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* 答辩人：肖利锋 指导老师：许文苑 年产4万吨钛白粉水解工段工艺设计 目录 1 2 3 4 5 6 6 设计任务书 设计方案 硫酸法工艺流程 绪论 总结 致谢 绪论 概述 二氧化钛即TiO2 ，产品类型分为：锐钛型与金红石型。 化学性质 物理性质 偏酸性的两性氧化物、无毒、不溶于水、稀酸、有机酸等，高温下可溶于碱、硝酸、浓硫酸等 优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、具有高折射率的遮盖性能 由于二氧化钛起到装饰、防护等功能性作用 主要应用:涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、日化、医药、食品等行业、但最广泛的是作为白色颜料。 发展前景 首先，中国的钛白粉厂发展较晚，主要的生产方式还是采用硫酸法生产钛白粉。 考虑到环境治理的问题，发达的国家以氯化法为主，包括美国杜邦公司，克尔麦吉公司和美资美联化学公司。 国外目前开发的新产品的特点：光亮度更高；底色更蓝；粒度分布更狭窄；光泽度更高；耐候性更好 设计任务书 主要设计任务 具体设计要求 完成年产4万吨钛白粉水解工段工艺设计。 1、浓缩、水解工段的带控制点物料衡算和热量衡算 2、水解槽、浓缩等设备设计与选型 3、工艺流程图 4、车间设备布置 5、生产过程中的“废水”“废气”的处理 设计方案 工艺现状 氯化发法技术在我国还不够成熟，而且投资高，见效慢；硫酸法经过多年的改进和完善，其产品质量可以与氯化法媲美。 故本设计是对硫酸法的水解工段及相关的工段展开设计 水解工段 水解采用外加晶种法即加入预先制备好的晶种钛液中水解，其中晶种为硫酸氧钛溶液是在不完全中和而得到一种胶体氢氧化钛溶液。 硫酸法工艺流程 硫酸法工艺步骤 ① 钛矿的原材准备 ② 钛液的制备 ③ 钛液的净化 ④ 钛液的水解 ⑤ 偏钛酸的过滤、水洗、漂白与盐处理 ⑥ 偏钛酸的煅烧与粉碎 ⑦ 钛白粉的后处理 硫酸 钛矿 酸解 沉降 结晶 浓缩 水解 过滤 煅烧 后处理 钛白产品 结晶 浓缩 过滤 焙烧 亚铁副 产品 炉渣 本设计(硫酸法)生产工艺流程图 工艺条件 浓缩：利用真空薄膜浓缩蒸发器，浓缩时的最高温度不大于70℃，真空度至少要维持在-0.08-0.088MPa。 水解：采用外加晶种法，水解率不低于95%，F值为2.0，水解温度为110℃[9]。水解速率控制在0.4%/min，水解时搅拌速率控制在30-60r/min，加热方式采用间接蒸汽加热。 漂前水洗：采用真空叶滤机，水洗后Fe2+含量≤200ppm。 漂白：采用Al粉漂白，在70℃左右情况下搪瓷反应釜中保温1h,40℃左右放料。 漂后水洗：和漂前水洗一样，水洗后亚铁离子含量≤80ppm。 盐处理：加入K2CO3、H3PO4进行处理，降低煅烧温度，使晶型转化顺利。 煅烧：利用回转窑进行煅烧，用水合煤气作燃料。 工艺参数及指标 浓缩工序 稀钛液主要组成：TiOSO4、Ti2(SO4)3、FeSO4、H2SO4、H2O （1）稀钛液指标 a. TiO2浓度 160 g/L b. Fe2+/TiO2 0.25 c. Ti3+ 3.46 g/L c. F值（酸质量比） 1.98 d. TiO2流量 7607.0 kg/L e. 稀钛液比重 1400 kg/m3 （2）浓钛液指标 a. TiO2浓度 200g/L b. 浓钛液比重 1540 kg/m3 （3）假设损失全部由蒸汽蒸发带走；计算标准 kg/h 晶种参数 a.晶种参数取定 晶种TiO2浓度一般控制在110-130g/L，本设计取120g/L。钛酸比F取0.3，Fe2+/ TiO2=0.02，PH值=3，Ti3+浓度为4.5g/L.，晶种液比重1360Kg/m3。 b.晶种组成:TiOSO4、Ti2(SO4)3、(H2SO4)有效酸、Na2SO4、H2O 水解工序 水解时技术参数 (1). 水解周期 4.5h 实际水解率 96% 计算标准 kg/h (2). 钛液指标 ① TiO2 200g/L ② F=2.0 ③ Fe2+/TiO2=0.25 ④ Ti3+ 3.46g/L ⑤ 比重 1518.1 kg/m3 (3). 水解后偏钛酸指标 比重 1580 kg/m3 漂白 a.水洗时TiO2浓度应调整到250～300g/L，H2SO4浓度达到60～80g/L.本设计TiO2浓度取280 g/L；H2SO4浓度取60 g/L，H2SO4加量为613.5 k