钛白后处理工艺研究及改进
摘要：钛白粉生产过程包括钛白粗生产和后处理加工两部分构成。目前，国内生产的以锐
钛型钛白粉为主，利润空间小，而金红石型钛白粉严重短缺。理论上讲，在现行技术条件下，只要对锐钛钛白生产线投入较小的资金，进行适当改进，就能生产出金红石粗品。这种产工艺的改进，对推动我国钛白工业进步，提高我国钛白工业整体竞争力有十分重要的现实意义。本文简单介绍了硫酸法生产金红石钛白的生产工，重点对后处理的生产工艺进行了阐述。
关键词： 后处理 包膜 洗涤 工艺改进
Titanium dioxide after-treatment technology research and
improvement
Abstract：Titanium dioxide production process including titanium dioxide crude
production and processing two parts. At present, the domestic production to anatase titanium dioxide mainly, the profit space is small, and the shortage of rutile type titanium dioxide. In theory, under the current technical conditions, as long as the anatase titanium dioxide production line put into smaller funds, is improved properly, will be able to produce rutile crude product. This production process improvement, to promote China's titanium industry progress, improve the overall competitiveness of the Chinese titanium dioxide industry has very important realistic significance. This paper briefly introduces the production of rutile titanium white by sulfuric acid method production process, with emphasis on the post processing of the production process are discussed.
Key word: After processing Envelope washing process improvement . 前言
金红石，英文名 Rutile Titanium Dioxide，是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95％以上，是提炼钛的重要矿物原料，但在地壳储量较少。化学组成 TiO2，Ti60％ ，有时含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等。当前，金红石钛白粉生产方法主要是硫酸法和氯化法。但不管是意酸法还是氯化法，在生产过程中，由于工艺的要求，都是钛白粗品生产和后理加工两个阶段。钛白粗品生产，主要目的是将钛矿或钛查中的有效成分转化为易于净化的硫酸氧钛或四氯化钛，通过严格拘控制，使钛白粗品有害杂质含量尽量降低，确保产品有良好的粒度、粒度分布，产品晶型转化充分。后处理主要是通过对粗品进行表面加工和处理，使金红石钛白产品克服其光化学活性等固有缺陷，进一步改进其抗粉化性、分散性，为生产出
满足用户要求的产品提供技术上的处理。
1．钛白后处理生产工艺
1.1钛白后处理概述
后处理主要目的是通过对粗品进行表面处理，真正克服金红石钛白产品固有的缺陷(如光化学活性)，改进产品的抗粉化性、分散性，生产出满足用户要求的产品，实现产品的多元化。后处理的工艺技术核心是表面处理(俗称包膜)，它是改善产品性能，提高钛白的耐候性和在各种介质中的分散性，并使它具有优良的颜料性能。表面处理是获得不同牌号产品的主要途径，是常用的也是最用效的方法。所谓表面处理，就是在颗粒表面“包覆”一层特殊的“膜”。
1.2钛白传统生产工艺流程图
目前我国生产TiO2主要用硫酸法，其主要反应如下：
FeTiO2+H2SO4(浓)==TiOSO4+FeSO4+2H2O (1)
冷却所得滤液，除去FeSO4·7H2O后加热至沸腾：
TiOSO4+2H2O==H2TiO3+H2SO (2)4 将沉淀滤出、烘干，在900~950℃下焙烧：
H2TiO3==TiO2+H2O (3)
传统钛白后处理工艺流程简图如下图1-1：
图1-1 传统钛白后处理工艺流程图
Figure 1-1 traditional titanium dioxide after-treatment process flow diagram
打浆分散 研磨 包膜 洗涤 产品 超微粉碎 干燥
1.3打浆分散
本工序中，原料粗钛白粉经辊压磨研磨后，再与六偏磷酸钠溶液混合，经在
线分散机分散后，进入分散槽，在一定的浆液搅拌速度下分散成比较稳定的悬浊液。该工序是后处理工序的关键步骤，钛白在水中分散的好坏，对后处理效果的影响很大。分散不良会造成以后包膜时颗粒表面涂层不匀，甚至有些颗粒涂覆不到，达不到包膜作用。
1.4湿法研磨
将搅拌后的分散均匀的钛白料浆，通过砂磨机，在研磨介质的作用下进行进一步研磨至要求的细度，然后进行分离。在湿磨操作中试刚过振动曙和砂瞎机后者效果为佳，已成为湿法研磨的首选设备。但是，涂料行业用的砂磨机无法用于钛白后处理，因为存在磨损污染问题。化工部第三设计院开发钛白专用60升砂磨机，用聚氯酯耐嚣材料衬里，适用于年生产2000t左右钛白的后处理装置。此外，广州化机厂试制的50L衬胶砂磨机，可满足年产4000~5000 t钛白裴置的需要，万吨级钛白生产装 专用的大型砂磨机，还得从国外进口。
1.5包膜
包膜一般在包膜罐中进行，在一定温度、一定搅拌转速下，通过表面处理剂加料系统，加入表面处理剂，不同的牌号需要不同的包膜时间，使特定的化学物质以很薄的包膜形式吸附在TiO2基本粒子表面，使TiO2粒子与介质分隔开来。包膜是改善产品性能，获得不同产品品种的主要途径之一，采用各种不同的包膜配方，在颗粒表面包履一层特殊的膜，而这些膜由于配方工艺不同而形成各品种的特性，形成了不同的钛白品种牌号。
1.6 洗涤和干燥
经包膜处理的钛白浆液含有大量的分散剂、包膜反应的生成物、多余的水溶性盐等，如不除去，会影响产品涂料性能，因此必须采用过滤及水洗的方法除去。此外由于钛白水含量高，会严重影响产品的应用性能，所以在微粉碎前需要对钛白进行干燥，以降低其水含量。
1.7超微粉碎
据国外近年来研究，经后处理的产品再经一次后粉碎，对保证产品颜料性能，诸如分散性、光泽、着色力及抗老化性是很有必要的。为保证产品颜料的分散性、光泽、着色力及抗老化性等性能，要对后处理的产品再经一次加工粉碎，将已絮凝的微粒重新分开。
2．对钛白后处理生产工艺研究及改进
2.1包膜工艺的改进
要采用大型包膜罐湿法自动包膜工艺，充分利用大型包膜罐和自动化程度高的工艺。改进后的大型包膜罐湿法自动包膜工艺，采用120m3大型包膜罐，包膜罐设置蒸汽加热盘管和一定转速的搅拌器（灵敏的在线分析检测系统），保证包膜所需温度，表面处理剂批量加入系统。生产过程中，通过包膜罐的温度检测， 自动联锁蒸汽加热阀，使包膜罐的温度控制在设定值。各种表面处理剂的加料管设置流量累计仪表，仪表信号与表面处理剂加料泵联锁，一旦加入的表面处理剂达到设定值，加料泵自动停止工作，保证加料的精度。该包膜工艺的特点是：一旦包膜工艺参数确定，则整个过程均可自动完成，从而确保产品质量始终如一。当更换产品品种时，只需在电脑中调整设定值，则新的产品品种随之产生，从而为生产众多的产品品种和高质量的产品创造了极为有利的条件。
2.2洗涤工艺的改进
目前，钛白后处理装置主要采用的是洗涤工艺叶滤机，此方案工艺流程和设备结构简单，易操作，投资小，但水耗高，增加了用水成本的同时，对后期洗涤也不利，最终的不利表现就是增加了生产成本。隔膜压滤机洗涤，是一种较好的解决办法。此方案自动化程度高，洗涤水耗低，缩短滤操作时间。进料结束后，采用压缩空气吹风降低滤饼含率，再通过高压水压榨提高脱水效率。通过经隔膜压滤机洗涤榨后的滤饼固体含量可达70％左右，有效降低了后续工序能源消耗。同时也在一定程度上降低了成本。
2.3干燥工艺的改进
传统的钛白后处理干燥工艺有：带式干燥、喷雾燥、闪蒸干燥等。带式干燥采用蒸汽直接加热，热利用率低，干燥时间也相对长，出料的聚块直径较大，增加了后道工序的负荷，不利于后续工艺的加工；喷雾干燥采用热空气作热源，热利用率高，但需要将物料配成浆状，该工艺适用范围较为局限，仅适用于含固量低的物料；闪蒸干燥机是一个集干燥、粉碎、筛分的一体机，可实现连续干燥，并可一次干燥均匀，特别适用于含固量高的物料。
本工艺改进后采用隔膜压滤机洗涤工艺，滤饼固含量可达70%左右，因此，采用闪蒸干燥方案。该工艺特点是：热空气由入口管以切线方向进入干燥室底部的环隙，并螺旋状上升， 同时，物料由加料器定量加入塔内，并与热空气进行充分热交换，较大较湿的物料在搅拌器作用下被机械破碎，湿含量较低及颗粒度较小的物料随旋转气流一并上升，输送至分离器进行气固分离，成品从下部收集，而尾气则经除尘装置处理后排空。干燥后的成品含水量小于0.5%，满足产品质量要求。
