CN104445391A - 一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺 - Google Patents

一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，该工艺包括偏钛酸预处理、偏钛酸在回转窑内煅烧和煅烧尾气处理；本煅烧工艺循环利用处理后的煅烧尾气，代替了一次空气的使用，从而有效减少了废气的排放，实现了部分清洁生产，并且燃料气体和处理后煅烧尾气的预混有效促进了氧化反应均匀强烈地进行，使物料受热更加均匀，有效缓解了一定量粒子过烧或欠烧的问题；此外，工艺全面定量地分析了各种影响因素与煅烧质量间的关系，优化了煅烧工艺条件，有效提高了煅烧三大质量指标，具有非常重要的现实和应用价值。

Description

一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺
技术领域
本发明属于金红石型钛白粉的生产领域，具体涉及一种金红石型钛白粉生产过程中偏钛酸的煅烧工艺。
背景技术
钛白粉是用途很广的白色颜料，广泛应用于国民经济的各个领域，工业上大规模生产钛白粉有硫酸法和氯化法两种方法，氯化法从总体上较硫酸法先进，但受技术所限，国内生产钛白粉仍以硫酸法为主，在硫酸法工艺中，对偏钛酸的煅烧是决定最终产品质量的关键工序之一。
煅烧质量对钛白粉的质量影响很大，特别是对金红石型钛白粉产品的消色力、白度、金红石含量等主要质量指标有着决定性影响。煅烧过程是一个复杂的物理化学变化过程，并且涉及到尾气处理及排放，对环境影响较大，此外，煅烧过程的影响因素很多，造成对煅烧质量的控制比较困难，全面地定量分析各种影响因素与煅烧质量间的关系目前在硫酸法金红石型钛白粉生产中仍是一个难点，如何优化煅烧工艺条件，有效提高煅烧三大质量指标，对于大规模生产高质量的金红石型钛白粉具有重要的科研价值和现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，通过采用回转窑煅烧、优化分析各种工艺条件、合理利用回收尾气来达到生产高品质、高纯度金红石型钛白粉和降低环境污染的目的。
一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于，依次包括如下步骤：
(1)偏钛酸预处理：向偏钛酸浆料中加入可溶性磷盐、可溶性钾盐、可溶性镁盐的混合盐剂形成偏钛酸悬浮液，通过过滤装置形成滤饼。
(2)将偏钛酸滤饼送入回转窑的尾端低温段，具有一定倾斜角度的回转窑旋转使物料在窑体内旋转按一定速度向窑前移动，将预混后气体燃料和处理后煅烧尾气从窑头加入，燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾沿窑的中心线流动，与偏钛酸逆流运行完成热量交换，煅烧过程经脱水、脱硫、晶型转化、晶粒成长得到金红石型晶型的小团块状TiO2，从回转窑高温端出口通过液压翻板卸料装置卸入冷却窑。
(3)煅烧尾气处理：在窑尾抽风机的作用下，煅烧后尾气首先经过泡沫洗涤塔，经水喷淋吸收部分SO2、SO3及大部分粉尘后进入填料洗涤塔，经水喷淋进一步吸收SO2、SO3及粉尘，最后排入大气或通过窑头喷嘴进入窑内。
进一步，所述可溶性磷盐为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸钠、磷酸钾、六偏磷酸钠、六偏磷酸钾中的一种，其加入质量(以P2O5计)为TiO2的0.1％～0.3％。
进一步，所述可溶性钾盐为氢氧化钾、碳酸钾中的一种，其加入质量(以K2O计)为TiO2的0.2％～0.6％。
进一步，所述可溶性镁盐为醋酸镁，碳酸镁，碳酸氢镁，硅酸镁中的一种，其加入质量(以MgO计)为TiO2的0.2％～0.5％。
进一步，所述步骤(2)进窑前滤饼偏钛酸中位径D50范围为1.0～2.0μm，优选1.0～1.5μm。
进一步，所述回转窑的窑尾相对与窑前倾斜角度为2°～5°，转速为4～10rpm，优选为8～9rpm，窑尾负压为-60～-120Pa，回转窑中第一滑环温度为880～920℃，优选为900～920℃。
进一步，所述偏钛酸滤饼进回转窑窑尾的量为5.5～7.5m3/h，填充系数为3.48％～18.39％。
进一步，所述偏钛酸滤饼中Fe2O3≤30ppm，偏钛酸滤饼含水量范围为40％～70％，优选为50％～60％。
进一步，所述步骤(2)中气体燃料为焦炉煤气或混合煤气，在进窑前与处理后煅烧尾气混合均匀。
本发明的有益效果在于：
(1)全面地定量分析了各种影响因素与煅烧质量间的关系，优化了煅烧工艺条件，有效提高了煅烧三大质量指标。
(2)将处理后的煅烧尾气通入窑内，代替了一次空气的使用，从而有效减少了废气排放，实现了部分清洁生产，并且燃料气体与处理后煅烧尾气预混后促进了氧化反应均匀强烈地进行，使物料受热更加均匀，有效缓解了一定量粒子过烧或欠烧的问题。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例一：
(1)偏钛酸预处理：向偏钛酸浆料中加入磷酸钠、碳酸钾、碳酸氢镁的混合盐溶液形成偏钛酸悬浮液，加入量分别为TiO2的0.1％、0.4％、0.2％，通过过滤装置形成滤饼。
(2)将粒子中位径D50为1.0～1.5μm、含水量为50％～60％、Fe2O3含量小于30ppm的偏钛酸滤饼送入回转窑的尾端低温段，进料量为6.5m3/h，使具有4°倾斜角度的回转窑按8rpm转速旋转，从而使物料在窑体内旋转按一定速度向窑前移动，将预混后气体燃料和处理后煅烧尾气从窑头加入，控制窑内第一滑环温度为920℃，燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾沿窑的中心线流动，与偏钛酸逆流运行完成热量交换，煅烧过程经脱水、脱硫、晶型转化、晶粒成长得到金红石型晶型的小团块状TiO2，从回转窑高温端出口通过液压翻板卸料装置卸入冷却窑。
(3)煅烧尾气处理：在窑尾抽风机的作用下，控制窑尾负压为-60～-120Pa，煅烧后尾气首先经过泡沫洗涤塔，经水喷淋吸收部分SO2、SO3及大部分粉尘后进入填料洗涤塔，经水喷淋进一步吸收SO2、SO3及粉尘，最后排入大气或通过窑头喷嘴进入窑内。
对经过上述步骤得到的煅烧物进行了金红石含量分析、白度分析、消色力分析。
金红石含量测定采用Y-4Q型自动化X射线衍射仪检测煅烧物中金红石的含量，测量值反映了金红石型TiO2占总的TiO2的比例，对金红石型产品，测量值越高越好。
白度分析采用WSD-Ⅲ型白度仪进行测量，白度测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
消色力的测定方法采用Q/BH(09)J08-0064-2001标准钛白粉产品消色力的测定方法进行测量，测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
测定后煅烧物的三大指标数量如表1所示。
表1 煅烧物三大质量指标
实施例二：
(1)偏钛酸预处理：向偏钛酸浆料中加入磷酸钠、碳酸钾、碳酸氢镁的混合盐溶液形成偏钛酸悬浮液，加入量分别为TiO2的0.2％、0.2％、0.5％，通过过滤装置形成滤饼。
(2)将粒子中位径D50为1.0～1.5μm、含水量为45％～55％、Fe2O3含量小于30ppm的偏钛酸滤饼送入回转窑的尾端低温段，进料量为6.5m3/h，使具有4°倾斜角度的回转窑按10rpm转速旋转，从而使物料在窑体内旋转按一定速度向窑前移动，将预混后气体燃料和处理后煅烧尾气从窑头加入，控制窑内第一滑环温度为900℃，燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾沿窑的中心线流动，与偏钛酸逆流运行完成热量交换，煅烧过程经脱水、脱硫、晶型转化、晶粒成长得到金红石型晶型的小团块状TiO2，从回转窑高温端出口通过液压翻板卸料装置卸入冷却窑。
(3)煅烧尾气处理：在窑尾抽风机的作用下，控制窑尾负压为-60～-120Pa，煅烧后尾气首先经过泡沫洗涤塔，经水喷淋吸收部分SO2、SO3及大部分粉尘后进入填料洗涤塔，经水喷淋进一步吸收SO2、SO3及粉尘，最后排入大气或通过窑头喷嘴进入窑内。
对经过上述步骤得到的煅烧物进行了金红石含量分析、白度分析、消色力分析。
金红石含量测定采用Y-4Q型自动化X射线衍射仪检测煅烧物中金红石的含量，测量值反映了金红石型TiO2占总的TiO2的比例，对金红石型产品，测量值越高越好。
白度分析采用WSD-Ⅲ型白度仪进行测量，白度测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
消色力的测定方法采用Q/BH(09)J08-0064-2001标准钛白粉产品消色力的测定方法进行测量，测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
测定后煅烧物的三大指标数量如表2所示。
表2 煅烧物三大质量指标
实施例三：
(1)偏钛酸预处理：向偏钛酸浆料中加入磷酸钠、碳酸钾、碳酸氢镁的混合盐溶液形成偏钛酸悬浮液，加入量分别为TiO2的0.2％、0.4％、0.2％，通过过滤装置形成滤饼。
(2)将粒子中位径D50为1.0～2.0μm、含水量为60％～70％、Fe2O3含量小于30ppm的偏钛酸滤饼送入回转窑的尾端低温段，进料量为5.5m3/h，使具有4°倾斜角度的回转窑按10rpm转速旋转，从而使物料在窑体内旋转按一定速度向窑前移动，将预混后气体燃料和处理后煅烧尾气从窑头加入，控制窑内第一滑环温度为900℃，燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾沿窑的中心线流动，与偏钛酸逆流运行完成热量交换，煅烧过程经脱水、脱硫、晶型转化、晶粒成长得到金红石型晶型的小团块状TiO2，从回转窑高温端出口通过液压翻板卸料装置卸入冷却窑。
(3)煅烧尾气处理：在窑尾抽风机的作用下，控制窑尾负压为-60～-120Pa，煅烧后尾气首先经过泡沫洗涤塔，经水喷淋吸收部分SO2、SO3及大部分粉尘后进入填料洗涤塔，经水喷淋进一步吸收SO2、SO3及粉尘，最后排入大气或通过窑头喷嘴进入窑内。
对经过上述步骤得到的煅烧物进行了金红石含量分析、白度分析、消色力分析。
金红石含量测定采用Y-4Q型自动化X射线衍射仪检测煅烧物中金红石的含量，测量值反映了金红石型TiO2占总的TiO2的比例，对金红石型产品，测量值越高越好。
白度分析采用WSD-Ⅲ型白度仪进行测量，白度测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
消色力的测定方法采用Q/BH(09)J08-0064-2001标准钛白粉产品消色力的测定方法进行测量，测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
测定后煅烧物的三大指标数量如表3所示。
表3 煅烧物三大质量指标
实施例四：
(1)偏钛酸预处理：向偏钛酸浆料中加入磷酸钠、碳酸钾、碳酸氢镁的混合盐溶液形成偏钛酸悬浮液，加入量分别为TiO2的0.3％、0.2％、0.2％，通过过滤装置形成滤饼。
(2)将粒子中位径D50为1.0～1.5μm、含水量为50％～60％、Fe2O3含量小于30ppm的偏钛酸滤饼送入回转窑的尾端低温段，进料量为6.5m3/h，使具有4°倾斜角度的回转窑按10rpm转速旋转，从而使物料在窑体内旋转按一定速度向窑前移动，将预混后气体燃料和处理后煅烧尾气从窑头加入，控制窑内第一滑环温度为940℃，燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾沿窑的中心线流动，与偏钛酸逆流运行完成热量交换，煅烧过程经脱水、脱硫、晶型转化、晶粒成长得到金红石型晶型的小团块状TiO2，从回转窑高温端出口通过液压翻板卸料装置卸入冷却窑。
(3)煅烧尾气处理：在窑尾抽风机的作用下，控制窑尾负压为-60～-120Pa，煅烧后尾气首先经过泡沫洗涤塔，经水喷淋吸收部分SO2、SO3及大部分粉尘后进入填料洗涤塔，经水喷淋进一步吸收SO2、SO3及粉尘，最后排入大气或通过窑头喷嘴进入窑内。
对经过上述步骤得到的煅烧物进行了金红石含量分析、白度分析、消色力分析。
金红石含量测定采用Y-4Q型自动化X射线衍射仪检测煅烧物中金红石的含量，测量值反映了金红石型TiO2占总的TiO2的比例，对金红石型产品，测量值越高越好。
白度分析采用WSD-Ⅲ型白度仪进行测量，白度测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
消色力的测定方法采用Q/BH(09)J08-0064-2001标准钛白粉产品消色力的测定方法进行测量，测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
测定后煅烧物的三大指标数量如表4所示。
表4 煅烧物三大质量指标
实施例五：
(1)偏钛酸预处理：向偏钛酸浆料中加入磷酸钠、碳酸钾、碳酸氢镁的混合盐溶液形成偏钛酸悬浮液，加入量分别为TiO2的0.2％、0.5％、0.3％，通过过滤装置形成滤饼。
(2)将粒子中位径D50为1.0～2.0μm、含水量为40％～50％、Fe2O3含量小于30ppm的偏钛酸滤饼送入回转窑的尾端低温段，进料量为7.5m3/h，使具有4°倾斜角度的回转窑按10rpm转速旋转，从而使物料在窑体内旋转按一定速度向窑前移动，将预混后气体燃料和处理后煅烧尾气从窑头加入，控制窑内第一滑环温度为940℃，燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾沿窑的中心线流动，与偏钛酸逆流运行完成热量交换，煅烧过程经脱水、脱硫、晶型转化、晶粒成长得到金红石型晶型的小团块状TiO2，从回转窑高温端出口通过液压翻板卸料装置卸入冷却窑。
(3)煅烧尾气处理：在窑尾抽风机的作用下，控制窑尾负压为-60～-120Pa，煅烧后尾气首先经过泡沫洗涤塔，经水喷淋吸收部分SO2、SO3及大部分粉尘后进入填料洗涤塔，经水喷淋进一步吸收SO2、SO3及粉尘，最后排入大气或通过窑头喷嘴进入窑内。
对经过上述步骤得到的煅烧物进行了金红石含量分析、白度分析、消色力分析。
金红石含量测定采用Y-4Q型自动化X射线衍射仪检测煅烧物中金红石的含量，测量值反映了金红石型TiO2占总的TiO2的比例，对金红石型产品，测量值越高越好。
白度分析采用WSD-Ⅲ型白度仪进行测量，白度测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
消色力的测定方法采用Q/BH(09)J08-0064-2001标准钛白粉产品消色力的测定方法进行测量，测量值越高，说明煅烧物颜料性能越好。
测定后煅烧物的三大指标数量如表5所示。
表5 煅烧物三大质量指标
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于，依次包括如下步骤：
(1)偏钛酸预处理：向偏钛酸浆料中加入可溶性磷盐、可溶性钾盐、可溶性镁盐的混合盐剂形成偏钛酸悬浮液，通过过滤装置形成滤饼；
(2)将偏钛酸滤饼送入回转窑的尾端低温段，具有一定倾斜角度的回转窑旋转使物料在窑体内旋转按一定速度向窑前移动，将预混后气体燃料和处理后煅烧尾气从窑头加入，燃烧产生的高温气体自窑头向窑尾沿窑的中心线流动，与偏钛酸逆流运行完成热量交换，煅烧过程经脱水、脱硫、晶型转化、晶粒成长得到金红石型晶型的小团块状TiO2，从回转窑高温端出口通过液压翻板卸料装置卸入冷却窑；
(3)煅烧尾气处理：在窑尾抽风机的作用下，煅烧后尾气首先经过泡沫洗涤塔，经水喷淋吸收部分SO2、SO3及大部分粉尘后进入填料洗涤塔，经水喷淋进一步吸收SO2、SO3及粉尘，最后排入大气或通过窑头喷嘴进入窑内。
2.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于：所述可溶性磷盐为磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸钠、磷酸钾、六偏磷酸钠、六偏磷酸钾中的一种，其加入质量(以P2O5计)为TiO2的0.1％～0.3％。
3.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于：所述可溶性钾盐为氢氧化钾、碳酸钾中的一种，其加入质量(以K2O计)为TiO2的0.2％～0.6％。
4.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于：所述可溶性镁盐为醋酸镁，碳酸镁，碳酸氢镁，硅酸镁中的一种，其加入质量(以MgO计)为TiO2的0.2％～0.5％。
5.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于：所述步骤(2)进窑前滤饼偏钛酸中位径D50范围为1.0～2.0μm，优选1.0～1.5μm。
6.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于：所述回转窑的窑尾相对与窑前倾斜角度为2°～5°，转速为4～10rpm，优选为8～9rpm，窑尾负压为-60～-120Pa，回转窑中第一滑环温度为880～920℃，优选900～920℃。
7.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于：所述偏钛酸滤饼进回转窑窑尾的量为5.5～7.5m3/h，填充系数为13.48％～18.39％。
8.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于：所述偏钛酸滤饼中Fe2O3≤30ppm，偏钛酸滤饼含水量范围为40％～70％，优选为50％～60％。
9.根据权利要求1所述的一种钛白粉生产中偏钛酸煅烧工艺，其特征在于：所述步骤(2)中气体燃料为焦炉煤气或混合煤气，在进窑前与处理后煅烧尾气混合均匀。
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