鈦白工藝設(shè)備技術(shù)進(jìn)展

王玥

摘 要：介紹了硫酸法鈦白中的連續(xù)酸解、鈦液濃縮、水解工序、隔膜壓濾機(jī)等技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：鈦白；工藝；設(shè)備；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.034

0 前言

鈦白粉具有高折射率理想的粒度分布良好的遮蓋力和著色力是一種性能優(yōu)異的白色化工顏料廣泛應(yīng)用于涂料橡膠塑料造紙印刷油墨日用化工等行業(yè) 鈦白粉工業(yè)的發(fā)展與整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)其人均消耗量的多少可用來衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人民生活水平的高低[1-2]。我國鈦白粉生產(chǎn)工藝技術(shù)發(fā)展至今主要有硫酸法和氯化法兩大類并以硫酸法為主該方法為傳統(tǒng)工藝，硫酸法經(jīng)過80多年的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)成熟，設(shè)備也已基本定型。

硫酸法主要發(fā)展方向是清潔化生產(chǎn)和節(jié)能設(shè)備引進(jìn)使用。本文著重談硫酸法鈦白部分工序使用新的工藝、設(shè)備是現(xiàn)在行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

1 酸解工序

1.1 連續(xù)酸解與間接酸解介紹

我國酸解工序大部分采用間歇酸解，間歇酸解罐有15m3-130m，生產(chǎn)周期11小時(shí)左右，這種酸解罐適用于我國國情，因鈦鐵礦品味低，雜質(zhì)多，礦源雜，生產(chǎn)需要經(jīng)常調(diào)整工藝。

連續(xù)酸解是一種國外開發(fā)的酸解技術(shù)，是使用98%硫酸與礦粉混合，連續(xù)進(jìn)料于連續(xù)酸解反應(yīng)器在使用廢酸引發(fā)反應(yīng)。該法要求礦粉質(zhì)量穩(wěn)定。反應(yīng)溫度高，材質(zhì)要求高。

1.2 兩種酸解工藝優(yōu)劣勢(shì)比較如下

（1）連續(xù)酸解的主要優(yōu)劣勢(shì)。優(yōu)勢(shì)：可通過多種手段強(qiáng)化酸解過程控制調(diào)節(jié)、自動(dòng)化水平、裝備水平相對(duì)較高；尾氣瞬時(shí)量小，處理控制容易。劣勢(shì)：設(shè)備易腐蝕。反應(yīng)器攪拌易腐蝕磨損，目前最長(zhǎng)周期9個(gè)月。（2）間歇酸解的優(yōu)劣勢(shì)。優(yōu)勢(shì)：能耗較低（冷卻水要求不高，無制冷系統(tǒng)；壓空攪拌對(duì)比機(jī)械攪拌能耗低；礦粉細(xì)度粗）、投資及運(yùn)行費(fèi)用省。劣勢(shì)：尾氣控制難度大（尾氣瞬時(shí)量大，投資大）；易于產(chǎn)生固相物，存在安全隱患。

1.3 兩種酸解工藝對(duì)比情況如下：

（1）從產(chǎn)品質(zhì)量來看，兩種酸解均能生產(chǎn)出高品質(zhì)鈦液。連續(xù)酸解鈦液更易于調(diào)控，保證鈦液質(zhì)量的穩(wěn)定。（2）間歇酸解因尾氣瞬時(shí)量大，其尾氣處理難度遠(yuǎn)高于連續(xù)酸解，在日益加強(qiáng)的環(huán)保壓力下，將對(duì)今后的正常運(yùn)行帶來極大的隱患。（3）間歇酸解易于產(chǎn)生固相物，處理固相物對(duì)產(chǎn)品收率及成本有一定影響，同時(shí)固相物一旦處理不好，容易冒鍋，存在一定安全隱患。（4）連續(xù)酸解工藝可以實(shí)現(xiàn)DCS自動(dòng)控制，減少了操作人員，降低了生產(chǎn)成本。

2 鈦液濃縮工序

2.1 傳統(tǒng)濃縮方法介紹

目前我國鈦白行業(yè)多采用傳統(tǒng)的單效薄膜蒸發(fā)濃縮鈦液。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般是控制鈦液溫度不高于70℃，真空度需要保持在-0.08MPa以上，才能得到合格的200g/L濃鈦液。平均每生產(chǎn)1噸鈦白粉產(chǎn)品， 用于鈦液濃縮需要消耗1.2-1.5噸新蒸汽。據(jù)了解國際上幾家大的鈦白生產(chǎn)企業(yè)像科美基公司、亨茲曼公司、原德國拜耳公司，均是采用雙效蒸發(fā)裝置濃縮鈦液。但處于技術(shù)壟斷及對(duì)我國的技術(shù)封鎖。

2.2 國內(nèi)雙效濃縮技術(shù)

國內(nèi)的雙效濃縮技術(shù)，目前行業(yè)內(nèi)在推廣南通某廠家的雙效濃縮技術(shù)。其鈦液雙效節(jié)能濃縮技術(shù)是基于德國艾伯納公司雄厚的技術(shù)力量和在鈦白廢酸濃縮上的豐富經(jīng)驗(yàn)。開發(fā)出的新型鈦液低溫多效節(jié)能濃縮工藝技術(shù)及成套裝置。在鈦白行業(yè)已有應(yīng)用。

2.3 MVR（機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)）

利用蒸汽機(jī)械再壓縮機(jī)技術(shù)（ mechanical vapor recompression，MVR） ，將蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，提高其壓力和飽和溫度，增加熱焓，再送入蒸發(fā)器加熱器作為熱源，替代生蒸汽循環(huán)利用，二次蒸汽的潛熱又得到了充分的利用，從而達(dá)到了節(jié)能的目的。同時(shí)，還省去了二次蒸汽冷卻水系統(tǒng)，節(jié)約了大量的冷卻水。該系統(tǒng)的操作成本相當(dāng)于四效蒸發(fā)器[3]。由于MVR技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，在國外已經(jīng)開始投入應(yīng)用，但在國內(nèi)鈦白行業(yè)MVR技術(shù)目前尚處于探索研發(fā)階段。

3 鈦液水解

3.1 鈦液水解方式

鈦液水解方法只有2種方法目前仍在各國廣泛使用，一種是自生晶種稀釋法水解工藝即布魯門菲爾德法，另一種以堿中和鈦液制備晶種的外加晶種水解工藝[4]。90年代初歐洲出現(xiàn)了新的外加晶種技術(shù)代替原有外加晶種技術(shù)。現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有不少廠家改用這種新的外加晶種技術(shù)。

3.2 外加晶種的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

（1）外加晶種需要單獨(dú)配置一套晶種制備裝置，晶種制備要求相對(duì)較高。（2）外加晶種水解操作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，排除人為因素對(duì)質(zhì)量影響的情況。（3）外加晶種二氧化鈦含量要求為195-200g/l，自身晶種230-235g/l。可見外加晶種對(duì)水解前濃縮能力大大降低了，這樣對(duì)單套裝置的產(chǎn)能和能耗都有極大的提高?？商岣弋a(chǎn)量40%，并減少蒸汽耗量40%。

4 隔膜壓濾機(jī)的應(yīng)用

現(xiàn)在隔膜壓榨機(jī)已經(jīng)替代了一次、二次莫爾洗滌、窯前脫水、和包膜后洗滌工序。

使用隔膜壓濾機(jī)水洗方案。隔膜壓濾機(jī)應(yīng)用在洗滌工序、窯前脫水的優(yōu)勢(shì)：

（1）通過改變過濾洗滌推動(dòng)力施加方向，增大外加壓力，提高固液分離率和洗滌速率，減少了洗滌耗水，耗電量和時(shí)間，提高水洗效率。（2）主要設(shè)備膜分離洗滌器具有運(yùn)行穩(wěn)定，易于操作和維護(hù)的特點(diǎn)。由于水合二氧化欽層不直接暴露在濾布表面，避免了因意外事故引起外加壓力消失而掉落，確保生產(chǎn)的可靠性。（3）濾餅含固量高，過濾周期短，生產(chǎn)能力大，水洗時(shí)間短，洗滌用液量少，洗滌效果好，濾餅強(qiáng)度高，可簡(jiǎn)化工藝流程等。（4）窯前壓濾后濾餅含水量下降10%，因?yàn)檫M(jìn)料水分降低，可節(jié)約20%天然氣耗量。

5 結(jié)語

隨著國家對(duì)環(huán)保要求日益加強(qiáng)，和行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)激烈。只有改進(jìn)自己的生產(chǎn)工藝，使用更新更好的設(shè)備降低生產(chǎn)成本，才能持續(xù)發(fā)展，讓我們共同努力讓鈦白行業(yè)發(fā)展的更快更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐文騫，路利民.中國鈦白粉工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展思路[J].無機(jī)鹽工業(yè)，2009，41（10）：4-7.

[2]國家發(fā)展和改革委員會(huì).2011年鈦白粉行業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行概況[R].北京國家發(fā)展和改革委員會(huì)，2012.

[3]梁林，韓東.蒸汽機(jī)械再壓縮蒸發(fā)器的實(shí)驗(yàn)[J].化工進(jìn)展，2009，28：358-360

[4]余雪梅，江艷紅張，琳潔.硫酸法鈦白水解的工藝技術(shù)現(xiàn)狀[J].中國井礦鹽，2013（44）：11-13.