一张图展示硫酸法钛白粉生产工艺流程

硫酸法钛白粉生产工艺是一种传统的钛白粉生产方法，主要通过硫酸与钛矿反应生成钛白粉（二氧化钛，TiO₂）。以下是硫酸法钛白粉生产工艺的详细流程，分为几个主要步骤：

1. 原料准备

• 钛矿：主要使用钛铁矿（FeTiO₃）或钛渣作为原料。
• 硫酸：浓度为80%-98%的浓硫酸。
• 辅助原料：包括水、还原剂（如铁粉）、中和剂（如石灰石或氨水）等。

2. 酸解反应

• 反应原理：钛矿与浓硫酸反应生成可溶性钛盐和硫酸亚铁。text{FeTiO}_3 + 2text{H}_2text{SO}_4 rightarrow text{TiOSO}_4 + text{FeSO}_4 + 2text{H}_2text{O}FeTiO3​+2H2​SO4​→TiOSO4​+FeSO4​+2H2​O
• 操作步骤：
  1. 将钛矿粉碎并与浓硫酸混合。
  2. 在反应釜中加热至一定温度（通常为150-200℃），进行酸解反应。
  3. 反应生成钛液（主要成分为硫酸氧钛TiOSO₄和硫酸亚铁FeSO₄）。

3. 钛液净化

• 还原：加入铁粉或其他还原剂，将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，便于后续分离。
• 沉降与过滤：
  1. 将反应后的钛液进行沉降，去除不溶性杂质。
  2. 通过过滤进一步净化钛液。

4. 水解

• 反应原理：钛液中的硫酸氧钛（TiOSO₄）在加热条件下水解生成偏钛酸（H₂TiO₃）。text{TiOSO}_4 + 2text{H}_2text{O} rightarrow text{H}_2text{TiO}_3 + text{H}_2text{SO}_4TiOSO4​+2H2​O→H2​TiO3​+H2​SO4​
• 操作步骤：
  1. 将净化后的钛液加热至90-100℃。
  2. 加入晶种（偏钛酸颗粒），促进水解反应。
  3. 水解后生成偏钛酸沉淀。

5. 偏钛酸洗涤

• 目的：去除偏钛酸中的杂质（如硫酸亚铁、硫酸等）。
• 操作步骤：
  1. 将偏钛酸沉淀进行多次水洗。
  2. 通过过滤或离心分离，得到纯净的偏钛酸。

6. 煅烧

• 反应原理：偏钛酸在高温下煅烧生成二氧化钛（TiO₂）。text{H}_2text{TiO}_3 xrightarrow{Delta} text{TiO}_2 + text{H}_2text{O}H2​TiO3​Δ​TiO2​+H2​O
• 操作步骤：
  1. 将洗涤后的偏钛酸送入回转窑或流化床煅烧炉。
  2. 在800-1000℃的高温下煅烧，生成二氧化钛。
  3. 煅烧后的二氧化钛为粗品，需进一步处理。

7. 后处理

• 粉碎：将煅烧后的二氧化钛粗品进行粉碎，得到所需粒度的钛白粉。
• 表面处理：根据用途不同，对钛白粉进行表面处理（如包覆氧化铝、二氧化硅等），以提高其分散性、耐候性等性能。
• 干燥与包装：将处理后的钛白粉干燥并包装。

8. 副产品处理

• 硫酸亚铁回收：从钛液中分离出的硫酸亚铁可用于制备铁系化学品或作为肥料。
• 废酸处理：生产过程中产生的废酸需经过中和处理，达到环保要求后排放或回收利用。

工艺特点

• 优点：
  • 原料来源广泛，成本较低。
  • 工艺成熟，适合大规模生产。
• 缺点：
  • 生产过程中产生大量废酸和废渣，环保压力较大。
  • 能耗较高，设备腐蚀严重。

总结

硫酸法钛白粉生产工艺是一种经典的钛白粉生产方法，尽管存在环保和能耗问题，但其技术成熟、成本较低，仍然是全球钛白粉生产的主要工艺之一。随着技术进步，硫酸法工艺正在逐步优化，以减少环境污染并提高资源利用率。