钛白工艺设备技术进展

摘 要：介绍了硫酸法钛白中的连续酸解、钛液浓缩、水解工序、隔膜压滤机等技术发展与应用情况。

关键词：钛白；工艺；设备；发展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.034

0 前言

钛白粉具有高折射率理想的粒度分布良好的遮盖力和着色力是一种性能优异的白色化工颜料广泛应用于涂料橡胶塑料造纸印刷油墨日用化工等行业 钛白粉工业的发展与整个国民经济发展密切相关其人均消耗量的多少可用来衡量一个国家国民经济发展水平和人民生活水平的高低[1-2]。我国钛白粉生产工艺技术发展至今主要有硫酸法和氯化法两大类并以硫酸法为主该方法为传统工艺，硫酸法经过80多年的发展，技术已经成熟，设备也已基本定型。

硫酸法主要发展方向是清洁化生产和节能设备引进使用。本文着重谈硫酸法钛白部分工序使用新的工艺、设备是现在行业发展趋势。

1 酸解工序

1.1 连续酸解与间接酸解介绍

我国酸解工序大部分采用间歇酸解，间歇酸解罐有15m3-130m，生产周期11小时左右，这种酸解罐适用于我国国情，因钛铁矿品味低，杂质多，矿源杂，生产需要经常调整工艺。

连续酸解是一种国外开发的酸解技术，是使用98%硫酸与矿粉混合，连续进料于连续酸解反应器在使用废酸引发反应。该法要求矿粉质量稳定。反应温度高，材质要求高。

1.2 两种酸解工艺优劣势比较如下

（1）连续酸解的主要优劣势。优势：可通过多种手段强化酸解过程控制调节、自动化水平、装备水平相对较高；尾气瞬时量小，处理控制容易。劣势：设备易腐蚀。反应器搅拌易腐蚀磨损，目前最长周期9个月。（2）间歇酸解的优劣势。优势：能耗较低（冷却水要求不高，无制冷系统；压空搅拌对比机械搅拌能耗低；矿粉细度粗）、投资及运行费用省。劣势：尾气控制难度大（尾气瞬时量大，投资大）；易于产生固相物，存在安全隐患。

1.3 两种酸解工艺对比情况如下：

（1）从产品质量来看，两种酸解均能生产出高品质钛液。连续酸解钛液更易于调控，保证钛液质量的稳定。（2）间歇酸解因尾气瞬时量大，其尾气处理难度远高于连续酸解，在日益加强的环保压力下，将对今后的正常运行带来极大的隐患。（3）间歇酸解易于产生固相物，处理固相物对产品收率及成本有一定影响，同时固相物一旦处理不好，容易冒锅，存在一定安全隐患。（4）连续酸解工艺可以实现DCS自动控制，减少了操作人员，降低了生产成本。

2 钛液浓缩工序

2.1 传统浓缩方法介绍

目前我国钛白行业多采用传统的单效薄膜蒸发浓缩钛液。在实际生产过程中，一般是控制钛液温度不高于70℃，真空度需要保持在-0.08MPa以上，才能得到合格的200g/L浓钛液。平均每生产1吨钛白粉产品， 用于钛液浓缩需要消耗1.2-1.5吨新蒸汽。据了解国际上几家大的钛白生产企业像科美基公司、亨兹曼公司、原德国拜耳公司，均是采用双效蒸发装置浓缩钛液。但处于技术垄断及对我国的技术封锁。

2.2 国内双效浓缩技术

国内的双效浓缩技术，目前行业内在推广南通某厂家的双效浓缩技术。其钛液双效节能浓缩技术是基于德国艾伯纳公司雄厚的技术力量和在钛白废酸浓缩上的丰富经验。开发出的新型钛液低温多效节能浓缩工艺技术及成套装置。在钛白行业已有应用。

2.3 MVR（机械蒸汽再压缩技术）

利用蒸汽机械再压缩机技术（ mechanical vapor recompression，MVR） ，将蒸发器蒸发产生的原本需要冷却水冷凝的二次蒸汽，经压缩机压缩后，提高其压力和饱和温度，增加热焓，再送入蒸发器加热器作为热源，替代生蒸汽循环利用，二次蒸汽的潜热又得到了充分的利用，从而达到了节能的目的。同时，还省去了二次蒸汽冷却水系统，节约了大量的冷却水。该系统的操作成本相当于四效蒸发器[3]。由于MVR技术的经济性，在国外已经开始投入应用，但在国内钛白行业MVR技术目前尚处于探索研发阶段。

3 钛液水解

3.1 钛液水解方式

钛液水解方法只有2种方法目前仍在各国广泛使用，一种是自生晶种稀释法水解工艺即布鲁门菲尔德法，另一种以碱中和钛液制备晶种的外加晶种水解工艺[4]。90年代初欧洲出现了新的外加晶种技术代替原有外加晶种技术。现在国内已经有不少厂家改用这种新的外加晶种技术。

3.2 外加晶种的特点与优势

（1）外加晶种需要单独配置一套晶种制备装置，晶种制备要求相对较高。（2）外加晶种水解操作简单，便于实现自动化控制，排除人为因素对质量影响的情况。（3）外加晶种二氧化钛含量要求为195-200g/l，自身晶种230-235g/l。可见外加晶种对水解前浓缩能力大大降低了，这样对单套装置的产能和能耗都有极大的提高。可提高产量40%，并减少蒸汽耗量40%。

4 隔膜压滤机的应用

现在隔膜压榨机已经替代了一次、二次莫尔洗涤、窑前脱水、和包膜后洗涤工序。

使用隔膜压滤机水洗方案。隔膜压滤机应用在洗涤工序、窑前脱水的优势：

（1）通过改变过滤洗涤推动力施加方向，增大外加压力，提高固液分离率和洗涤速率，减少了洗涤耗水，耗电量和时间，提高水洗效率。（2）主要设备膜分离洗涤器具有运行稳定，易于操作和维护的特点。由于水合二氧化钦层不直接暴露在滤布表面，避免了因意外事故引起外加压力消失而掉落，确保生产的可靠性。（3）滤饼含固量高，过滤周期短，生产能力大，水洗时间短，洗涤用液量少，洗涤效果好，滤饼强度高，可简化工艺流程等。（4）窑前压滤后滤饼含水量下降10%，因为进料水分降低，可节约20%天然气耗量。

5 结语

随着国家对环保要求日益加强，和行业内的竞争激烈。只有改进自己的生产工艺，使用更新更好的设备降低生产成本，才能持续发展，让我们共同努力让钛白行业发展的更快更好。

参考文献：

[1]唐文骞，路利民.中国钛白粉工业生产现状及发展思路[J].无机盐工业，2009，41（10）：4-7.

[2]国家发展和改革委员会.2011年钛白粉行业经济运行概况[R].北京国家发展和改革委员会，2012.

[3]梁林，韩东.蒸汽机械再压缩蒸发器的实验[J].化工进展，2009，28：358-360

[4]余雪梅，江艳红张，琳洁.硫酸法钛白水解的工艺技术现状[J].中国井矿盐，2013（44）：11-13.

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