固液分離在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

王裴(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250100)

固液分離在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

王裴(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250100)

鈦白粉在工業(yè)中的用途比較廣泛，是一種比較好的白色顏料。在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，鈦白粉的生產(chǎn)工藝也漸趨于完善，當(dāng)前，最常用的鈦白粉生產(chǎn)工藝技術(shù)就是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝。基于此，文章主要對(duì)固液分離在硫酸法鈦白粉中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并對(duì)其技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

鈦白粉；硫酸法；固液分離；流程

硫酸法鈦白粉工藝是工業(yè)生產(chǎn)常用的方法，其主要將二氧化鈦進(jìn)行硫酸酸解，然后對(duì)酸解溶液進(jìn)行沉降，將可溶性的硫酸氧鈦從固體雜質(zhì)中分離出來(lái)，通過(guò)水解、煅燒等工藝，除去水分及雜質(zhì)，生產(chǎn)純二氧化鈦的過(guò)程。固液分離技術(shù)在該工藝中的應(yīng)用可以有效去除企業(yè)雜質(zhì)，提高二氧化鈦產(chǎn)品的純度和精度。所以，企業(yè)在生產(chǎn)鈦白粉過(guò)程中，應(yīng)注重固液分離技術(shù)的應(yīng)用，抓好工藝流程，提高二氧化鈦的純度。

1 硫酸法鈦白粉工藝概述

硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝可以將其大致劃分為以下幾個(gè)過(guò)程：一是酸解、二是沉降、三是水解、四是煅燒。下面是簡(jiǎn)單的分析與介紹：

第一，酸解過(guò)程，其化學(xué)反應(yīng)為：

TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O，通常人們會(huì)利用濃硫酸對(duì)鈦鐵礦或酸熔性鈦渣進(jìn)行酸解，其酸解溫度在150～180℃左右，為了保證酸解效果，需將原料研磨到200目左右。

第二，沉降過(guò)程，其化學(xué)反應(yīng)為：

5H2O+FeTiO3+2H2SO4→TiSO4?H2O+TiOSO4，該過(guò)程主要是將冷卻的酸解液和未反應(yīng)的原料殘余物等溶液從酸解罐排除到沉降池中，通過(guò)沉降池的作用去除鈦礦雜質(zhì)形成的可溶性殘余物。在此過(guò)程中需要注意的是：可以先加入淀粉或其他有機(jī)絮凝劑，將酸解液進(jìn)行簡(jiǎn)單的沉降。沉降過(guò)程完成后，利用旋轉(zhuǎn)耙去除沉降池的固體物質(zhì)[1]。

第三，水解過(guò)程，其化學(xué)反應(yīng)為：TiOSO4+2H2O→TiO(OH)2+H2SO4，水解工序是硫酸法鈦白生產(chǎn)中的關(guān)鍵過(guò)程，在該過(guò)程中可以將可溶性的硫酸氧鈦水解為水合二氧化鈦沉淀物，進(jìn)而獲得高質(zhì)量的水解產(chǎn)物。

第四，煅燒過(guò)程，其化學(xué)反應(yīng)為：TiO(OH)2→TiO2+H2O，通過(guò)煅燒可以提高鈦白產(chǎn)品的化學(xué)惰性，避免其在使用過(guò)程中發(fā)生其他的化學(xué)反應(yīng)，也可以確定其粒度，從而明確其產(chǎn)品用途。此外，煅燒的主要目的還是去除產(chǎn)品中的水分和微量的三氧化硫[2]。

2 固液分離法在硫酸鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 固液分離法常用的設(shè)備

目前，在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝過(guò)程中，常用的固液分離設(shè)備有沉降槽、稠厚器、過(guò)濾機(jī)、離心機(jī)和壓濾機(jī)等。沉降槽的最大容積一般在300-400m3，采用的絮凝劑一般都是商品絮凝劑；稠厚器常采用發(fā)泡聚苯烯微球吸附的稠厚設(shè)備；離心機(jī)與壓濾機(jī)的選擇彈性較大，需要依據(jù)不同的處理工序選擇不同型號(hào)的壓濾機(jī)和過(guò)濾機(jī)，以此來(lái)保證固液分離效果。

2.2 固液分離技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)

在鈦白粉生產(chǎn)工藝中使用固液分離技術(shù)時(shí)，要明確技術(shù)中的關(guān)鍵要素，即較小變動(dòng)對(duì)產(chǎn)品及后一工序的有較大影響。

首先，要明確分離的工藝要求，在鈦白粉生產(chǎn)過(guò)程中，其工藝要求比較明確，目的是為了生產(chǎn)高純度的鈦白產(chǎn)品。但是，由于鈦白生產(chǎn)各工序之間的相互連通，在工藝過(guò)程中一些物質(zhì)是否會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕或反應(yīng)過(guò)程中是否有其他物質(zhì)生產(chǎn)比較難斷定，所以，需要對(duì)工藝要求做出明確規(guī)定【3】。

其次，要了解物料的沉降特性和過(guò)濾特性。由于在鈦白生產(chǎn)過(guò)程中，其中間產(chǎn)物的粒度大小不一，所以，對(duì)不同工序的產(chǎn)物的沉降特性和過(guò)濾特性要有一個(gè)充分的了解，通過(guò)沉降特性和過(guò)濾特性再初步確定固液分離設(shè)備。

再次，要了解固液分離特點(diǎn)，固液分離技術(shù)的分離次數(shù)多，且分離效率與生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性相關(guān)；分離手段和分離介質(zhì)在選擇過(guò)程中容易受到多種因素的影響，如：分離的溶液形態(tài)、固體濃度及工藝的目的產(chǎn)品等等都與固液分離手段及分離機(jī)制的選擇有很大的影響。

2.3 固液分離技術(shù)的確定

固液分離技術(shù)主要包括絮凝、離心、膜濾等多種過(guò)濾方法，在硫酸鈦白粉生產(chǎn)過(guò)程中，固液分離技術(shù)的選擇與確定，需要全面考慮工藝方案的經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)物純度及反應(yīng)程度等因素。所以，在選擇固液分離技術(shù)時(shí)，鈦白生產(chǎn)工程師首先應(yīng)確定工藝的經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)對(duì)工藝流程所達(dá)的效果分析其經(jīng)濟(jì)效益，然后對(duì)比企業(yè)的成本投入，爭(zhēng)取能獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益；其次，鈦白生產(chǎn)工程師要分析如何進(jìn)行固液分離才能使得到的產(chǎn)物能很好的投入使用，分離出來(lái)的雜質(zhì)比較容易去除等等【4】。

3 結(jié)語(yǔ)

固液分離技術(shù)在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用有非常重要的意義，它可以有效去除產(chǎn)物中的雜質(zhì)，留下有用的反應(yīng)產(chǎn)物，以供下一個(gè)反應(yīng)流程使用，提高鈦白產(chǎn)品純度，進(jìn)而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。所以，化學(xué)工程師應(yīng)加大固液分離技術(shù)在硫酸法鈦白粉工藝中的應(yīng)用力度，合理選擇固液分離技術(shù)，全面考慮整體工藝的運(yùn)行情況，選擇高效的固液分離設(shè)備。

[1]董一彬.鈦精礦酸分解和控制過(guò)程在硫酸法鈦白生產(chǎn)的重要性[J].世界有色金屬,2016,20:139+141.

[2]龔家竹.硫酸法鈦白生產(chǎn)酸解工藝技術(shù)的回顧與展望[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2014,07:1-7+42.

[3]龔家竹.固液分離在硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].化工裝備技術(shù),2011,01:5-7.

[4]湯穎,李芬芳,龍海云.硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中鈦液的分析和鐵分離[J].貴州化工,2006,04:32-35.