生產(chǎn)管理-鈦白粉硫酸法生產(chǎn)工藝流程

會計實操文庫1/6生產(chǎn)管理-鈦白粉硫酸法生產(chǎn)工藝流程一、鈦礦準備（一）鈦礦選擇礦種要求：主要采用鈦鐵礦（FeTiO?），要求其TiO?含量在45%-60%。高品位的鈦礦能提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。同時，需關注鈦礦中有害雜質(zhì)含量，如鈣（Ca）、鎂（Mg）、磷（P）、硫（S）等。雜質(zhì)含量過高會影響產(chǎn)品質(zhì)量，例如，鈣、鎂雜質(zhì)在生產(chǎn)過程中可能形成難溶性鹽，堵塞管道，影響生產(chǎn)連續(xù)性；磷、硫雜質(zhì)可能使產(chǎn)品白度下降。礦石預處理：開采的鈦礦需進行破碎和磨礦處理。先通過顎式破碎機將大塊鈦礦破碎至50-100mm，再用球磨機進一步磨細至粒度小于0.15mm，確保在后續(xù)酸解過程中，礦石能與硫酸充分接觸，提高反應效率。磨礦后的鈦礦粉需進行磁選，去除其中的強磁性物質(zhì)，防止其影響生產(chǎn)設備的正常運行。二、酸解（一）酸解反應原理化學反應：鈦鐵礦與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生酸解反應，生成可溶性的硫酸氧鈦（TiOSO?）和硫酸亞鐵（FeSO?）等，反應方程式為：FeTiO?+2H?SO?（濃）→TiOSO?+FeSO?+2H?O。此反應為放熱反應，需嚴格控制反應條件，確保反應平穩(wěn)進行。（二）酸解設備與操作反應設備：采用間歇式酸解罐，材質(zhì)為鋼制內(nèi)襯耐酸磚，可承受濃硫酸的腐蝕。酸解罐配備攪拌裝置，攪拌速度一般為60-120轉(zhuǎn)/分鐘，使物料混合均勻。同時，設有蒸汽加熱和冷卻裝置，用于控制反應溫度。操作過程：按一定比例將濃硫酸（濃度92%-98%）和磨細的鈦礦粉加入酸解罐中。先開啟攪拌，再緩慢加熱，使反應溫度升至120-150℃，反應時間為2-3小時。在反應過程中，需密切關注溫度變化，防止溫度過高導致反應失控。反應結(jié)束后，得到含有硫酸氧鈦、硫酸亞鐵及未反應雜質(zhì)的酸解液。三、沉降與除鐵（一）沉降分離自然沉降：酸解液進入沉降槽進行自然沉降，使不溶性雜質(zhì)沉淀到槽底。沉降時間一般為8-12小時，沉降槽需保持靜置，避免擾動影響沉降效果。通過自然沉降，可去除大部分顆粒較大的雜質(zhì)，上清液進入下一步除鐵工序。（二）除鐵方法結(jié)晶除鐵：利用硫酸亞鐵在不同溫度下溶解度的差異進行結(jié)晶除鐵。將沉降后的上清液冷卻至10-15℃，硫酸亞鐵結(jié)晶析出。通過離心分離，得到硫酸亞鐵晶體，可進一步加工利用，如制備鐵紅顏料等。除鐵后的溶液中硫酸亞鐵含量降至0.5g/L以下，減少其對后續(xù)生產(chǎn)的影響。還原除鐵（可選）：對于一些對鐵含量要求更嚴格的產(chǎn)品，可采用還原除鐵法。向除鐵后的溶液中加入鐵粉或鐵屑，將溶液中的Fe3?還原為Fe2?，再通過控制pH值，使Fe2?以氫氧化亞鐵形式沉淀除去。還原過程中，需控制反應時間和溫度，一般反應溫度為40-50℃，反應時間為1-2小時。四、水解（一）水解原理水解反應：硫酸氧鈦在加熱和稀釋條件下發(fā)生水解，生成偏鈦酸（H?TiO?）沉淀，反應方程式為：TiOSO?+2H?O→H?TiO?↓+H?SO?。水解過程對鈦白粉的粒徑、晶型等性能有重要影響。（二）水解操作與控制操作過程：將除鐵后的溶液加水稀釋至TiO?含量為200-250g/L，然后加熱至95-105℃進行水解。水解過程中，可加入晶種（如偏鈦酸細粉），控制鈦白粉的晶型和粒徑分布。晶種加入量一般為溶液中TiO?質(zhì)量的0.1%-0.5%。水解時間為3-5小時，水解完成后，得到含有偏鈦酸沉淀的懸浮液。控制要點：水解過程中，溫度、濃度和時間的控制至關重要。溫度過高，水解速度過快，易生成大顆粒的偏鈦酸，影響產(chǎn)品的分散性；溫度過低，水解不完全，產(chǎn)品收率降低。溶液濃度需嚴格控制，濃度過高，水解產(chǎn)物粒徑不均勻；濃度過低，生產(chǎn)效率下降。五、過濾與洗滌（一）過濾分離過濾設備：采用板框壓濾機對水解后的懸浮液進行過濾，將偏鈦酸沉淀與母液分離。板框壓濾機的過濾壓力一般為0.3-0.5MPa，確保過濾效果。過濾后的母液含有大量硫酸，可回收用于酸解工序，降低生產(chǎn)成本。（二）洗滌操作水洗與酸洗：對過濾得到的偏鈦酸濾餅進行水洗，去除表面附著的硫酸根離子。水洗至濾餅中硫酸根含量降至0.5%以下。為進一步去除雜質(zhì)，可采用稀硫酸（濃度5%-10%）進行酸洗，酸洗溫度為60-70℃，酸洗時間為1-2小時。酸洗后再次水洗，確保濾餅的純度。六、煅燒（一）煅燒原理晶型轉(zhuǎn)化與脫水：偏鈦酸在高溫下煅燒，發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化和脫水反應，生成金紅石型或銳鈦型鈦白粉。對于金紅石型鈦白粉，煅燒溫度一般為800-1000℃，在此溫度下，偏鈦酸逐漸失去結(jié)晶水，轉(zhuǎn)化為金紅石型TiO?，反應方程式為：H?TiO?→TiO?+H?O。煅燒溫度和時間影響鈦白粉的晶型、白度、粒徑等關鍵性能。（二）煅燒設備與操作煅燒設備：采用回轉(zhuǎn)窯進行煅燒，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯耐高溫、耐腐蝕材料?；剞D(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速一般為0.5-2轉(zhuǎn)/分鐘，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和加熱溫度，控制物料在窯內(nèi)的停留時間。操作過程：將洗滌后的偏鈦酸濾餅送入回轉(zhuǎn)窯，在高溫下進行煅燒。煅燒過程中，需嚴格控制窯內(nèi)氣氛，避免鈦白粉被還原。同時，根據(jù)產(chǎn)品要求，可添加適量的礦化劑（如TiO?質(zhì)量的0.1%-0.5%的ZrO?、P?O?等），促進晶型轉(zhuǎn)化和改善產(chǎn)品性能。煅燒后的物料經(jīng)冷卻后，得到鈦白粉粗品。七、后處理（一）粉碎與分級粉碎設備：采用雷蒙磨或氣流粉碎機對鈦白粉粗品進行粉碎，將其粒徑減小至合適范圍，一般要求平均粒徑在0.2-0.4μm。雷蒙磨的粉碎細度可通過調(diào)節(jié)磨輥與磨環(huán)之間的間隙控制，氣流粉碎機則通過調(diào)節(jié)氣流壓力和流量來控制粉碎效果。分級操作：粉碎后的鈦白粉通過空氣分級機進行分級，去除過大或過小的顆粒，保證產(chǎn)品粒徑分布均勻。分級機的分級精度可達到±0.05μm，確保產(chǎn)品符合質(zhì)量標準。（二）表面處理包膜處理：為提高鈦白粉的耐候性、分散性等性能，需進行表面處理。常用的表面處理方法是包膜處理，可分為無機包膜和有機包膜。無機包膜一般采用鋁、硅等化合物，如在鈦白粉表面包覆一層氧化鋁（Al?O?）或氧化硅（SiO?）。有機包膜則使