硫酸法钛白粉生产工艺主要指标有哪些？

硫酸法作为钛白粉生产的主流工艺，其核心指标涵盖原料品质、酸解反应条件、分离纯化、煅烧控制及后处理参数五大维度，直接决定产品性能与生产效率。以下从技术角度解析关键指标体系：

 一、原料品质控制指标

钛铁矿（FeTiO₃）是硫酸法核心原料，其品质直接影响后续工艺稳定性。优质钛矿需满足：

1. TiO₂含量：≥45%，高品位矿可减少硫酸消耗量，降低杂质带入风险。例如，攀西地区钛矿TiO₂含量普遍在47%-52%，是理想原料。
2. 有害杂质限量：钙（Ca）≤0.5%、镁（Mg）≤0.3%、磷（P）≤0.02%、硫（S）≤0.05%。钙镁杂质易形成硫酸盐沉淀，堵塞管道；磷硫会降低产品白度。
3. 粒度分布：磨矿后粒径需≤0.15mm，确保酸解反应充分。实际生产中采用球磨机与风选分级联合工艺，使D90（累计粒度分布数达到90%的粒径）控制在0.12mm以内。

 二、酸解反应核心参数

酸解是钛矿转化为可溶性硫酸氧钛（TiOSO₄）的关键步骤，需严格控制：

1. 硫酸浓度：处理岩矿时采用85%浓硫酸，处理钛渣时提升至91%-92%。高浓度硫酸可抑制硅、铝杂质水解，提高钛浸出率。
2. 反应温度：150-180℃区间内，温度每升高10℃，反应速率提升约30%，但超过180℃会导致硫酸分解，产生SO₃气体污染。
3. 还原剂用量：铁屑加入量为理论量的1.05-1.1倍，确保Fe³⁺完全还原为Fe²⁺，避免吸附在TiO₂表面影响白度。实际生产中通过在线氧化还原电位（ORP）监测，将电位控制在-200mV至-150mV区间。

 三、分离纯化关键指标

1. 沉降效率：加入0.5‰-1‰的聚丙烯酰胺（PAM）絮凝剂，使沉降时间从12小时缩短至6小时，固液分离后钛液中悬浮物含量≤50mg/L。
2. 结晶除铁：通过冷冻结晶（10-15℃）使FeSO₄·7H₂O析出，结晶率需≥95%，钛液中Fe²⁺含量降至0.5g/L以下。
3. 精滤精度：采用板框压滤机，滤饼含湿量≤35%，滤液透光率≥90%（620nm波长下），确保后续水解反应稳定性。

 四、煅烧工艺控制要点

煅烧是决定晶型与粒度的核心环节：

1. 温度曲线：锐钛型产品煅烧温度控制在750-850℃，金红石型需分两段升温——900℃预烧结后，再升温至1050-1250℃完成晶型转化。
2. 晶种添加量：外加金红石晶种（粒径0.1-0.5μm）添加量为偏钛酸质量的0.5%-1.0%，可缩短诱导期，促进晶粒均匀生长。
3. 煅烧时间：回转窑停留时间控制在2-3小时，确保脱水完全（H₂O含量≤0.5%）且避免过度烧结导致粒径粗化。

 五、后处理性能优化指标

1. 湿磨细度：砂磨机研磨后D50（中位粒径）需≤0.3μm，D90≤0.5μm，为包膜提供均匀基底。
2. 包膜覆盖率：无机包膜（SiO₂/Al₂O₃）覆盖率需≥95%，有机包膜（硅烷类）接枝密度达2-3个/nm²，显著提升产品耐候性。
3. 成品粒度分布：气流粉碎后产品D10≥0.1μm、D50=0.2-0.3μm、D90≤0.5μm，确保在涂料、塑料等介质中分散性优异。

 六、环保控制红线

1. 废酸回收率：通过多效蒸发结晶技术，将废酸中H₂SO₄浓度从22%提升至65%以上，回收率≥85%。
2. 废水排放标准：pH值6-9、COD≤100mg/L、SS≤70mg/L，满足《钛白粉工业污染物排放标准》（GB 31573-2015）要求。
3. 废气处理效率：采用碱液喷淋+电除雾组合工艺，使SO₂排放浓度≤100mg/m³、酸雾≤5mg/m³。

硫酸法钛白粉生产工艺的指标控制需兼顾化学平衡、物理分离与晶型调控，通过精密的参数管理实现质量、效率与环保的协同优化。随着行业对高端产品需求的增长，未来工艺指标将向更精细化、智能化方向发展。