CN103964494B - 硫酸法钛白生产自生晶种常压水解方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硫酸法钛白粉生产自生晶种常压水解方法，具体方法是在加入热水的水解槽中通过控制加入一定温度、合适浓度的钛液以及加入的速度形成水解晶核，通过一定的工艺条件控制，使水解过程得以完成。自生晶种常压水解法工艺流程简单，不需要晶种制备装置；生产过程中无需加入碱液，减少了对环境的污染；工艺过程短，操作简单，生产过程中易于控制；水解率可达97%，所形成的偏钛酸质量稳定，易于洗涤。

Description

硫酸法钛白生产自生晶种常压水解方法

技术领域

本发明涉及一种硫酸法生产钛白粉自生晶种常压水解方法，属于硫酸法生产钛白粉技术领域。

背景技术

水解工序是硫酸法生产中及其重要的工序之一。水解作用的优劣不但影响工业生产的经济性，而且对最终产品的质量有极大的影响。水解是钛液中的二氧化钛组分从液相（钛液）转变为固相（偏钛酸）的过程，工业生产上有加压水解法和常压水解法。加压水解法单台设备规模小、水解率低，水解产物质量差，偏钛酸粒子大小不均，水洗过程中不仅难以洗涤，穿滤较多，对产品的收率和质量都有较大的影响，生产厂已很少使用。常压水解有外加晶种和自生晶种两种，两种方法在操作控制上都有其独到之处，一般说来，自生晶种的优点是工艺流程较简单，操作较方便，但对钛液的初始浓度要求较高，一般需230～250g/l；外加晶种常压水解法则对钛液的初始浓度要求较低，一般为190~200g/L。

工业生产上对水解有如下要求：第一，水解率要高，约97%。即液相中的二氧化钛组分转变为固相的百分率要高，在不影响成品质量和性能的条件下水解率越高越经济；第二，水解后偏钛酸颗粒均匀，粒度分布窄，易于洗涤，一个循环洗涤周期不大于7小时；第三，工艺条件要成熟易于控制，水解产物的质量要稳定，设备要简单，能适应工业生产的需要。

与自生晶种常压水解相比，自生晶种常压水解法工艺流程简单，不需要晶种制备装置；生产过程中无需加入碱液，减少了对环境的污染；工艺过程短，操作简单，生产过程中易于控制；水解率可达97%，所形成的偏钛酸质量稳定，易于洗涤。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺过程短，操作简单，生产过程中易于控制；水解率高，所形成的偏钛酸质量稳定，易于洗涤的硫酸法生产钛白粉自生晶种常压水解方法，可以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种硫酸法钛白粉生产自生晶种常压水解方法包括以下步骤：

a、对工艺水进行预热，升温至90-96℃；

b、对浓缩工段来的浓钛液进行预热至90～98℃，含二氧化钛230～250g/l的浓钛液，加热速度为1.5℃/分钟；

c、将a步骤的工艺水放入常压水解槽，在常压水解槽搅拌条件下加入b步骤的浓钛液，浓钛液加入时间控制在16～18分钟内，控制常压水解槽中钛液与沸水的体积比为4:1，对常压水解槽进行加热到沸腾进行水解；

d、将c步骤水解后的偏钛酸由浆料中间泵经换热器冷却后送入偏钛酸贮槽，根据水洗工序的要求由浆料输送泵送至水洗工序。

上述的硫酸法钛白粉生产自生晶种常压水解方法时在c步骤中，当溶液比色标准变为兰灰色时，停一段时间搅拌和蒸汽加热；当溶液由兰灰色变为黄褐色时，开启搅拌和蒸汽加热，使溶液升温至沸腾时，减小蒸汽，保持罐内微沸3小时左右，再缓慢的加入一定量的稀释水调节总钛浓度为160～170g/l继续水解，加完稀释水还应保持浆料沸腾直到水解完全，总水解时间为5.5h左右。

前述的硫酸法钛白粉生产自生晶种常压水解方法是，在水解过程中搅拌速度控制在大约10转/分。

前述的硫酸法钛白粉生产自生晶种常压水解方法是，在a步骤中工艺水进行预热的装置为水预热槽；在b步骤中对浓钛液进行预热的装置为浓钛液预热槽；浓钛液预热槽、水预热槽和常压水解槽反应过程中产生的废气经除沫器进行气液分离后由引风机排空。

与现有技术比较

本发明的水解过程大致可以分为以下三个阶段，第一阶段－晶核的形成:是从溶液中析出第一批极为微小的结晶中心，称为晶核；第二阶段－晶核的成长与沉淀的形成：当晶核形成后，随着水解的继续进行，在晶核表面便发生钛的固析，促使晶核逐渐累积长大，当达到相当大小时便成为沉淀而沉析出来；第三阶段－熟化：沉淀物开始析出后，水解作用仍以较大的速度在进行，晶体继续成长。在这阶段里，溶液的成分随着沉淀而不断变化。TiO₂的含量逐渐降低，而游离酸浓度不断提高。这个变化直接影响了沉淀物的组成，能使沉淀的粒子局部溶解，而后又重新析出新组成的沉淀。这个过程不断继续直到水解完全，溶液中只剩下极少数的钛及较浓的硫酸，此时沉淀物的组成才最后固定下来。

本专利依据水解原理，确定自生晶种常压水解的工艺，具体方法是在加入热水的水解槽中通过控制加入一定温度、合适浓度的钛液以及加入的速度形成水解晶核，通过一定的工艺条件，使水解过程得以完成。自生晶种常压水解工艺流程简单，不需要晶种制备装置；生产过程中无需加入碱液，减少了对环境的污染；工艺过程短，操作简单，生产过程中易于控制；水解率可达97%，所形成的偏钛酸质量稳定，易于洗涤。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图；

图中1-浓钛液预热槽；2-水预热槽；3-汽水混合器；4-常压水解槽；5-除沫器；6-水封槽；7-引风机；8-浆料中间泵；9-换热器；10-偏钛酸贮槽；11-浆料输送泵。

具体实施方式

如图1所示，图中各标号所代表为1-浓钛液预热槽；2-水预热槽；3-汽水混合器；4-常压水解槽；5-除沫器；6-水封槽；7-引风机；8-浆料中间泵；9-换热器；10-偏钛酸贮槽；11-浆料输送泵；本发明自生晶种常压水解的操作过程

将工艺水加入到水预热槽中，采用饱和蒸汽通过汽水混合器进行加热，将工艺水加热到90～96℃；从浓缩工段来的浓钛液放入浓钛液预热槽，开启蒸汽阀门采用蒸汽盘管间接加热，要严格控制加热速度加热速度为1.5℃/分钟。

首先将加热到90～96℃的工艺水放入常压水解槽，在搅拌条件下加入预热至90～98℃含二氧化钛230～250g/l的浓钛液，要求加入时间控制在16～18分钟内，同时控制钛液与沸水的体积比为4:1。用直接蒸汽加热到沸腾进行水解。开始加入钛液时由于稀释生成沉淀，但在继续注入浓钛液时由于酸度提高而重新溶解，形成具有一定性质的晶核，这个过程大约在一分钟之内就能完成，加完钛液后，在一定的时间内将钛液升温至沸腾，使之水解。当溶液达到一定的比色标准后，即表示水解的诱导期结束，此时水解反应迅速进行，为得到良好的偏钛酸粒度，这时最好停一段时间搅拌和蒸汽加热。在停搅拌和蒸汽的过程中，水解反应迅速进行，当溶液由兰灰色变为黄褐色时，开启搅拌和蒸汽加热，使溶液升温至沸腾时，减小蒸汽，保持罐内微沸3小时左右，再缓慢的加入一定量的稀释水调节总钛浓度为160～170g/l继续水解，加完稀释水还应保持浆料沸腾直到水解完全。在水解的过程中始终要保持浆料沸腾。在水解过程中搅拌速度控制在大约10转/分。总水解时间为5.5h左右。

水解后的偏钛酸由浆料中间泵经换热器冷却后送入偏钛酸贮槽，根据水洗工序的要求由浆料输送泵送至水洗工序。

浓钛液预热槽、水预热槽和常压水解槽反应过程中产生的废气经除沫器进行气液分离后由引风机排空。

本例中控制指标为：

浓钛液的密度：1600～1620kg/m³

TiO₂的初始浓度：230～250g/l

钛液预热器里钛液的最初/最终体积：60/61.5m³

工艺水预热槽里工艺水的最初/最终体积：13.2/15.2m³

工艺水的放料时间：10分钟

钛液的放料时间：16～18分钟

第一沸点：～108℃

第二沸点：～112℃

水解浆料的过滤时间（mm/30min）：80～160秒

抽滤速度（min/200ml）：7

水解浆料里可溶TiO₂的含量：6～8g/l。

Claims (3)

1.一种硫酸法钛白粉生产自生晶种常压水解方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

a、对工艺水进行预热，升温至90～96℃；

b、对浓缩工段来的含二氧化钛230～250g/L的浓钛液进行预热至90～98℃，加热速度控制在1.5℃/分钟；

c、将a步骤的工艺水放入常压水解槽，在常压水解槽搅拌条件下加入b步骤的浓钛液，浓钛液加入时间控制在16～18分钟内，控制常压水解槽中钛液与沸水的体积比为4:1，对常压水解槽进行加热到沸腾进行水解；

d、将c步骤水解后的偏钛酸由浆料中间泵经换热器冷却后送入偏钛酸贮槽，根据水洗工序的要求由浆料输送泵送至水洗工序；

在c步骤中，当溶液比色标准变为兰灰色时，停一段时间搅拌和蒸汽加热；当溶液由兰灰色变为黄褐色时，开启搅拌和蒸汽加热，使溶液升温至沸腾时，减小蒸汽，保持罐内微沸3小时，再缓慢的加入一定量的稀释水调节总钛浓度为160～170g/L继续水解，加完稀释水还应保持浆料沸腾直到水解完全，总水解时间为5.5h。

2.根据权利要求1所述的硫酸法钛白粉生产自生晶种常压水解方法，其特征在于：在水解过程中搅拌速度控制在10转/分。

3.根据权利要求2所述的硫酸法钛白粉生产自生晶种常压水解方法，其特征在于：在a步骤中工艺水进行预热的装置为水预热槽；在b步骤中对浓钛液进行预热的装置为浓钛液预热槽；浓钛液预热槽、水预热槽和常压水解槽反应过程中产生的废气经除沫器进行气液分离后由引风机排空。