漿液由20℃升至65℃熱量2 143 440稀釋水帶入熱量Q2273 H2SO4帶入熱量Q38 熱量損失74 ZnSO4反應(yīng)熱Q469 H2SO4稀釋熱Q512 加熱蒸汽帶入熱Q61 800 000∑12 461 ∑2 2 217 水洗葉濾機(jī)計(jì)算 已知數(shù)據(jù)（1）水合TiO2厚度 40mm（2）濕水合TiO2重度 1 300kg/m3（3）水洗操作周期 4小時(shí)（4）葉片機(jī)規(guī)格 2 1401 670mm 每組葉片數(shù)30 計(jì)算（1）葉片機(jī)生產(chǎn)能力WW=Anδd/1 000τW每組葉片機(jī)生產(chǎn)能力 kg/hA每片葉片機(jī)過濾面積 m2δ濕水合TiO2厚度 mmn每組葉片機(jī)的片數(shù) d濕水合TiO2比重 kg/hτ水洗周期 小時(shí)W=Anδd/1 000τ=30401 300/1 0005=1 （2）水洗濕水合TiO2含TiO2量 TiO2=5 922kg/h每天需要TiO2量=5 92224=14 2128kg/h濕水合TiO2含TiO2的重量百分?jǐn)?shù) 5 922/19 =30%每個(gè)葉濾機(jī)每天可得TiO2量TiO2=1 2430%=10 （3）葉濾機(jī)臺(tái)數(shù)n== 取n=15 根據(jù)不同生產(chǎn)需要 n 可以適當(dāng)擴(kuò)大。 工藝流程鹽處理過程一般在裝有攪拌機(jī)的圓筒錐底形塑料質(zhì)或鐵質(zhì)軟塑的鹽處理槽內(nèi)進(jìn)行。%~%（以Al2O3計(jì)）時(shí)，產(chǎn)品遮蓋力為最高。這些調(diào)整劑大多是金紅石化的負(fù)催化劑。%~%（以ZnO計(jì)）。因此在生產(chǎn)中，必須在偏鈦酸中添加一些金紅石化的促進(jìn)劑和晶型調(diào)整劑，使TiO2以合理的速度成長(zhǎng)，在較低的煅燒溫度下生產(chǎn)出晶型轉(zhuǎn)化完全，大小適中，外形規(guī)整的顏料粒子。鋅漂漂白容易使氧化鋅混入成品，氧化鋅是一種很強(qiáng)的金紅石型化促進(jìn)劑，但也有副作用。三價(jià)鈦離子容易在空氣中被氧化，所以漂白時(shí)，漿料的溫度不宜過高，保溫期間的攪拌不宜過快。（3）工藝流程漂白可以分為以下三步進(jìn)行：①酸溶在偏鈦酸漿料里加入一定量的硫酸，并加熱使氫氧化高鐵溶解在偏鈦酸中生成硫酸高鐵。%時(shí)開始影響銳鈦型鈦白的白度，而對(duì)金紅石型鈦白來說，%時(shí)，已使鈦白呈現(xiàn)出黃色。從工藝上看，葉濾機(jī)比鼓濾機(jī)合理。⑧過濾介質(zhì)的影響漿料過濾時(shí)，使固液分離的隔離物質(zhì)稱為過濾介質(zhì)，真空葉濾機(jī)的過濾介質(zhì)是濾布。⑤水質(zhì)的影響水質(zhì)對(duì)水洗效果影響較大，水中雜質(zhì)主要有鈣、鎂（硬水）、鐵等離子，江河水和深井水的鈣、鎂離子含量較高，水洗時(shí)鈣離子與硫酸根形成不溶的硫酸鈣沉淀混入產(chǎn)品而影響質(zhì)量。顆粒粗、水流快，便容易洗滌，但顆粒過粗，會(huì)使水流速度過快而增加管道阻力，粒子內(nèi)部也不易洗凈。例如涂料品種約洗5小時(shí)后，從抽水總管中用局部排除真空之法取出少量濾液，用1%赤血鹽（鐵氰化鉀）溶液定性檢測(cè)，如呈綠色，表示即將洗凈；如呈現(xiàn)黃色，表示已經(jīng)洗凈。原材料的主要技術(shù)規(guī)格（1）鈦精礦攀枝花鈦精礦的化學(xué)組分如表1：表1 鈦精礦的化學(xué)組分化學(xué)成份TiO2FeOFe2O3MgOSiO2Al2O3CaOMnO含量%化學(xué)成份SCuPV2O5NiCoCrAs含量%（2）濃硫酸（98%H2SO4）質(zhì)量符合GB53489一級(jí)品，硫酸的化學(xué)組分如表2：表2 硫酸化學(xué)組分序號(hào)名 稱指標(biāo)(%wt)1硫酸（H2SO4）含量 ≥2灰份 ≤3鐵（Fe）含量 ≤4砷(As)含量 ≤5鉛（Pb）含量 ≤6透明度 ≥50mm7色度