【正文】 Titanium Dioxide P 25也用在化妝品工業(yè)中。為了美觀，常加入不同色澤的顏料。④消色力 指一種顏料和另一種顏料混合后，能保持原有顏色，消除另一種顏色的能力。中國鈦白粉產(chǎn)品的牌號(hào)，按顏料的晶型劃分：銳鈦型二氧化鈦有BA01–01和BA01–02；金紅石型二氧化鈦為RA01–03。后處理車間布置在廠區(qū)的上風(fēng)向，防止廢氣污染產(chǎn)品。以鈦鐵礦或富鈦料(包括鈦渣，酸溶性鈦渣、天然和人造金紅石)為原料，用硫酸法或氯化法生產(chǎn)鈦白粉的稀有金屬冶煉廠設(shè)計(jì)。鈦白粉是目前最佳的、無可替代的白色無機(jī)化工顏料?；锓ê唵?，可以用品位低和比較便宜的礦物。目前世界約有二十多個(gè)國家，五十多家公司，一百多家工廠生產(chǎn)鈦白粉。再此期間，由于一戰(zhàn)和當(dāng)時(shí)硫酸法工藝存在缺陷，使得二氧化鈦工業(yè)的發(fā)展速度非常緩慢。2．掌握鈦白粉生產(chǎn)酸解工段的知識(shí)和技能，學(xué)習(xí)和操作控制與生產(chǎn)管理的有關(guān)知識(shí)。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。有關(guān)鈦白粉的制備和性能的研究，始于1824年，由于提取的困難和尋求適當(dāng)?shù)挠猛?，直?910年在鈦元素發(fā)現(xiàn)100年后，才分別由挪威的杰布森與法魯普，法國的羅西和美國的巴頓共同完成了用硫酸法及熔融法從鈦鐵礦中制備二氧化鈦的生產(chǎn)工藝研究。19301937年，在捷克用晶種法水解鈦的硫酸鹽溶液及四氯化鈦加熱的加熱方法首先制出了金紅石型鈦白粉，從1941年起美國組織了金紅石型二氧化鈦工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，并向市場提供了產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年全球二氧化鈦需求達(dá)460萬噸，其中涂料行業(yè)占58%、塑料行業(yè)占23%、造紙10%、其他9%。新增產(chǎn)能很少，主要有萊昂德爾公司的投資2000萬美元的法國Thann超細(xì)鈦白粉項(xiàng)目，Tronox和Kumba Resources公司50/50比例的合資公司Tiwest計(jì)劃投資35004500萬美元對位于澳大利亞Kwinana生產(chǎn)廠擴(kuò)能45萬噸/年，計(jì)劃2009年之前完工。(3)應(yīng)有便利礦交通條件，最好靠近鐵路和河流。用氯化法生產(chǎn)鈦白粉廠的建設(shè)始于1958年，其后，類似工廠相繼出現(xiàn)。氧化車間的尾部與氯化爐要靠近，防止氯氣循環(huán)過程堵塞。20世紀(jì)80年代末，最大的達(dá)到年產(chǎn)288000t，只有日本等少數(shù)國家鈦白粉廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)15000～20000t。20世紀(jì)80年代末，歐洲、美洲、亞洲和太平洋地區(qū)鈦白粉的消費(fèi)分配率為：涂料工業(yè)占55％～67％；塑料工業(yè)占14％～16％；造紙工業(yè)占6％～20％；橡膠工業(yè)占1％～5％；油墨、紡織、陶瓷和其他工業(yè)占8％～15％。折光指數(shù)=①顏料 作為一種白色的顏料，指的是它的白度。與酸式硫酸鹽（如） 或焦硫酸鹽（如焦硫酸鉀）共熔，即轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘牧蛩嵫踱仯? 能微溶于堿，與強(qiáng)堿或堿金屬硫酸鹽熔融，可轉(zhuǎn)化為可溶于酸的鈦酸鹽：在高溫下，如有還原劑存在，鈦白粉能被氯氣氯化成 ：鈦白粉在高溫下可被氫、鈉、鎂、鋁、鋅、鈣及某些變價(jià)的元素的化合物還原成低價(jià)鈦的化合物，但很難還原成金屬鈦1．冶金：鈦基合金的特點(diǎn)是耐高溫、耐腐蝕、比重輕、機(jī)械強(qiáng)度高，因而在國防工業(yè)中廣泛用作制造飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、和人造衛(wèi)星的材料。5．電焊條：是電焊條外層藥皮的主要成分，它的主要作用是穩(wěn)定電弧不使其發(fā)生爆濺，同時(shí)由于這種溶渣的熔點(diǎn)較低，使溶渣黏度降低，從而降低焊條上的金屬溶滴的表面張力，使焊縫更為緊密。7．硬質(zhì)合金：在高溫高壓下能與碳、氮、硼生成一系列硬度很高的化合物，這些化合物常常和碳化鎢等組成各種硬質(zhì)合金，用來制造高速切削工具的頭和拉絲模子等，對于這類用途對的純度要求也比較高。 ②沉降，將可溶性硫酸氧鈦從固體雜質(zhì)中分離出來； 酸一料混合物一般用空氣進(jìn)行氣流攪拌并通過吹人蒸汽加熱。而處理鈦渣，酸中的H2S04一般為91%92％。 硫酸法產(chǎn)生的空氣污染大部分來自于酸解。還原持續(xù)到產(chǎn)生一些三價(jià)鈦（Ti3+）為止，目的是使所有的鐵在隨后各步驟中都保持二價(jià)形式。在現(xiàn)代化的硫酸法工廠中，綠礬用專門的真空冷凍結(jié)晶系統(tǒng)去除，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為能生成很大的FeS04FeSO4：Ti02的臨界比值是7：10。如果原料是鈦渣，則TiO2含量為250g/L。 水解工序是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)非常關(guān)鍵的一步。晶種的加人方式有兩種：自身晶種（Blumenfeld法，1928年）和外加晶種(Mecklenburg法，1930年）。若采用銳鈦型或自身晶種，則在煅燒時(shí)要加人金紅石型煅燒晶種才有利于金紅石Ti02的生成。 第一次過濾中的濾液（稱為“濃廢酸”）一般含H2SO4 22%24％。 通過煅燒環(huán)節(jié)脫去水分和除去殘余的微量S03，同時(shí)還可以將銳鈦型轉(zhuǎn)變成金紅石型。第 44 頁 共 44 頁圖（一）硫酸法生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉的工藝流程簡圖1硫酸法生產(chǎn)鈦白粉優(yōu)點(diǎn)：①原料便宜，易得，產(chǎn)品成本低②工藝技術(shù)成熟，操作易控制③設(shè)備簡單，不需要特殊的耐腐蝕材料和復(fù)雜的控制系統(tǒng)缺點(diǎn)：①濕法生產(chǎn)蒸氣、水和能源消耗大②排出的廢物多，污染嚴(yán)重，三廢處理費(fèi)用大③生產(chǎn)流程大，工序多，設(shè)備龐雜④間歇式操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大⑤產(chǎn)品質(zhì)量稍差，經(jīng)濟(jì)效益較差2氯化法生產(chǎn)鈦白粉優(yōu)點(diǎn)：①干法生產(chǎn)，技術(shù)先進(jìn)，流程短，工序少②易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化，勞動(dòng)效率高③排出廢物少，可以循環(huán)利用，三廢少④產(chǎn)品消色雜質(zhì)少，粒徑均一，消色力大，分散性好，質(zhì)量好，能耗低，成本低，經(jīng)濟(jì)效益好缺點(diǎn)：①原料要求高且價(jià)高難得②技術(shù)難度大③要求在高溫下耐腐蝕的材料和設(shè)備，維修難④粒子較易堵塞設(shè)備，除疤痕問題難以解決⑤操作需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)因國內(nèi)需求量及設(shè)備和技術(shù)水平的限制，國內(nèi)一般采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉（酸解工段）1． 酸解流程簡圖圖2 酸解流程簡圖 圖3 水解流程簡圖2．酸解流程敘述①鈦鐵礦經(jīng)粉碎使篩采≤％,將礦粉送入貯罐。⑨放出物料到沉降槽沉降后取出中間層物料，進(jìn)行冷凍過濾，最后用板框壓濾，排除膠狀雜質(zhì)，送到濃縮工段。根據(jù)設(shè)備條件：當(dāng)濃度﹥95％或﹤85％時(shí)，酸解后溶液的穩(wěn)定性都會(huì)變差。如前所述，避免出現(xiàn)Fe3+是此環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。⑥ 水解沉淀物漿料經(jīng)過濾、洗滌后，在還原條件下用硫酸酸浸以除去最后微量吸附鐵和其他金屬，即通常所說的漂白，大約7%8％的S03緊緊吸附在漿料中，無法洗掉。有時(shí)還需在此步驟中進(jìn)一步加人金紅石晶種以促進(jìn)煅燒時(shí)形成金紅石型Ti02。凝聚體大小約為0一是來料———鈦液的性質(zhì)和質(zhì)量,二是水解的操作過程。當(dāng)水解鈦液濃度較低時(shí),隨著TiO2濃度的提高,最終產(chǎn)品的著色力也隨著提高。除了FeSO4外,鈦液中還有其他可溶性雜質(zhì)和不可溶于硫酸的雜質(zhì),固體雜質(zhì)可以通過過濾來除去。且二氧化鈦的平均粒度隨著晶種加入量的增加而有增大的趨勢。依據(jù)質(zhì)量守恒定律，對研究系統(tǒng)作物料衡算，可用下式表示：∑G進(jìn)=∑G出+ ∑G損+∑G積式中 ∑G進(jìn)—輸入物料量總和； ∑G出—離開物料量總和； ∑G損—總的損失量； ∑G積—系統(tǒng)中積累量。以堿液作進(jìn)一步吸收，使廢氣中的霧含量低于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)放入大氣，殘?jiān)鼊t由廢酸回收工序經(jīng)稀釋打漿、壓濾、水洗等方法回收部分含有和的廢酸水供給酸解工序稀釋濃硫酸及浸取水剩余廢渣排放。 在本次設(shè)計(jì)的過程中，得到了陽鵬飛老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助，在此表示忠心的感謝！由于水平有限，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免有出現(xiàn)疏漏和不妥之處，敬請各位老師指正！最后對給我們畢業(yè)生帶來諸多方便和照顧的學(xué)院、學(xué)校表示誠摯的謝意！并祝全校師生身體健康、工作順利！參考文獻(xiàn)：1．【硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝】 江蘇太白集團(tuán)2．【化工原理】 天津大學(xué)化工原理教研室編 天津科技出版社 3．【銳鈦型涂料鈦白粉生產(chǎn)工藝計(jì)算】 化工部鈦白行業(yè)短期培訓(xùn)用書 4．【化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊】 材料與零部件（上） 【化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊】編寫組 上海人民出版社 5．【化工工藝設(shè)計(jì)手冊】 國家醫(yī)藥管理局 上海醫(yī)藥管理設(shè)計(jì)院編 第六次印刷6. 【 鈦 白粉 的生 產(chǎn) 與環(huán)境 治理】唐振寧 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2000，64 ～6 5。致 謝本設(shè)計(jì)的任務(wù)是年產(chǎn)1萬噸鈦白粉廠酸解水解工序的工藝設(shè)計(jì),主要包含了必要的設(shè)計(jì)、工藝計(jì)算和圖紙。13．化合物分子量和元素原子量如下：表4 分子量和元素原子量 圖3 各工序收率分配圖注：1．表示每噸成品需要處理的物料量（公斤）（以為準(zhǔn)）2．表示每小時(shí)需要處理的物料量（公斤）（以為準(zhǔn)）3．工序收率4．工序累計(jì)收率計(jì)算基準(zhǔn)：（單位除標(biāo)注處，均以kg/t 計(jì)）日產(chǎn)：10000/300=每小時(shí)產(chǎn):1000/24=1．原料輔助材料消耗量a ．鈦鐵礦粉的用量 1368247。水解時(shí)間長,能提高水解率,但對偏鈦酸粒度的大小和均勻度有顯著的影響?！【ХN的活性和加入量晶種是以它規(guī)則的結(jié)晶中心來誘導(dǎo)水解進(jìn)行的,因此晶種的活性和數(shù)量都對熱水解有很大的影響。在水解時(shí),鈦液中FeSO4濃度的高低對水解反應(yīng)也有一定的影響?！♀佉旱男再|(zhì)和組成對水解的影響　鈦液的穩(wěn)定性和澄清度在穩(wěn)定性差的鈦液中,水解前其本身已產(chǎn)生了某些膠性的結(jié)晶中心,水解時(shí)這些結(jié)晶