CN203833638U - 制备钛白粉气粉的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及制备钛白粉气粉的系统，该系统包括：用于粉碎块状二氧化钛粉料的气流粉碎机；用于对经过粉碎的二氧化钛粉料进行分离以得到二氧化钛气粉和蒸汽的旋风分离器，所述旋风分离器与所述气流粉碎机相连；用于对所述蒸汽进行过滤以得到二氧化钛气粉的气粉袋滤器，所述气粉袋滤器与所述旋风分离器相连；以及从所述旋风分离器和所述气粉袋滤器收集所述二氧化钛气粉的钛白粉储舱，所述钛白粉储舱分别与所述旋风分离器和所述气粉袋滤器相连。利用该系统，能够有效地制备钛白粉气粉。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工领域。更具体地，涉及制备钛白粉气粉的系统。
背景技术
目前生产二氧化钛的方法主要有硫酸法和氯化法。由于硫酸法的流程长，污染严重，产品质量差而逐步被氯化法取代。
CN 1066043公开了一种制备金红石型钛白粉的工艺方法，其包括1)，将高钛渣与石油焦均匀混合后放入氯化炉中，通入氯气在800～900℃温度下进行沸腾氯化，2)，对氯化后得到的粗制四氯化钛进行分离提纯除去、镁、铁、硅和钒等杂质，得到精制四氯化钛，3)，制得的精制四氯化钛液体在蒸发器中，转化为气相，并预热至450～800℃，4)，气相四氯化钛与少量的晶型转化剂气相三氯化铝混合进入氧化炉，氧气经等离子发生器加热进入氧化炉，在1300～1500℃温度下，小于0.1秒内进行氧化反应生成固相二氧化钛，5)，迅速将二氧化钛固体粉末移出反应区并使反应热在迅速移去，收集二氧化钛生成氯气返回氯化炉，6)，将收集的二氧化钛颗粒粉末打浆成液体，经两级分选，小于1微米的细颗粒二氧化钛再进行后处理，粗颗粒研磨然后再分级，7)，使用助剂在50～70℃温度下pH=7～8进行包膜后处理，8)，将后处理后二氧化钛浆液，经两次过滤，进料含水小于45%，出料含水小于1%，9)在120～160℃温度下干燥，超微粉碎，产品平均粒度在0.3μm以下占70%。
然而，目前制备二氧化钛的手段仍有待改进。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种能够有效制备钛白粉气粉的系统。
本实用新型提出了一种制备钛白粉气粉的系统。根据本实用新型的实施例，该系统包括：用于粉碎块状二氧化钛粉料的气流粉碎机；用于对经过粉碎的二氧化钛粉料进行分离以得到二氧化钛气粉和蒸汽的旋风分离器，所述旋风分离器与所述气流粉碎机相连；用于对所述蒸汽进行过滤以得到二氧化钛气粉的气粉袋滤器，所述气粉袋滤器与所述旋风分离器相连；以及从所述旋风分离器和所述气粉袋滤器收集所述二氧化钛气粉的钛白粉储舱，所述钛白粉储舱分别与所述旋风分离器和所述气粉袋滤器相连。利用该方法能够有效地制备二氧化钛粉料
可选的，用于制备钛白粉气粉的系统，进一步包括：用于对二氧化钛粉料进行干燥的闪蒸干燥器，所述闪蒸干燥器与所述气流粉碎机相连。
可选的，用于制备钛白粉气粉的系统，进一步包括：用于将经过干燥的二氧化钛粉料供给至所述气流粉碎机的螺旋给料器，所述螺旋给料器分别与所述闪蒸干燥器和所述气流粉碎机相连。
可选的，用于制备钛白粉气粉的系统，进一步包括：所述旋风分离器设置有机物进料口。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本实用新型一个实施例的制备二氧化钛气粉的系统的结构示意图；
图2是根据本实用新型一个实施例的制备二氧化钛的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实用新型提出了一种制备二氧化钛气粉的系统。参考图1，根据本实用新型的实施例，该系统包括：用于粉碎块状二氧化钛粉料的气流粉碎机1；用于对经过粉碎的二氧化钛粉料进行分离以得到二氧化钛气粉和蒸汽的旋风分离器2，所述旋风分离器与所述气流粉碎机相连；用于对所述蒸汽进行过滤以得到二氧化钛气粉的气粉袋滤器3，所述气粉袋滤器与所述旋风分离器相连；以及从所述旋风分离器和所述气粉袋滤器收集所述二氧化钛气粉的钛白粉储舱4，所述钛白粉储舱分别与所述旋风分离器和所述气粉袋滤器相连。利用该方法能够有效地制备二氧化钛粉料。
根据本实用新型的实施例，用于制备钛白粉气粉的系统，进一步包括：用于对二氧化钛粉料进行干燥的闪蒸干燥器5，所述闪蒸干燥器与所述气流粉碎机相连。
根据本实用新型的实施例，用于制备钛白粉气粉的系统，进一步包括：用于将经过干燥的二氧化钛粉料供给至所述气流粉碎机的螺旋给料器，所述螺旋给料器分别与所述闪蒸干燥器和所述气流粉碎机相连。
根据本实用新型的实施例，用于制备钛白粉气粉的系统，进一步包括：所述旋风分离器设置有机物进料口。
根据本实用新型的实施例，用于本实用新型的钛白粉（在本文中“钛白粉”和“二氧化钛可以互换使用”）是通过下述系统制备的：
在本实用新型的另一个方面，本实用新型提出了一种制备二氧化钛的系统。参考图2，根据本实用新型的实施例，该系统包括：
氯化反应器100：氯化反应器100设置有钛矿石入口、还原剂入口、氧气入口、空气入口和氯气入口，以便将含钛矿石、还原剂供给到氯化反应器中，并向氯化反应器中供给氧气、空气和氯气，以便在氯化反应器中发生氯化反应，从而可以得到含有四氯化钛气体的氯化反应混合物，其中，还原剂为石油焦，含钛矿石为高钛渣或金红石钛矿。根据本实用新型的实施例，进行氯化反应的温度条件并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，氯化反应可以在700～900摄氏度的温度下进行，优选地，氯化反应是在850摄氏度的温度下进行的。发明人经过大量实验意外发现，在850摄氏度下进行氯化反应，能够以显著优于其他温度的效率生成四氯化钛。具体地，四氯化钛气体的生产主要是向氯化反应器内连续不断的添加钛矿（高钛渣或金红石）和还原性物质（石油焦），并连续不断的向反应器内通入氧气、压缩空气、氯气；且温度在850℃时（高钛渣或金红石）和氯气连续发生反应持续生成TiCl4气体，反应方程式为：2TiO2+3C+4Cl2=2TiCl4+2CO+CO2。由此，可以有效地将钛矿石中二氧化钛转换为四氯化钛气体，进而利于后续获得高质量的二氧化钛产品。
第一气固分离装置200：第一气固分离装置200与氯化反应器100相连，用于对所得的氯化反应混合物进行气固分离处理，从而可以得到含有四氯化钛的气体混合物。在该步骤中，通过氯化反应产生的四氯化钛气体、一氧化碳、二氧化碳夹杂着一些未反应的石油焦、钛矿及反应生成的一些固体物质一起离开氯化反应器进入第一气固分离装置，实现了四氯化钛气体与固体废物的分离。根据本实用新型的实施例，第一气固分离装置可以是本领域中任何已知的装置。
第一冷凝装置300：第一冷凝装置300与第一气固分离装置200相连，用于对所得的含有四氯化钛的气体混合物进行第一冷凝处理，从而可以得到液体粗四氯化钛。具体地，第一冷凝装置包括：逆流冷却单元，逆流冷却单元设置有氯化反应混合物入口和液体粗四氯化钛入口，以便在逆流冷却单元中将液体粗四氯化钛的一部分与所述含有四氯化钛的气体混合物逆流接触，以便进行第一冷却处理；以及管式换热器，管式换热器与逆流冷却单元相连，并且利用冷冻剂对经过第一冷却处理的气体混合物进行第二冷却处理，以便得到液体粗四氯化钛，其中，冷冻剂为温度-23摄氏度的R507冷凝介质。发明人发现，采用该冷凝装置，能够有效地将含有四氯化钛的气体混合物进行冷却，从而实现对四氯化钛的进一步纯化。其中，对于第一冷却处理，能够有效地利用已经得到冷却的液体粗四氯化钛进行冷却，从而降低了生产二氧化钛的生产成本，另外，采用温度-23摄氏度的R507冷凝介质作为冷冻剂，是发明人通过大量筛选工作而意外获得的，并且发现，其能够以显著优于其他温度和类型的冷凝介质发挥作用。同时，采用该冷凝装置，可以将气体中99%的四氯化钛气体冷凝为液体。
四氯化钛存储装置400：四氯化钛存储装置400与第一冷凝装置300相连，用于存储液体粗四氯化钛。
精制装置500：精制装置500与四氯化钛存储装置400相连，并且适于采用矿物油对液体粗四氯化钛进行除钒处理，以便对液体粗四氯化钛进行精制，从而可以得到经过精制的精四氯化钛，其中，经过精制的四氯化钛中钒的含量为3ppm以下。具体地，采用除钒装置500对粗四氯化钛进行除钒处理包括：在蒸发容器中，将液体粗四氯化钛与矿物油混合，其中矿物油占所得到混合物的1重量%；以及随着搅拌，对所得到的液体粗四氯化钛与矿物油的混合物进行加热，以便将液体粗四氯化钛中的钒由低沸点的VOCl3转化为高沸点的VOCl2杂质，以便实现钒与四氯化钛的分离，从而得到经过精制的精四氯化钛。在该步骤中，在将液体粗四氯化钛与矿物油进行混合之前，预先利用氮气向蒸发容器中加入矿物油的一部分，以防止矿物油碳化堵塞管路，根据本实用新型的实施例，蒸发容器中的压力并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，蒸发容器中的压力可以为0.5～0.7MPa。发明人经过大量实验意外发现，在0.5～0.7MPa压力下进行除钒处理能够以显著优于其他压力得到精四氯化钛。
氧化反应器600：氧化反应器600与精制装置500相连，并且设置有氧气入口，用于将精四氯化钛与氧气供给到氧化反应器600中，以便在氧化反应器600中发生氧化反应，以便得到含有二氧化钛和氯气的氧化反应混合物。在该步骤中，将前面步骤中得到的精四氯化钛与氧气供给到氧化反应器中，在氧化反应器中发生氧化反应TiCl4+O2=TiO2+2Cl2，从而可以得到含有二氧化钛和氯气的氧化反应混合物。
第二气固分离装置700：第二气固分离装置700与氧化反应器600相连，用于对氧化反应混合物进行第二气固分离处理，从而可以分别得到固体二氧化钛和氯气。根据本实用新型的实施例，第二气固分离处理装置可以是本领域中任何已知的手段。发明人发现，氧化反应混合物经第二气固分离处理，能够有效地获得二氧化钛固体。根据本实用新型的实施例，将该步骤中获得的氯气返回至氯化反应器中进行氯化反应。发明人发现，通过第二气固分离处理后得到的氯气，能够直接用于氯化反应，从而显著降低了生产二氧化钛的成本，减少了污染。
制浆装置800：制浆装置800与第二气固分离装置700相连，适于利用水对经第二气固分离处理所得的固体二氧化钛进行制浆，从而可以获得二氧化钛浆液。
包膜装置900：二氧化钛包膜装置900与制浆装置800相连，用于对二氧化钛浆液进行包膜，从而可以得到经过包膜的二氧化钛。在该步骤中，将二氧化钛浆液加入到包膜装置中，利用包膜剂进行无机包膜，其中包膜剂可以为Al2O3、SiO2或ZrO2，其中，包膜剂的用量为二氧化钛浆液中TiO2固含量的1%-10%，并且二氧化钛浆液进行包膜的条件为：搅拌速度50～200rpm，pH为3～12，温度为30～90℃，反应及熟化时间为5～70min。根据本实用新型的实施例，当包膜剂为Al2O3时，涉及的化学反应为：2Al3++6OH-→Al2O3·3H2O；当包膜剂为SiO2时，涉及的化学反应为：SiO3 2-+2H+→SiO2·H2O；当包膜剂为ZrO2时，涉及的化学反应为：Zr4++4OH-→ZrO2·2H2O。由此，通过对固体二氧化钛进行包膜处理，可以有效避免二氧化钛产品变质，从而提高二氧化钛产品质量。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种用于制备钛白粉气粉的系统，其特征在于，包括：
用于粉碎块状二氧化钛粉料的气流粉碎机；
用于对经过粉碎的二氧化钛粉料进行分离以得到二氧化钛气粉和蒸汽的旋风分离器，所述旋风分离器与所述气流粉碎机相连；
用于对所述蒸汽进行过滤以得到二氧化钛气粉的气粉袋滤器，所述气粉袋滤器与所述旋风分离器相连；以及
从所述旋风分离器和所述气粉袋滤器收集所述二氧化钛气粉的钛白粉储舱，所述钛白粉储舱分别与所述旋风分离器和所述气粉袋滤器相连。
2.根据权利要求1所述用于制备钛白粉气粉的系统，其特征在于，进一步包括：
用于对二氧化钛粉料进行干燥的闪蒸干燥器，所述闪蒸干燥器与所述气流粉碎机相连。
3.根据权利要求2所述用于制备钛白粉气粉的系统，其特征在于，进一步包括：
用于将经过干燥的二氧化钛粉料供给至所述气流粉碎机的螺旋给料器，所述螺旋给料器分别与所述闪蒸干燥器和所述气流粉碎机相连。
4.根据权利要求1所述用于制备钛白粉气粉的系统，其特征在于，所述旋风分离器设置有机物进料口。
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|---|---|---|---|---|
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