硫酸法制鈦白文獻(xiàn)綜述

1、 冶金工藝設(shè)計(jì)與研究課程報(bào)告專業(yè) 冶金工程姓名 張超學(xué)號(hào) 20093530 指導(dǎo)教師：邱貴寶 2012年12月7日硫酸法制鈦白一、題目研究的目的和意義 二氧化鈦是鈦系的最重要產(chǎn)品之一，也是一種重要的化工原料，與國民經(jīng)濟(jì)有著密切關(guān)系。鈦資源的百分之九十是用于制造二氧化鈦，二氧化鈦消耗量的多少可以衡量一個(gè)國家生活水平的高低。二氧化鈦俗稱鈦白因?yàn)樗坏锢砘瘜W(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，而且還具有優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)特性和卓越的顏料性能，是當(dāng)前一種最佳的白色顏料。它的一些其他特性，也使它在現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代國防和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。硫酸法是鈦白生產(chǎn)的一個(gè)極其重要的方法，非常值得大家去了解。通

2、過該題目的講解和討論，有助于大家對(duì)硫酸法制鈦白的基本原理以及應(yīng)用現(xiàn)狀的理解。二、題目研究發(fā)展趨勢(shì)硫酸法的產(chǎn)品性能可與氯化法相媲美，在經(jīng)濟(jì)上仍暫占優(yōu)勢(shì)，世界上約有百分之七十的鈦白仍采用硫酸法來生產(chǎn)(美國例外)。從產(chǎn)生到現(xiàn)在，硫酸法生產(chǎn)鈦白雖然有成百上千個(gè)專利和改進(jìn)，但其基本工藝仍未擺脫剛實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的雛型。今后硫酸法有無生命力，有賴于它的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)措施及產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)一步提高。三、題目主要研究?jī)?nèi)容我的題目是硫酸法制鈦白。硫酸法是生產(chǎn)二氧化鈦的傳統(tǒng)方法，在此是我所搜集的資料。資料的編排是按硫酸法的制取流程來整理的。1、概述從歷史看，曾有過固相法、兩相法、液相法和加壓法等，但在工業(yè)上以固相法為主。

3、固相法的流程，是在二十三十年代所確定的。幾十年來雖然作了不少研究與改進(jìn)，除在五十年代后期增添了以表面處理為目的的后處理流程外，其主流程幾乎沒打什么根本性的改革。這一基本工藝流程至今仍是硫酸法生產(chǎn)二氧化鈦的主要方法，只是在各工序間所采取的工藝條件、控制手段，以及相應(yīng)的化工單元操作，不同的企業(yè)各有其不同的特色罷了。 硫酸法生產(chǎn)二氧化鈦的整個(gè)流程可分為五大步驟和十大環(huán)節(jié)。五大步驟是：原礦準(zhǔn)備，欽的硫酸鹽溶液的制備：水合二氧化鈦的制備，水合二氧化鈦的煅燒；二氧化欽的后處理。十大環(huán)節(jié)是：干燥、磁選與磨礦，酸解，凈化；濃縮：晶種與水解，水洗、漂白與漂后水洗；鹽處理；煅燒，后處理；廢副產(chǎn)品的回收、處理和利用

4、。2、含鈦礦石及其富集方法鈦是分布很廣的元素之一，它在地殼中的含量約為0.6，多于碳、硫、氯。以二氧化鈦的形態(tài)存在的含鈦礦物多達(dá)60種以上，其中金紅石礦、鈦鐵礦、鈣鈦礦和釩鈦磁鐵礦是最重要的含鈦礦物。硫酸法生產(chǎn)鈦白用到金紅石，鈦鐵礦，鈦磁鐵礦。 金紅石礦是氯化法生產(chǎn)汰白粉和金屬鈦工業(yè)的原料，業(yè)已發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量有限，僅在澳大利業(yè)、南部非洲等地區(qū)有較大的貯量。鈦鐵礦又名含鈦鐵礦或尖鈦鐵礦，是硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的原料，在所有含鈦礦物中分布最廣，含量最豐富，地殼中含有的鈦絕大部分以鈦鐵礦的形式存在。鈦鐵礦少量呈粒狀，多數(shù)呈針片狀固溶體分離結(jié)構(gòu)存在于磁鐵礦中，前者對(duì)選礦是有利的。后者給選礦帶來了因難。一般用機(jī)

5、械方法不能把它們分離出來，其選礦是復(fù)雜的。原礦準(zhǔn)備大致分三步。首先是干燥，通過加熱等方法脫水除去礦砂中所含水分。接著進(jìn)行選礦，利用各礦物組成的物理化學(xué)性質(zhì)差異分離掉鈦鐵礦中的有害雜質(zhì)。最后是磨礦，按照酸解的工藝要求，將礦砂粉碎至一定的細(xì)度。 1、手選(光電選)通常用于鈦礦石的粗選，根據(jù)礦石的顏色、光澤、粒度、品型的不同，初步將石英等脈石除去。 2、重選用于鈦鐵礦的粗選，也用于租精礦的選分。含鈦礦物的比重一般都大于4，所以來用重選法可將50一60比重小于3的長(zhǎng)石、石英等脈石礦物除去。在鐵鐵礦砂礦礦床中，一般有大量的砂土，而鈦鐵礦的比重比砂土大，所以采用流水反復(fù)沖洗的方法，比重小的砂土能隨水流去，

6、而選分得到含量較高的鈦鐵礦砂，采用這種方法可使原礦礦砂的重砂組分由4提高到90。但經(jīng)過重選后的鐵鐵礦砂仍含有與鈦鐵礦砂比重相近的鋯英石、獨(dú)居石、金紅石、錫石、磁鐵礦、鉻鐵礦等礦物及一些脈石。 3、磁選在含鈦礦物的精選中被廣泛采用。它是利用礦物顆粒磁性的差別來選分的方法。在含鈦粗礦中，常見礦物的磁性由強(qiáng)到弱變化的順序如下：磁鐵礦鐵鐵礦赤鐵礦石榴石黑云母獨(dú)居石，而金紅石為非磁性礦物。從鈦鐵礦選礦實(shí)例得知，經(jīng)幾次磁選的鈦鐵礦組成仍然十分復(fù)雜，通常有石榴石、鋯英石、電氣石等磁選效果與磁場(chǎng)強(qiáng)度、電流、溫度的影響關(guān)系甚大。通常采用干式磁選機(jī)來選別鈦鐵礦。 4、電選也是鈦精礦精選的重要手段，它是根據(jù)礦物在高

7、壓電場(chǎng)內(nèi)電性的不同而進(jìn)行選分的一種方法。有靜電選礦機(jī)電暈選礦機(jī)等。利用兩種礦物的整流性不同，或它們的分選電位差值超過3800伏時(shí)，用靜電選礦機(jī)選分。 5、浮選是利用收集劑(捕收劑)、抑制劑(調(diào)整劑)、起泡劑來處理礦砂，由于各組分對(duì)空氣和水界面上浸濕度的不同，產(chǎn)生有選擇地附著，將鈦鐵礦與其他礦物分離。捕收劑和調(diào)整劑的選擇、酸處理的條件、充氣性質(zhì)、礦漿的PH值等對(duì)浮選效果都有影響。 6、化學(xué)處理有焙燒法、藥劑浸出法、混汞法和氰化法等，鈦礦物常用焙燒法和藥劑浸出法，使含鈦的巖漿巖礦物選分及制取富鈦料。3、鈦液的制備 從含鈦精礦制備二氧化鈦的溶液，第一步是制備含鈦溶液。即設(shè)法使精礦中的有用組分轉(zhuǎn)變成可

8、溶性狀態(tài)，或易于反應(yīng)的狀態(tài)，或使精礦破壞分解為較簡(jiǎn)單的化合物然后制成含鈦溶液而與各種雜質(zhì)分離。這種手段，通稱為精礦的分解。 鈦鐵礦的分解既可采用高溫反應(yīng)的火(干)法又可采用低溫反應(yīng)的濕(水)法。在工業(yè)生產(chǎn)上，現(xiàn)在都以濕法為主而且采用的依然是1936年就實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的硫酸法。 從硫酸法的歷史沿革看，曾出現(xiàn)過五種方法：液相法，固相法，兩相法，加壓法和連續(xù)法。前三者的劃分主要依據(jù)參與反應(yīng)的硫酸的濃度和最終反應(yīng)產(chǎn)物的狀態(tài)。后兩者則以工藝特點(diǎn)來區(qū)分的。 液相法使用5565硫酸，整個(gè)反應(yīng)在液相進(jìn)行，直接得到鈦液。兩相法用6580硫酸來分解鈦鐵礦，兩者混合加熱，主反應(yīng)有沉淀析出，所得產(chǎn)物呈糊狀，加水浸取后，生

9、成懸浮溶液。此兩法反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，耗用硫酸量較大，鈦鐵礦分解率低放未在工業(yè)上采用。 固相法采用了濃硫酸，反應(yīng)溫度高，反應(yīng)程度激烈所得產(chǎn)物為固相物。由于此法酸耗低，能員消耗小，反應(yīng)迅速、鈦鐵礦分解率高設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度大，所得鈦液的酸比值低，鈦液水解容易進(jìn)行，因此成為當(dāng)今生產(chǎn)的傳統(tǒng)酸解方法。 加壓法的優(yōu)點(diǎn)，是可使用20一50濃度的稀硫酸作為反應(yīng)劑，但需要耐高壓的設(shè)備反應(yīng)溫度在180一300之間。所選用的礦石，多為鈦鐵礦經(jīng)預(yù)處理后所得的易溶于硫酸的富鈦料和高鈦渣。產(chǎn)物為固相物。 連續(xù)法系采用發(fā)煙硫酸和20稀酸的溫酸為反應(yīng)劑，先形成半流體狀的反應(yīng)物，然后在高溫下固化，所得產(chǎn)物為粉狀或粒狀固休此法對(duì)鈦鐵礦粉細(xì)度

10、要求最高。 加壓法和連續(xù)法由于工藝、設(shè)備、選材等難度較大，故尚未廣泛采用。采用硫酸來分解鈦鐵礦的主要依據(jù)是：鈦鐵礦的主要化學(xué)組分是偏鈦酸亞鐵這是一種弱酸弱堿鹽，能與強(qiáng)酸反應(yīng)，反應(yīng)基本上是不可逆的井能進(jìn)行得比較完全。若與過量的酸作用，就可以生成可溶性的鈦鹽(包括Ti+4和TiO+2的鹽)。礦中所含的某些礦分和氧化物、硫化物、砷化物、磷酸鹽等也被硫酸分解，可利用溶液特性，采用化學(xué)或物理的手段，有效地把鐵、硅、錳、鈕、鉻等元素與鈦分離，制得純凈的成品。酸解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，最高溫度可達(dá)250，采用高沸點(diǎn)的硫酸(沸點(diǎn)338)才能適應(yīng)這一要求。反應(yīng)方程式： 從反應(yīng)式可看出，鈦鐵礦中的鈦與硫酸反應(yīng)可生成鈦化

11、物： 正硫酸鈦Ti(S04)2，與硫酸氧鈦TiOSO4。在實(shí)際過程中很難確定反應(yīng)究竟按何式進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行，這要由具體操作條件而定。一般地說，硫酸過量得越多，便越有利于反應(yīng)(1)的進(jìn)行。當(dāng)然，一些其他條件(如溫度等)對(duì)此亦有影響。反應(yīng)還生成高鐵和亞鐵的硫酸鹽，它們都可能發(fā)生水解反應(yīng)而生成相應(yīng)的堿式硫酸鹽或氫氧化物沉淀：但是，它們開始水解時(shí)的pH值是不同的。亞鐵離子在酸性溶液中是穩(wěn)定的，當(dāng)PH大于45時(shí)才開始水解；而高鐵離子則在pH為2的酸性溶液中就開始水解而析出沉淀，因此在以后鈦液的水解或水合二氧化鈦的水洗時(shí)高鐵的沉淀物就會(huì)與水合二氧化鈦混在一起，無法洗除而進(jìn)入成品中，嚴(yán)重影響質(zhì)量。為了防止這一

12、傾向，須將鈦液中的高鐵離子還原為亞鐵離子。從氧化還原反應(yīng)的電極電位數(shù)來看，氧化型的氧化能力遞增順序?yàn)镕e+2Ti+4Fe+3,還原型的還原能力遞增順序?yàn)镕e+2Ti+3Fe(零價(jià))Zn（零價(jià)）Al（零價(jià)）。因此只要以Ti、Fe、zn或A1為還原劑便能將Fe+3還原為Fe+2。從經(jīng)濟(jì)價(jià)值和來源易得考慮，常用質(zhì)量較純的廢鐵屑。當(dāng)含鈦溶液中加入鐵屑后，它首先與氧化性強(qiáng)的Fe+3反應(yīng)，將其還原為Fe+2，待溶液中Fe+3全部被還原后，它再與Ti+4反應(yīng)生成Ti+3。為了保證Fe+3的全部被還原，同時(shí)防止在以后的過程中重新被氧化，應(yīng)該使Fe+3的還原略為過量，即在溶液中保持一定量的Ti+3。只要溶液中有

13、Ti+3的紫色存在，就可以防止Fe+2的被氧化，因?yàn)橹挥挟?dāng)Ti+3消失后，F(xiàn)e+2才有可能被氧化成Fe+3?？傮w上，鈦的硫酸鹽溶液的制備，由以下工藝過程組成：鈦鐵礦粉加硫酸分解(俗稱酸解)；固相物加酸性水浸??；三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵；鈦的硫酸鹽溶液的澄清；鈦的硫酸鹽溶液的冷冰；硫酸亞鐵(F eS07H 2O)分離；鈦的硫酸鹽溶液的精制(俗稱控制過濾)，鈦的硫酸鹽溶液的濃縮。4、鈦液的凈化 從鈦鐵礦用硫酸酸解制備所得的鈦液是一個(gè)較復(fù)雜的體系，其中有三類雜質(zhì)；一類是可溶性的鹽類(鐵、釩、鉻、錳、鈮、錫、銅、鎂、鈉、鉀、稀土等元素的硫酸鹽及磷酸鹽)；另一類是顆粒尺寸在微米及以上的由未分解的鈦鐵礦、金紅石

14、、脈石、泥漿及碳、鉛、鈣等的化合物組成的不溶性懸浮殘?jiān)?；第三類是粒度?.1一1微米的水合二氧化硅、水合氧化鋁及早期水解產(chǎn)生的水合二氧化鈦等具有較高動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性的膠體。實(shí)踐證明，不去除這些殘?jiān)?、膠體和部分溶解雜質(zhì)，而直接水解是不能制得品質(zhì)優(yōu)異產(chǎn)品的。凈化的好壞直接影響工藝控制和產(chǎn)品性能，諸如水合二氧化鈦洗滌的難易程度，產(chǎn)品的化學(xué)純度、硬度、白度等。 凈化的步驟有沉降、結(jié)晶、硫酸亞鐵的分離、鈦液的過濾。下面分開講解。 1、沉降是借助于重力作用，除去鈦液中的不溶性雜質(zhì)和膠體顆粒，將鈦液初步凈化。通過沉降除去雜質(zhì)，可提高副產(chǎn)品硫酸亞鐵的質(zhì)量并加快它的過濾速度。同時(shí)膠體微粒如不除去，在以后水解時(shí)便成為

15、一種無一定組成和數(shù)量的晶核，會(huì)影響水解過程和水解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。 按操作分，沉降的方法有間歇法和連續(xù)法兩大類；降的機(jī)理分，則有凝聚法、絮凝法和混合沉降法三種。2、在經(jīng)沉降所得到的熱鈦液中，各種硫酸鹽和磷酸鹽的溶解度是不同的而且與溫度有關(guān)。這些溶解度可也實(shí)驗(yàn)測(cè)定。依據(jù)結(jié)晶原理、降低溫度，以降低FeSO4的溶解度，當(dāng)此溶解度低于溶液中的實(shí)際濃度時(shí)，便成為過飽和，其超過部分便會(huì)從鈦液中結(jié)晶 硫酸亞鐵結(jié)晶的方法，按冷卻方式分有自然結(jié)晶和冷凍結(jié)晶兩種；按操作方法分，有常壓間歇法和真空連續(xù)法兩種。析出，從而達(dá)到除去大量硫酸亞鐵的目的。3、硫酸亞鐵的分離。硫酸亞鐵又稱綠礬，結(jié)晶得到的是含7個(gè)結(jié)晶水分于的呈淡青色

16、的水合晶體Feso4.7H20，在結(jié)晶時(shí)會(huì)吸去鈦液中的部分水分。通常用水洗回收晶粒表面吸附的鈦液并提高硫酸亞鐵的品質(zhì)。硫酸亞鐵在水中的溶解度比在硫酸和鈦液中都大。為防止硫酸亞鐵的復(fù)溶引起鈦液比的相應(yīng)升高，一般總是先用少量的稀鈦液然后用冰水洗滌。如果水溫高，并用大量水洗滌，不僅加速了硫酸亞鐵的復(fù)溶而且由于鈦液濃度的降低而改變鈦液的組成使穩(wěn)定性下降，引起鈦液品質(zhì)的惡化。硫酸亞鐵與鈦液的分離可用真空法和離心法來實(shí)現(xiàn)。使用真空抽慮器、真空?qǐng)A盤過濾機(jī)、臥式離心機(jī)、立式錐籃離心機(jī)、程序控制的SX型離心機(jī)等。離心機(jī)自動(dòng)化程度高，可連續(xù)操作，鈦液損耗低，顯然優(yōu)于真空法。4、鈦液的過濾經(jīng)沉降和除去綠礬的鈦液仍含

17、有膠體和細(xì)小的機(jī)械雜質(zhì)，它們的表面積可吸附重金屬離子，如不除去則在水解時(shí)合成為不良的結(jié)晶中心，使水解產(chǎn)物粒子長(zhǎng)大，影響水合二氧化鈦粒子的大小和形狀，使最終成品的品質(zhì)，特別是外觀白度顯著變壞。鈦液過濾的目的，就是除去這些雜質(zhì)，使鈦液進(jìn)一步凈化。鈦液屬于稀薄膠粘溶液，其中的膠體和微細(xì)雜質(zhì)用一般過濾介質(zhì)不易將它們截留，如果加大過濾推動(dòng)力，不僅會(huì)使部分膠體穿過過濾介質(zhì)，而且會(huì)使阻力急劇增加，堵塞濾孔，反而使過濾過程終止。一般先將鈦液加熱(40左右)以降低鈦液粘度，并使膠體進(jìn)一步絮凝長(zhǎng)大，為提高鈦液過濾速度與凈化效果打下基礎(chǔ)，有時(shí)也可采取加凈化劑(如CuSO4、FeS等)使與鈦液中雜質(zhì)產(chǎn)生共沉淀。至于加

18、助濾劑形成有無數(shù)小孔的濾膜，吸附膠體，減少濾餅壓縮率，增加孔隙率，也是經(jīng)常采取的有效方法。所使用的過濾設(shè)備多為用硬聚氯乙烯、耐酸橡膠、特殊陶瓷或金屬制作的板框壓濾機(jī)、管式過濾機(jī)、鼓式過濾機(jī)等。板框壓濾機(jī)為正壓操作，鼓式過濾機(jī)為負(fù)壓操作，管式過濾機(jī)有時(shí)進(jìn)行正壓和負(fù)壓聯(lián)合操作。5、鈦液的水解 鈦液的水解是二氧化鈦組分從液相(鈦液)重新轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔?偏鈦酸)的過程，從而與母液中的可溶性雜質(zhì)分離以提取純二氧化鈦。水解工序是硫酸法生產(chǎn)中極其重要的工序之一。水解作用的優(yōu)劣不僅影響工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，而且對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量有極大的關(guān)系水解時(shí)造成的差錯(cuò)往往在后工序是不能挽救的。工業(yè)上對(duì)水解有如下要求：第一，水解率要

19、高，即液相中的二氧化鈦組分轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟陌俜致室咴诓挥绊懗善焚|(zhì)量和性能的條件下水解率越高越經(jīng)濟(jì)；第二，水解產(chǎn)物必須是具有一定大小而均勻的粒子，組成要恒定，同時(shí)易于過濾與洗滌；第三，工藝條件要成熟易于控制，水解產(chǎn)物的質(zhì)量要穩(wěn)定，設(shè)備要簡(jiǎn)單，能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要。 1、鈦液的水解反應(yīng) 鈦液只要在稀釋或者加熱的條件下即能水解而析出氫氧化鈦的水合物沉淀。甚至在酸度極高(如含H2SO4 400一500克升)時(shí)，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)期的煮沸也會(huì)析出沉淀。因此在水解前的各工序中鈦液的溫度應(yīng)控制在70以下，同時(shí)也應(yīng)避免過分稀釋以免發(fā)生早期水解的危險(xiǎn)。在常溫下用水稀釋鈦液時(shí)，析出的是膠體氫氧化鈦沉淀。這種水合物即使在常溫下也

20、很易溶于有機(jī)酸、稀的無機(jī)酸、堿以及鈦鹽溶液中，這樣的溶液具有明顯的膠體特征。這種水合物的組成接近于二氧化鈦二水合物Ti02.2H20或者Ti(0H）4。方程式：由于鈦的氫氧化物具有兩性的特征，且偏酸性，故可把它們看成是鈦酸，T1(oH)4，就是正鈦酸，Tio(oH)：就是偏鈦酸。如果將鈦液加熱使其維持沸騰也會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)生成白色偏鈦酸沉淀。這就是硫酸法鈦白生產(chǎn)，在工業(yè)上制取偏鈦酸的唯一方法。水解過程中不僅發(fā)生粒子凝聚成為偏鈦酸沉淀而析出，而且以前析出的沉淀會(huì)重新溶解，然后又以組成改變了的固相形態(tài)析出。偏鈦酸的具體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且因水解條件的不同而各有所異。我們可以TiO2.xSO3·

21、;yH20來表示，式中x和y都是不固定的。因此工業(yè)上的水解產(chǎn)物的正確名稱應(yīng)是水合二氧化鈦而不是偏欽酸，但為簡(jiǎn)便通俗，以后仍稱偏鈦酸。2、鈦液熱水解過程的步驟根據(jù)研究結(jié)果表明，水解過程大致可以分為下列三個(gè)階段。第一所段晶核的形成；第二階段晶核的成長(zhǎng)與沉淀的形成；第三階段沉淀物的組成以及溶液組成，隨著水解作用的進(jìn)展而改變。解釋第三步驟 （當(dāng)沉淀物開始析出后，水解作用仍以較大的速度在進(jìn)行，晶體繼續(xù)成長(zhǎng)。在這階段里，溶液的成分隨著沉析而不斷變化。Ti02的含量逐漸降低，而游離酸濃度不斷提高。這個(gè)變化直接影響了沉淀物的組成，能使沉淀的粒子局部溶解，而后又重新析出新組成的沉淀，也可能是固體沉淀物的直接轉(zhuǎn)化

22、。這個(gè)過程不斷繼續(xù)直至水解幾乎完全，溶液中只剩下極少數(shù)的鈦及較濃的硫酸，此時(shí)沉淀物的組成才最后固定下來。） 3、影響水解的因素在鈦液熱水解時(shí)水解鈦液的組成和質(zhì)量對(duì)偏鈦酸的純度，微晶體的結(jié)構(gòu)和膠粒的大小影響很大。尤其在生產(chǎn)顏料鈦白時(shí)鈦液的含鈦量、F值、鐵鈦比、三價(jià)鈦含量、澄清度和穩(wěn)定性必須符合一定的要求。4、晶種的制備 如前所述，晶種的數(shù)量與組成決定了水解沉淀物的組成，也決定了最后產(chǎn)品的性質(zhì)。因此，形成良好的結(jié)晶中心是非常重要的。當(dāng)水解操作不正常時(shí)，生成的偏鈦酸常不能沉淀和過濾，如“牛奶”狀的懸浮體。這種懸浮物無法利用，只好棄置。這是因?yàn)槿芤罕旧碜匀恍纬傻慕Y(jié)晶中心，無論數(shù)量和組成都是不斷變化的，

23、它們所誘導(dǎo)出來的水解產(chǎn)物的粒子和組成都是極不規(guī)則和不符合要求的，特別是由于晶核數(shù)量的不足而生成的偏鈦酸會(huì)成為不沉淀的懸浮體。 要制取具有適當(dāng)?shù)牧?，并有一定組成的偏鈦酸，必須在水解前在鈦液中先培養(yǎng)出或加入一定數(shù)量的具有一定組成的合乎理想的結(jié)晶中心(晶種)，以便正確誘導(dǎo)熱水解的進(jìn)行。這樣不但水解速度能大大加快，水解反應(yīng)也進(jìn)行得更為完全，并且可以獲得優(yōu)良顏料性能的鈦白。晶種制備的途徑很多，制備的方法也已有了很多專利。歸納起來有稀釋法(或稱自生晶種)和中和法(又稱外加晶種)兩大類。其實(shí)質(zhì)都是先制得一種正鈦酸膠體，然后在稀硫酸或稀鹽酸中加熱膠溶、熟化而生成具有一定電荷的TiO+2和Ti+4，吸附在Ti

24、O(OH)2顆粒表面使其帶有正電荷而不溶于稀酸的膠體溶液(晶種)。 6、偏鈦酸的水洗熱水解得到的偏鈦酸懸浮液是一種具有粒狀結(jié)構(gòu)的凝膠，在放置過程中會(huì)緩慢地沉淀下來，偏鈦酸顆粒吸附著大量母液，母液成分主要是游離硫酸和硫酸亞鐵等可溶性雜質(zhì)，并含有鐵、鉻、釩、銅、錳等氧化物的雜質(zhì)離子。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。7、偏鈦酸的漂洗 白度是顏料鈦白的一項(xiàng)重要指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)鈦白應(yīng)該色澤純白或微帶藍(lán)相、光澤好、底相純正調(diào)色后色彩鮮明。影響鈦白白度的因素除顆粒的大小、形狀和粒度分布以及晶格完整性外，某些雜質(zhì)元素，特別是過渡元素的存在影響很大。對(duì)了這些雜質(zhì)，往往金

25、紅石晶型比鑰銳鈦型更為敏感，這是由于大多數(shù)雜質(zhì)金屬的氧化物與金紅石是同晶型的，這些雜質(zhì)進(jìn)入金紅石晶體造成晶格變形，影響鈦白的白度和光澤。硫酸法生產(chǎn)的鈦白中主要金屬雜質(zhì)是鐵，所以要對(duì)鐵的含量嚴(yán)格控制，產(chǎn)品中含鐵量大致在0.003以下，這主要是依靠漂洗來達(dá)到的。如前所述，水洗后殘留在偏鈦酸中的鐵基本上是以氫氧化高鐵形式存在，含量約001左右(以TiO2為基)，漂洗過程就是將水洗合格的偏鈦酸在酸性介質(zhì)中用還原劑處理將氫氧化高鐵溶解并還原成硫酸亞鐵，進(jìn)一步水洗除去，一般可使含鐵量降低至0.003以下。漂洗過程中，也能部分除去偏鈦酸中吸附的其他有害雜質(zhì)如鉻和釩，經(jīng)漂洗后制得的成品，白度和光澤有顯著提高。

26、根據(jù)所用的還原劑及還原方式的不同，工業(yè)上采用的漂白有鋅粉漂白及三價(jià)鈦鹽漂白兩類。1、鋅粉漂白的基本原理就是用鋅粉作還原劑，在酸性介質(zhì)中將高鐵離子還原成亞鐵離子。 2、三價(jià)鈦鹽漂白的原理三價(jià)鈦鹽漂白過程分為硫酸鈦溶液制備、三價(jià)鈦鹽制備及三價(jià)鈦鹽漂白三步，三價(jià)鈦鹽漂白首先是將水洗合格的偏鈦酸溶于硫酸，制成硫酸鈦溶液；硫酸鈦镕液用鋅粉或鋁粉還原制得三價(jià)硫酸鈦溶液；偏鈦酸用三價(jià)鈦鹽漂白的工藝操作與鋅粉漂白相似。8、偏鈦酸的鹽處理偏鈦酸如不經(jīng)過鹽處理而直接煅燒，得到的產(chǎn)品顆粒往往很硬，色相及其他顏料性能很差，漆用性能低劣。因此，生產(chǎn)顏料鈦白時(shí)，都要根據(jù)不同品級(jí)的需要在偏鈦酸中加入少量添加劑(礦化劑)進(jìn)行

27、改性，然后再在適當(dāng)?shù)臏囟认蚂褵?，使產(chǎn)品具有良好的色相、光澤較高的著色力、遮蓋力，較低的吸油量和合適的晶粒大小、形狀以及在漆料介質(zhì)中的易分散性。某些非顏料型產(chǎn)品中，有時(shí)也需要加入某些添加劑，使產(chǎn)品具有各種特殊性能。偏鈦酸在煅燒前添加化學(xué)品的過程稱為鹽處理，亦稱前處理。9、偏鈦酸的煅燒 硫酸法鈦白生產(chǎn)中，偏鈦酸是通過高溫煅燒轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸伒?。煅燒過程主要是除去偏鈦酸中的水分和三氧化硫，同時(shí)使二氧化鈦轉(zhuǎn)變成所需要的晶型，并顯現(xiàn)出鈦白的基本顏料性能。偏鈦酸煅燒是一個(gè)強(qiáng)烈的吸熱過程，工業(yè)上都采用回轉(zhuǎn)窯煅燒。煅燒工序是由偏鈦酸輸送、二氧化鈦冷卻及輸送，窯后排風(fēng)收塵和燃料供給系統(tǒng)所組成。10、二氧化鈦的粉碎

28、 顏料用二氧化鈦?zhàn)钪匾淖饔迷谟谒环稚⒃诮橘|(zhì)中和涂在表面上(用作涂料)時(shí)的不透明性，這是二氧化鈦主要的光學(xué)性能。與不透明性在不同程度上相互關(guān)聯(lián)的重要光學(xué)性能是亮度、白度、色相、著色力和遮蓋力。二氧化鈦的不透明性很大程度上取決于兩種首要的特性，即折射率和顆粒特性，顆粒特性包括粒度、粒度分布和顆粒形狀。另外，二氧化鈦在各種介質(zhì)和設(shè)備中的分散能力也是很重要的因素。因?yàn)椋诖蠖鄶?shù)情況下顆粒料的光學(xué)性能能否充分顯現(xiàn)出來，還取決于二氧化鈦的分散性如何，而分散性往往又和顆粒特性及表面性質(zhì)密切相關(guān)回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)出的煅燒物(落窯品)大都是顏料粒子的聚結(jié)物，需要通過粉碎使粒度達(dá)到顏料所要求的標(biāo)準(zhǔn)，從而獲得盡可能高的不透明度及其他顏料性能。 粉碎助劑又稱粉碎添加劑或助磨劑，是細(xì)微粉碎作業(yè)的一種輔助性材料。它的加入量甚微，但收益頗大，或能改善產(chǎn)品