硫酸法制鈦白的工藝設(shè)計

1、硫酸法制鈦白的工藝設(shè)計作者:日期:/硫酸法制鈦白的工藝設(shè)計第一章概論1.1設(shè)計的目的1 鞏固和運用所學的課程知識、理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)工藝觀點；訓練、 觀察、分析和解決工程實際問題及獨立工作能力。2. 掌握鈦白粉生產(chǎn)酸解工段的知識和技能，學習和操作控制與生產(chǎn)管理的有關(guān)知識。3. 畢業(yè)設(shè)計是高等工科學校教學計劃的重要組成部分，是培養(yǎng)學生開展科研，綜合運用的所學知識和技能，提高分析和解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù) 問題的能力的重要教學環(huán)節(jié)。1 .2設(shè)計的實際意義通過畢業(yè)設(shè)計應(yīng)使學生獲得工程師所必須的初步的綜合訓練，在不同的程度 上提高調(diào)研，查閱文獻和收集資料的能力，分析和制定設(shè)計或?qū)嶒灧桨傅哪芰?設(shè)

2、計,計算,繪圖和使用工具書的能力，技術(shù)經(jīng)濟的分析和組織工作的能力，撰寫 論文或說明書的能力等。1. 3設(shè)計的課程本設(shè)計的課題為“年產(chǎn)1萬噸鈦白粉廠酸解水解工序的工藝設(shè)計”1.4設(shè)計依據(jù)1. 中鹽珠化鈦白粉廠生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)；2 .硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝3.無機鹽工藝學鈦白粉章節(jié)； 1.4設(shè)計的課程本設(shè)計的課題為“年產(chǎn)2萬噸鈦白粉硫酸法制備工序的工藝設(shè)計”1 .5設(shè)計方案及生產(chǎn)規(guī)模(1) 年生產(chǎn)力：折算成10 0%銳鈦型鈦白粉噸(2) 年工作時間：30 0天(3) 日產(chǎn)量：按1 00%的鈦白粉計劃噸(4 )生產(chǎn)方法 以鈦鐵礦或富鈦料(包括鈦渣，酸溶性鈦渣、天然和人造 金紅石)為原料，用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉

3、的稀有金屬冶煉廠設(shè)計。(5)原料組成酸 92 % 94%。經(jīng)研磨、干燥的鈦精礦(含 42%-6 0 %的TiO2)、濃硫1. 6設(shè)計任務(wù)1.對生產(chǎn)鈦白粉的酸解工段提出流程設(shè)計3.對生產(chǎn)鈦白粉的水解工段提出流程設(shè)計4. 對該工藝流程進行物料衡算5. 對該工藝流程的主要設(shè)備提出設(shè)計和選型6繪制帶控制點的工藝流程圖第二章緒論2.1鈦白粉的發(fā)展簡史氧化鈦俗稱鈦白，它不但物理性質(zhì)十分穩(wěn)定，而且還具有良好的光學、電學性能和卓越的顏料特性，是當前一種最佳的白色顏料。它的一些其它特性也使它 在現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代國和現(xiàn)代科學技術(shù)方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。有關(guān)鈦白粉的制備和性能的研究，始于1 8 24年，由

4、于提取的困難和尋求適當?shù)挠猛?，直?910年在鈦元素發(fā)現(xiàn)100年后,才分別由挪威的杰布森與法魯普 法國的羅西和美國的巴頓共同完成了用硫酸法及熔融法從鈦鐵礦中制備二氧化鈦的生產(chǎn)工藝研究。19 16年在挪威的菲特烈斯得建成了世界上第一個年產(chǎn)10 00噸含2 5 %勺二氧化鈦的復合顏料廠。191 8年美國的鈦顏料公司在尼亞加拉 瀑布成功建廠，并于19 1 9年開始生產(chǎn)二氧化鈦復合顏料。再此期間，由于一戰(zhàn)和當時硫酸法工藝存在缺陷，使得二氧化鈦工業(yè)的發(fā)展速度非常緩慢。192 1 192 3年，法國的布盧姆菲爾德首創(chuàng)采用稀釋法晶種對鈦的硫酸鹽溶液水解制備水合二氧化鈦的工藝進行了重大改革，由法國的塞恩一茲公

5、司于192 3年采用并生產(chǎn)出含有96% 99 % Tio2的顏料鈦白。至于純的Tio2的生產(chǎn)，是由美國的國家鉛業(yè)公司在1925年完成的。1 93 0麥克倫堡采用外加堿中和晶種,對硫酸鹽 水解法制備鈦白的工藝作了又一次改革，接著硫酸法的工藝從各方面得到不少改 進，更趨完善，促使鈦白粉的成本不斷降低而產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，遠遠超越了 其它白色顏料，至1 9 5 1年加拿大魅北克鐵鈦公司開始認高品位高鈦渣為硫酸19法鈦白的顏料，為鈦白生產(chǎn)減少了廢副產(chǎn)品，并提供了新的原料路線。鈦白粉的初始生產(chǎn)幾乎都是銳鈦型的，金紅石型被認為難以人工制造。3 0- 193 7年,在捷克用晶種法水解鈦的硫酸鹽溶液及四氯化鈦

6、加熱的加熱方法 首先制出了金紅石型鈦白粉，從19 41年起美國組織了金紅石型二氧化鈦工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，并向市場提供了產(chǎn)品。七十多年來，硫酸生產(chǎn)鈦白粉雖有成千上萬的專利和改進，但其基本工藝仍 未脫離191 0年的雛形，鈦白生產(chǎn)的工藝流程長，操作要求精細，生產(chǎn)技術(shù)繁雜, 幾乎要使用所有的化學單元設(shè)備，側(cè)線手段要求多，建廠投資也很高，這是由于鈦 白粉的生產(chǎn)不僅要求化學純度高，而且尚須具有確定的晶型，化學性質(zhì)和其它應(yīng) 用性能。上述特點使鈦白粉工業(yè)目前仍集中在少數(shù)工業(yè)技術(shù)先進的國家內(nèi)生產(chǎn), 其規(guī)模多在2-10萬噸/年之間。目前世界約有二十多個國家，五十多家公司, 一百多家工廠生產(chǎn)鈦白粉。我國鈦白粉生產(chǎn)始于

7、50年代，70年代初南京油脂化工廠利用化工部涂料工 業(yè)的研究所的技術(shù)，開始生產(chǎn)金紅石型的鈦白粉，為了綜合利用我國攀枝花的磯 鈦磁鐵礦資源,1 9 81年化工部涂料工業(yè)研究所與化工部第三設(shè)計院和現(xiàn)江蘇太白集團合作，在該廠進行的認攀礦為原料生產(chǎn)50 0噸涂料用金紅石型硫酸法鈦白粉中間試驗，獲得了用攀礦生產(chǎn)涂料用金紅石型鈦白粉的技術(shù)基礎(chǔ)。自7 0年 代開放以來，鈦白粉行業(yè)與國外同行接觸頻繁，發(fā)現(xiàn)我國鈦白粉生產(chǎn)與國外差距很大。因此引進先進技術(shù)以加快提高我國鈦白粉生產(chǎn)工業(yè)水平，到80年代初，全國約有30多家鈦白粉生產(chǎn)單位。2.2世界鈦白粉產(chǎn)品設(shè)計意義二氧化鈦(或稱鈦白粉)廣泛用于各類結(jié)構(gòu)表面涂料、紙張涂

8、層和填料、塑料 及彈性體,其他用途還包括陶瓷、玻璃、催化劑、涂布織物、印刷油墨、屋頂鋪 粒和焊劑。鈦白粉既可用于鈦鐵礦、金紅石制取，也可用鈦渣制取。鈦白粉生產(chǎn) 工藝有兩種：即硫酸鹽工藝和氯化物工藝，硫酸鹽法的技術(shù)比氯化法更完善。2. 3廠址選擇的原則由于硫酸法生產(chǎn)鈦白粉所產(chǎn)生的廢水、 廢氣、廢渣對化境污染嚴重，且需水、 礦量大，在廠址選擇是應(yīng)遵循以下原則:(1)廠址應(yīng)選在原料，燃料供應(yīng)和產(chǎn)品銷售便利的地區(qū)，并在存儲，機修,公用工程和生活設(shè)施等方面具有良好協(xié)作條件的地區(qū)。(2)廠址應(yīng)靠近水量充足和水質(zhì)良好礦水源區(qū)。(3)應(yīng)有便利交通條件，最好靠近鐵路和河流。(4)選廠址應(yīng)注意當?shù)刈匀画h(huán)境條件，并

9、對提產(chǎn)后對環(huán)境可能造成的影響做出評估，生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)應(yīng)同時確定。(5)廠址不占或少占耕地，自然地形應(yīng)有利于廠房和管路的布置、系和場地排水。2.4鈦白粉廠設(shè)計以鈦鐵礦或富鈦料(包括鈦渣，酸溶性鈦渣、天然和人造金紅石)為原料,用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的稀有金屬冶煉廠設(shè)計。2.5車間組成與配置硫酸法鈦白粉廠的主要車間有酸解車間、水解車間、焙燒車間、后處理車間和綜合回收車間。硫酸貯庫要單獨布置，與生產(chǎn)廠房保持一定的距離,滿足安全技術(shù)規(guī)程的要求。后處理車間布置在廠區(qū)的上風向，防止廢氣污染產(chǎn)品。副產(chǎn)品回收和“三廢”處理可以集中布置。第三章工藝敘述3.1鈦白粉的生產(chǎn)工藝流程(1)原礦準備鈦精礦一般粒度比較粗，比表

10、面積較小，酸解時與硫酸接觸面積小，不易被硫酸有效地分解。因此,在使用前必須將其磨細，以增加反應(yīng)接觸面，使酸解反應(yīng)能夠正常進行。參加酸解反應(yīng)的礦粉不僅必須達到一定的細度，而且粒度分布要求窄而均勻,這樣才能得到較高的酸解率，得到符合工藝要求的硫酸鈦液。按照酸解的工藝要求，用雷蒙磨磨礦，將鈦精礦粉碎至一定的粒度。一般礦粉細度要求為：325目篩余W 1. 5%。酸分解作業(yè)是在耐酸瓷磚的酸解罐中進行的。將濃度為9 2-94%的濃硫酸裝入酸解罐中并通入壓縮空氣，在攪拌的情況下加入磨細的鈦精礦。精礦與硫酸的混合物用蒸氣加熱以誘酸解主反應(yīng)的進行，主反應(yīng)結(jié)束后，讓生成的固相物在酸解罐中熟化，使鈦精礦進一步分解，

11、分解后所得固相物基本上是由鈦鐵硫酸鹽和定數(shù)量的硫酸組成。固相物冷卻到一定溫度后，用水浸出，并用壓縮空氣攪拌，浸出完全以后，浸 出溶液用鐵屑還原，將溶液的硫酸高鐵還原成硫酸亞鐵。(3)鈦液的凈化鈦液凈化包括沉降、結(jié)晶、分離、過濾等工序。沉降是借助于重力作用，向鈦液中加入沉降劑(主要絮凝劑是改性聚丙烯 酰胺)，除去鈦液中的不溶性雜質(zhì)和膠體顆粒，使鈦液初步凈化。冷凍結(jié)晶在冷凍鍋中進行，主要利用硫酸亞鐵的溶解度隨著鈦液溫度降低 而降低的性質(zhì)。用冷凍鹽水帶走鈦液熱量，使其降至適當?shù)臏囟?，從而使大量的?酸亞鐵結(jié)晶析出。分離、過濾是由錐藍離心機分離，抽濾及板框壓濾三個工序構(gòu)成。冷凍后的 鈦液經(jīng)錐藍離心機分

12、離及抽濾池抽濾，得到初步凈化的稀鈦液，最后將稀鈦液通 過板框壓濾，得到符合生產(chǎn)需要的清鈦液。(4 )鈦液濃縮鈦液濃縮采用連續(xù)式薄膜蒸發(fā)器，在減壓真空的條件下蒸發(fā)掉鈦液中的水 份，以符合水解工序的需要。(5 )水解水合二氧化鈦是由鈦的硫酸鹽溶液熱水解而生成的。為了促進熱水解反應(yīng) 并使得到的水合二氧化鈦符合要求，一般采用引入晶種或自生晶種的方法。(6)水洗及漂洗由于水解反應(yīng)是在較高的酸度下進行的，因此大部分雜質(zhì)磷酸鹽仍以溶解 狀態(tài)留在母液中。水洗的任務(wù)是將水合二氧化鈦與母液分離 ，再用水洗滌以除盡偏鈦酸中所含可溶性雜質(zhì)。經(jīng)過水洗而仍殘留在水合二氧化鈦中的最后一部分雜 質(zhì)(高鐵為主)，則以漂洗來除去

13、，即在酸性條件下以還原劑將不溶的高鐵還原為 可溶性的亞鐵，再進行二次水洗。(7 )鹽處理鹽處理是在鹽處理鍋中進行。在充分攪拌的情況下，向偏鈦酸漿液中加入碳酸鉀和磷酸等鹽處理劑，可防 止煅燒物料燒結(jié)，隱蔽雜質(zhì)元素的顯色，使煅燒產(chǎn)品顆粒松軟，色澤潔白等。(8)煅燒回轉(zhuǎn)窯是目前最廣泛采用的煅燒設(shè)備。鹽處理后的偏鈦酸在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)高溫脫水、脫硫及晶型轉(zhuǎn)化等過程，得到具有顏料性能的鈦白粉。在煅燒階段,隨著S03和酸霧的排除，不可避免要夾帶些細微的T iO2粒子,縷縷煙氣明顯可見。因此，工廠必須設(shè)有回收Ti0 2粒子、 除塵和除酸霧的裝置，以使煅燒尾氣處理后排放。(9)后處理二氧化鈦后處理是按照不同用途對煅

14、燒所得二氧化鈦進行各種處理以彌補 它的光活性缺陷，并改變它的表面性質(zhì)。后處理包括分級，無機和有機表面包膜 處理，過濾，干燥、超微粉碎和計量包裝等，從而獲得表面性質(zhì)好，分散性高的二 氧化鈦成品。3 . 2硫酸法生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉的工藝流程簡圖圖(一)硫酸法生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉的工藝流程框圖鈦3. 酸解的基本原理鈦鐵礦與硫酸的反應(yīng)非常緩慢，在常溫下幾乎不發(fā)生變化。為了促進這個反 應(yīng),往往需要加熱，引導反應(yīng)的開始。如以偏鈦酸亞鐵F eTiO 3代表鈦鐵礦的主要成份,則酸解反應(yīng)中的主反應(yīng):Fe Ti O3 + 3H2 SO 4Ti(SO4)2+F eSO 4+3HOFeT iO3+2H SO 4TiOSO

15、4+FeSQ+2HOF e2(SC4)3+3H2O從這些反應(yīng)式看，反應(yīng)結(jié)果得到的是（正）硫酸鈦T1 （ SQ）2硫酸氧鈦TiOSQ,硫酸亞鐵FeSQ和硫酸高鐵Fe2（ SO 4）3這四種物質(zhì)。硫酸氧鈦的生成,也可以視為是硫酸鈦初步水解的產(chǎn)物。Ti(SO4)2+H 2 OTiO S O+HSO酸解后生成的硫酸鈦T i（SO4）2和硫酸氧鈦TiOSO之間的比例由酸解條件而定。從方程式中可以看出，生成硫酸鈦每一份需要二份硫酸，而生成硫酸氧鈦每 一份只需要一份硫酸。3.4原料及產(chǎn)品的技術(shù)條件原料鈦鐵礦成分（攀礦）組分TiQ2FeOFezOsMgOSiQ2a1 203組成50%34%13 %1%1%1

16、%表2 原料鈦鐵礦成分（攀礦）2.鈦白粉成品的質(zhì)量指標表3鈦白粉成品的質(zhì)量指標項目一級合格白度（與稱樣比）不低于近似總鈦（不少于稱樣）98%9 8 %消色力（不小于稱樣）1 OO %9O %吸油量g /10 0 g （不小于稱樣）2 6284 5 mm篩條（不大于稱樣）0.10.3水溶性鹽（不大于稱樣）0. 5O .6水懸浮液ph值6.5- 8.56.0-8 . 51 O 5C揮發(fā)水分（不大于稱樣)0. 50.53. 5水解工段的基本原理鈦液的水解屬鹽類水解，但又與一般鹽類的水解有所不同，它沒有一個固定的pH值，只要在稀釋或者加熱的條件下它即能水解而析出氫氧化鈦的水合物沉淀。在常溫下用水稀釋鈦

17、液時，析出膠體氫氧化鈦沉淀。其反應(yīng)方程式為:Ti0S04+3H2O> Ti (O H) 4 ； +H2SO4 ;如果將鈦液加熱使其維持沸騰也會發(fā)生水解反應(yīng)，生成白色偏鈦酸沉淀。這是硫酸法鈦白生產(chǎn)在工業(yè)上制取偏鈦酸的惟一方法。其反應(yīng)方程式為：T iOSO4+2 H2O 沸騰H2Ti Q 3 J + H2SO4水解生成的偏鈦酸具有無定型結(jié)構(gòu)或者不明顯的微晶體結(jié)構(gòu)，其直徑為3 nm10 n m,它們按一定的方向（2030個）配位成為膠粒。膠粒在硫酸鹽離子的作用下加速凝聚，構(gòu)成凝聚體（偏鈦酸）而沉析出來。凝聚體大小約為0-6卩m 07卩m,是由約1000個60nm 75nm的小微粒膠粒凝聚而成，

18、每個微粒約含有20個2nm的微晶體，這是加到液中去的晶種。水解的過程可分為 3個步驟:（1）晶核的形成；（2）晶體的成長與沉淀的形成；（3）沉淀物的組成以及溶液的組成隨著水解作用的進展而改變。水解在二氧化鈦生產(chǎn)中極為重要，水解的條件決定著微晶體、膠粒和粒子的大小，歸根到底也是決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。第四章物料衡算質(zhì)量守恒定律即：進入一個系統(tǒng)的全部物料量必等于離開這個系統(tǒng)的全部物料量，再加上過程中損失量和在系統(tǒng)中積累量。依據(jù)質(zhì)量守恒定律，對研究系統(tǒng)作物料衡算，可用下式表示:刀G進=XG出+ 刀G損+ XG積式中刀G進一輸入物料量總和；刀G出一離開物料量總和；刀G損一總的損失量;刀G積一系統(tǒng)中積累量

19、。4. 1計算依據(jù)1鈦鐵礦的組成（%）2. 投料礦酸比約為1 :1 . 6 0 (1 0 0% H2SO4)3鐵屑（Fe > 85%加量為礦粉的5 . 5 %4 硫酸濃度：稀釋前92.5%稀釋后8 8%5.廢酸濃度：1 0 0g/ t9 .5%6.固相物用廢酸用量為浸取水量的1/67 酸解率8.水解率9 8. 5%9.鐵液的質(zhì)量指標TiO2 濃度 130g/t Ti3 含量為 3g It穩(wěn)定性400沉降凈化收率98.5%10.計算標準：以每噸1 00% TiO2計11.年操作日：根據(jù)設(shè)計任務(wù)，鈦白粉的年生產(chǎn)能力為4 000 0噸每年，開工因子=生產(chǎn)裝置時間/年自然時間，為了充分利用設(shè)備，

20、開工因子應(yīng)取的較大，接近1，但又不能等于1,因為還要考慮到設(shè)備的檢修以及開停車等情況，開工因子一般取為0.80.9,全年365天，則年生產(chǎn)3 0 0330天；因此除去季保養(yǎng)、月保養(yǎng)、修理、放假等總計65天,則年工作日為（36565）天=3 00天，定晝夜生產(chǎn)為三班。12.化合物分子量和兀素原子量如下:TiO2TiTiOSO4Ti(OH)4H2TiO3Ti2(SO4)3H2SC4NaOHNa? SO4FeSO79.947.915 9 .91 15. 997.93 83. 997.939. 9141.915 1 .9表4 分子量和元素原子量4.2各工序收率分配圖圖（二）各工序收率分配圖27 7 7

21、. 9rk98%94%9 8. 52 520.634、亠，24 4 5-01濃縮嚴結(jié)晶過濾24440%2324 .0 4ti鹽處理*煅燒208：4 7 3 水洗2 12 6 . 59 8 .5%9 6 .5%91. 5%98%*粉碎*注：1.表示每噸成品需要處理的物料量（公斤）（以TiO2為準）2.表示每小時需要處理的物料量（公斤）（以TiO2為準）3 .工序收率 4.工序累計收率4. 3酸解水解物料衡算計算基準：（單位除標注處，均以k g / t TiO2計）日產(chǎn)：20000/300 = 6 6.6 7 噸每小時產(chǎn):66 . 67 X 10 0 0/ 2 4= 2 777 . 9 2 kg1

22、.原料輔助材料消耗量a .鈦鐵礦粉的用量2 777.92 X 0. 9 8十 5 0%= 54 4 4. 72kg/tX2H2SO45444.72 34% 94% 97.9 722366.10kg/t TiO 2TiO2b.鐵屑用量54 4 4.7 2 X 5 .5 %= 299. 4 6 kg/ tTiO2c.硫酸用量5 44 4.7 2 X 1.6=8711 . 55 kg/ tTiO22 .礦粉酸解理論計算TiO2 H2SO4 TiOSO4 H2OX H 2SO45444.72 50% 94% 97.9 79.93135.52kg/t TiOx1TiOSO45444.72 50% 94%

23、 159.9 79.95121.24kg/t TiOx1H 2O5444.72 50% 94% 18 79.9576.50 kg/t TiO 2b.礦粉中FeO與H2SC4反應(yīng)礦粉中TiO2與H2SC4反應(yīng)a .22FeO H 2SC4FeSO4 H 2Ox2FeSO45444.72 34% 94% 15919 723671.20kg/t TiO 2x4Fe 232.87 19.86252.73 kg/t TiO 2X2H2O 5444.72 34% 94% 18 72435.03kg/t TiO 2c. FezOs 與 H2SC4 反應(yīng)Fe FezOs 3 H 2SO4 3FeSO4 3H2

24、Ox3H 2SO45444.72 13% 94% 293.7 1601221.32kg/t TiO 2XsFe5444.72 13% 94% 56 160232.87 kg/t TiO 2X3H 2O5444.72 13% 94% 54 160224.55kg/t TiO 2x3FeSO45444.72 13% 94% 455.7 1601894.99 kg/t TiO 2d.為了保證鈦液中Ti3含量為3g/ t,需要加入的鐵屑與硫酸反應(yīng)時因為酸解浸取后的鈦液體積為5 444. 72X 5 0%X 94 %/1 3 0=19.6 8m3/tTiO2所以鈦液中Ti3的重量為（以TiO2計）3X

25、19.68 = 56 .67 kg由2 TiO2與Ti2（SO4）3的關(guān)系Ti2（SO4）3=5 6.67 X 3 83.9 -（ 2X 7 9 .9）=136. 1 4 kg2TiOSO4Fe 2H2SO4 FeSO4 Ti2（SO4）3 2H2Ox4TiOSO4319.8 136.14 383.9113.41 kg/t TiO 2x4FeSO4151.9 136.14 383.953.87kg/t TiO 2x4Fe56 136.14 383.919.86kg/t TiO 2x4 H 2SO497.9 2 136.14 383.969.44kg / tTiO2x4H 2O36 136.14

26、 383.912.77 kg/t TiO 2因此鐵屑總用量為x3Fee.礦粉中MgO與H2SC4反應(yīng)MgOH2SO4MgSO4H2OX5H 2SQ5444.721%94%97.940125.26 kg/t TiO 2x5MgSO45444.721%94%12040153.54 kg/t TiO 2X5H 2O5444.721%94%184023.03kg/t TiO 2f. 礦粉中AI2O3與H2SO4反應(yīng)Al2O3 3H2SO4 AI2(SO4)3H2OX6H2SC45444.72 1% 94% 293.7102147.37 kg/t TiO 2x6AI2(SO4)35444.72 1% 9

27、4% 342102171.60 kg/t TiO 2x6H2O 5444.72 1% 94% 54 10227.10 kg/t TiO 2g.礦粉中的SiC2與硫酸反應(yīng)當?shù)V粉中的SiC2以元素硅存在時，可以認為是不參加反應(yīng)，但當硅酸鹽存在時硅組成能參與酸解反應(yīng)，并生成帶正電的硅酸，本計算假定它不與硫酸反應(yīng)。綜合計算結(jié)果，酸解中硫酸理論需要量與反應(yīng)后的生成物組成如下:xH2SC43135.52 2366.101221.32 69.44 125.26 147.377065.01 kg/t TiO 2xTiOSOq5121.24 113.415007.83 kg/t TiO 2xTi2 SC4313

28、6.14kg/t TiO2xFeSC43671.2 1894.9953.875620.06kg/t TiO 2xASOdb 171.60 kg/t TiO 2xMgSOd 161.22 kg/t TiO 2xH2O 576.50 435.03 224.55 12.77 23.03 27.101298.98 kg/t TiO 23. 稀釋濃硫酸（92.5%的硫酸）用廢酸水（9 .5%的硫酸）的量生產(chǎn)一噸鈦白粉需要100%勺硫酸8711.55kg,按酸解時配制的8 8%勺硫酸計為：G 8711.55 / 88%9989.49 kg其中 Gh2o 1277.94kg ，GH2SOtH2O8711.5

29、5kg假設(shè)92. 5%硫酸用量為GA kg9.5%廢酸用量為GB k g80%1905.65kg/tTiO292.5%GA 9.5%GB 8711.55GA GB 9989.49上兩式聯(lián)列方程組解得GA 9352.47kg , GB637.02kg其中Ga H 2SO4 =8 6 51. 0 3kgGA 水=701. 4 4 kgGB H2S04=60. 5 2kgGB 水=5 76.5kg4. 酸解排出廢氣量參考國內(nèi)某廠生產(chǎn)測定數(shù)據(jù)，酸解主反應(yīng)時，每噸每分鐘排出56 m3廢氣,其中含 H2O 5 00g/m3 , SQ7.6 g/m3, SQ1. 1 8g/m3酸解反應(yīng)與上述類似，當投礦量為

30、5 4 44. 72 k g/鍋，主反應(yīng)時間為 10分鐘,則排出廢氣量為Q'廢 5444.72 10356 103049.04m3/tTiO2其中:G 'h2O3049.04500 1031524.52kg/tTiO2G'sq3049.047.6 10 323.17kg/tTiO2考慮到酸解其他階段的排氣，假定主反應(yīng)排出的廢氣為總排出廢氣量的所以每噸1 00%TiO2排出的廢氣量為:Qa3049.0480%3811.3Ckg/tTiO2其中G''h2O1524.5280%23 17而% 28.96kg/tTiO2G“sqG''sO2360

31、4.5kg/tTiO280% 2H2OGH2O 2769.25 263.082506.17kg /tTiO2將SO3和SQ換算成H 2SQ或H 2SQ的量,則排出的廢酸組成為：Gh2o 1905.65 (28.96 18 80) (4.5 18 80)1898.12kg / tTiO2GH2SO4 28.96 97.9 80 35.44kg / tTiO2GH2SQ4.5 82 645.77kg/tTiO25. 酸解固相物的浸取由酸解反應(yīng)可知,進酸解鍋的物料量（以生產(chǎn)一噸100%勺TiO2計）G進 5444.72 9989.4915434.21 kg/t TiO 2所以排出廢氣量為:Q 廢GH

32、2O GH2SQ GH2SO31898.1235.44 5.771939.33kg / tTiO2所以固相物量為:G固G 進 G 廢 15434.211939.3313494.88kg/tTiO2其中V- 浸取后鈦液的體積d 浸取后鈦液的比重Vd1 9. 68 m3/tTiO231530 k g/m所以其中廢酸水的用量參考國內(nèi)某廠經(jīng)驗約為浸取水量的1/ 6,則加入的廢酸水的G 水 19.68 1530 13494.8816615.52 kg/tTiO2量為:其中:G廢酸水 16615.52/62769.25kg/tTiO2Gh2so42769.25 9.5%263.08kg/tTiO?因此自來

33、水的量為:G自來水16615.52 (2769.25 263.08) 14109.35kg /tTiO26. 固相物浸取后鈦液中雜質(zhì)的含量a.已知酸解率為94%!卩另有6%的礦粉不酸解，并殘留在鈦液中W 5444.72 6%326.68kg / tTiO2b .礦粉中SO2假定1%不反應(yīng),認為全部殘留在鈦液中98. 5%X 1 71. 60=1 6 9 . 0 3kg/tTiO25444.721%54.45kg /tTiO2c.鐵屑雜質(zhì)的量W3299.46 (185%)44.92kg /tTiO2所以鈦液浸取后雜質(zhì)含量（以干基計W干 W1 W2W3426.05kg /tTiO27. 浸取后鈦液

34、的酸度系數(shù)F=鈦液中有效酸的含量/鈦液中TiO2含量_ (8711.557065.01) 3135.52 69.44 263.0835.44 5.772722.36(326.68 2)=1 .98 8鈦液的組成 a. TiOSO4（98.5%沉降收率）9 8 .5%X 5007.83=4932.71 kg/tTQ?b. Ti2(SO4)39 8. 5 %X 1 3 6 .14=134. 1 0kg/tTiO2 c. FeSO49 8.5%X 5620.06=55 3 5.76 kg /tTiO?d. Al2(SO4)3e. MgSO49 8 .5%X 161.22=158.8 0 kg/tTi

35、O2f. H2SO498.5 %X（8 7 11. 5 5 706 5. 0 1+263.08- 3 5 .44-5.77） =1840.3 8kg/tTiO2g. H2O98.5% 1300.96 1277.94 1898.12 16615.5217036.86kg/tTiO28. 鈦液沉降后泥渣的組成a. TiOSO450 0 7. 8 3-493 2 . 7 1=75.12 kg/tTiO?b . Ti2（SQ）3136.1 4 -1 3 4. 10= 2.0 4kg/tTiO2c. FeSO456 2 0. 0 6-5535.76= 8 4 .3 kg /tTiO2d . Al2（SC

36、4）31 71 . 6 0-169. 0 3 =2. 57 kg/tTiO?e. MgSO416 1 .22- 1 58 .8 0 =2.4 2 kg/tTiO2f . H2SO41 8 68.4 1 - 1 8 40.38=2 8 . 0 3 kg/tTiO2g. H2Oh. 雜質(zhì)1 7 2 96.3-1 7 0 36.8 6 =25 9. 44kg/tTiO24 26. 0 5 k g9 .水解理論計算Ti(SO4)2 +H 2OTi O SO4+H2SO 4T iO SO 4+H 2OH2 TiO 3 +H2 S O4經(jīng)上面計算可知xTiOSOq為493 2 .7 1 kg/ tTiO

37、2x H 2 TiO 3=4932. 71 98.5 % 97. 9159.9=29 74.7 9kg/t TiO 2XH2O = 4932 .71 9 8.5% 18 159 .9= 5 46.94kg/t TiO2XH2SO 4 =493 2.71 9 8 .5% 97. 9 159.9=2974.79 kg /t TiO2為了使水解更完全通常加入物料 5%的水It成品鈦白粉要產(chǎn)生由于水解后的偏鈦酸液有雜質(zhì)，需要用稀硫酸洗滌，通常每生產(chǎn)8-IOt濃廢酸”。4. 4物料平衡表（1 ）酸解物料平衡表（以 kg/ t TiO2計）表5酸解物料平衡表（以kg/1 TiO2計）序號進料序號出料1酸解

38、反應(yīng)酸解廢氣鈦鐵礦粉5444.72H2SC435.44H2SO487 1 1.55H2SC35 .77H2O127 7. 94H2O1 89 8. 1 2固相物1349 4 .88合 計15 4 34.21合 計15434.21序號進料序號出料固相物1 3 494.8 8 TiOSO45 0 07. 83鐵屑2 99. 4 6Ti2(SO4)3136. 1 4廢酸水56 2 0. 06H2SO42 63.08 FeSOqH2O2506.17 Al2（SO4）3171.6 0 自來水14 1 09. 35 MgSCU1 6 1. 2 2 H2SC41868.41H2O1 72 9 6.3雜質(zhì)41

39、1.3 8合計30 6 7 2. 9 4合計30 67 2 .94（2）沉降物料平衡表（以k g/t TiO2計）表六沉降物料平衡表（以kg/ t TiO2 計）序號進料序號出料1鈦液1清鈦液 TiOSO45007.8 3TiOSO44932.71Ti2（SO4）3136.14Ti2（SO4）3134.10 FeSC45 6 20. 06FeSO45535.76 Al2（SC4）317 1. 6 0Al2（SO4）31 6 9.03MgSO4161.22MgSO41 58.80 H2SO41 8 68.4 1H2SO41 8 4 0.38H2O172 9 6.3H2O17036. 86雜質(zhì)42

40、6.05計2980 7. 64合計30 6 8 7.6 12沉降泥渣TiOSO475.12Ti2（SO4）32.04FeSO484.3Al2(SO4)32 .57MgSO42.24H2SO42 8.03H2O259. 4 4雜質(zhì)4 26.05計879.79合計3068 7.6 1雷蒙磨；酸解罐；沉降設(shè)備；程序控制的SX型離心機;板框過濾機；濃縮罐;(3)水解反應(yīng)物料平衡表序號進料序號出料1TiOSO44 9 3 2 . 7 11 H 2TiO32 97 4 .7 92 H2O15 6 3 . 8 12 H2O546.9 43 H2SC42974. 7 95工序需要的主要設(shè)備4.水解鍋；葉濾機；

41、回轉(zhuǎn)窯；氣流粉碎機等等。4.5酸解鍋的設(shè)備選型計算1. 依據(jù)(1)處理鈦鐵礦粉量(2)浸取后鈦液比重2736 10000十=91200kg/天 3005 30k g/ m3(3)設(shè)備容積利用率(4)基準：以每鍋處理的物料量計算2. 計算3. 由物料衡算可知，每生產(chǎn)1t100%的TiO2需浸取的鈦液量為15415.0 2 kg,則生產(chǎn)1000 0 t100%的 TiO2,每天獲得鈦液量為:1 0 000:為年產(chǎn) 1000 0 噸 1 0 0%的 TiO23 0 0:為年操作日300天所以V =51 3 834 /15 3 0 = 335.84 m' / 天每天酸解按9釜操作,酸解鍋的容積利用率為8 0%,則需要的酸解鍋的體積為:Vg=335. 8 4/ 9 x 0. 8=2 9.85m3 取V g= 15m,查手冊得Vg=25 m參考中鹽株化集團酸解鍋操作時間為 8小時所以酸解鍋臺數(shù)為:n=9