2 硫酸法钛白生产黑段工艺设计
净化，通过沉降除去杂质，可提高副产品硫酸亚铁的质量并加快它的过滤速度，同时胶体颗粒如不除去，在以后的水解时便成为一种无一定组成和数量的晶核，会影响水解过程、水解产物的组成和结构、水洗的难易程度及最终产品质量。
2.3.2沉降的基本原理
沉降是利用重力作用使体系中的悬浮固体颗粒沉降下来，为了加速沉降过滤，同时加入带相反电荷或大量极性基团的溶胶与固体颗粒胶体产生共沉淀，以除去钛液中的不溶性杂质和胶体杂质。
2.3.3 沉降工艺流程简述
浸取、还原后的钛液由钛液泵从酸解反应罐中送至沉降槽中，其间加入定量的絮凝剂。在澄清过程中，硅、未酸解的钛铁矿及胶体沉降至沉降池底部。为了提高产品质量，沉清后的液体由钛液泵打入压滤机进行热过滤，滤液用清钛液泵打入结晶岗位的供料槽中，滤渣送入泥浆槽中。沉降槽中沉降下来的泥浆，由泥浆泵间歇地打入泥浆槽中，在此经过加热后由泥浆泵打入厢式压滤机中过滤。滤液送回沉降槽继续沉降，滤饼则进行二次浆化，然后再次泵入厢式压滤机中压滤，所得滤液去酸解工序作浸取的小度水，残渣则泵去污水处理站处理。
2.3.4 沉降工艺流程框图
工艺水 外购AMPAM 外购甲醛、二甲胺 絮凝剂稀释槽 钛液 混合器 絮凝剂配制槽 磷酸三钠 沉 降 槽 滤 液 厢式压滤机 精钛液 木炭粉配制槽 外购木 炭粉 厢式压滤机 泥浆浆化、加热槽 厢式压滤机 清钛液 泥渣去渣场 图2.4 沉降及热过滤工艺流程图
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2 硫酸法钛白生产黑段工艺设计
2.4控制过滤
2.4.1控制过滤的目的
经沉降后的钛液仍含有胶体、机械杂质，它们的表面吸附重金属离子，如不除去，则在水解时会形成不良的结晶中心，影响偏钛酸粒子的大小和形状，从而最终影响成品的质量(特别是白度、消色力)。钛液控制过滤的目的，就是除去这些杂质，使钛液进一步净化，保证水解钛液的质量。
2.4.2控制过滤工艺流程简述
将木炭粉与少许滤液在木炭浆制备槽中配制成浆后，用泵打入厢式压滤机，在滤布上形成一层均匀的助滤层。当循环液变清时，停止循环，再把待过滤的钛液泵入厢式压滤机进行循环过滤，一旦滤液的澄清度符合工艺要求，就停止循环而进行连续过滤。滤出的精钛液流入精钛液贮槽，精钛液再由泵送至浓缩工序。截留在滤布上的滤饼先用工艺水进行洗涤，洗涤后的滤饼用压缩空气吹干后从厢式压滤机上卸下，并用小车运去锅炉房掺烧。
2.4.3控制过滤工艺流程框图
钛液 工艺水洗水 压缩空气 木炭浆 木炭粉 厢式压滤机 精钛液贮槽 去浓缩高位槽 废渣运去锅炉掺烧 木炭浆配制槽 洗水去一洗液泵槽 图2.5 控制过滤工艺流程图
2.5浓缩
2.5.1浓缩的目的
钛液浓度直接影响水解速率的快慢，而水解速度又与水解产物的粒径分布密切相关，因此钛液浓度的高低将最终影响产品的颜料性能。为此需将精钛液进行浓缩以将钛液的浓度控制在一定的范围内，这样钛液在水解时可获得一定粒径及粒径分布的偏钛酸粒子。对于不同的水解工艺，钛液浓度不同。采用外加晶种水解工艺时，钛液的浓度一般控制在200~220g/l，而采用自生晶种法水解工艺时，则
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2 硫酸法钛白生产黑段工艺设计
一般要求控制在230~260g/l。
2.5.2浓缩工艺流程简述
精钛液经高位槽后，按一定的流速进入薄膜蒸发器后进行钛液的浓缩，浓缩达到工艺要求浓度时钛液经液封槽流入钛液调配槽。合格浓钛液送到水解工序钛液预热槽备用，不合格钛液回到钛液贮槽。
从薄膜蒸发器蒸发出来的二次蒸汽，经脱盐水预热器用脱盐水间接冷凝，未被冷凝的蒸汽和不凝性气体在混合冷凝器中用水喷淋冷凝后，冷凝液送入循环水槽，不凝性气体被水环真空泵抽出排空。
薄膜蒸发器使用一定时间，需排净钛液，用来自氢氟酸循环槽的氢氟酸对薄膜蒸发器进行洗涤。
2.5.3浓缩工艺流程框图
钛液液封槽 去水解工序预热槽 外购氢氟酸 氢氟酸循环槽 脱盐水 饱和 蒸汽 循环上水 脱盐水去水洗高位槽 排空 精钛液 钛液高位槽 薄 膜 蒸 发 器 脱盐水预热槽混合冷凝器水环真空泵 地沟 钛液调配槽 图2.6 浓缩工艺流程图
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3 物料及热量衡算
3 物料及热量衡算
本项目拟定使用的原辅料成份见下表：
表3.1 本项目拟使用钛渣的化学组份表：（以重量计%）
名 称 TiO2 TFe MgO SiO2 Ti3+ 组 份 ≥79 7.5 1.54 3.3 6.14 名 称 CaO V2O5 Al2O3 FeO 组 份 0.86 1.46 2.7 7.98 表3.2 本项目拟使用钛精矿的化学组分（以重量计%） 名称 TiO2 FeO Fe2O3 Mg0 SiO2 组分 47.16 34.72 5.70 5.26 2.96 名称 CaO MnO S CuO P2O5 组分 1.39 0.619 0.157 0.004 0.006 名称 V2O5 Cr CoO Al2O3 其它 组分 0.087 0.005 0.01 1.21 0.711
3.1物料衡算
计算依据：
总收率85% 年产量4万吨 工作日330天 平均日产40000/330/85%=142.6吨
3.1.1原矿粉碎
计算依据：矿品位：高钛渣含TiO279% 钛精矿含TiO247% 高钛渣︰钛精矿=7︰3日需磨矿:高钛渣（A）钛精矿（B），
0.79A＋0.47B﹦142.6 3A﹦7B
经计算得出需磨高钛渣143.83吨/天，需磨钛精矿61.73吨/天
3.1.2酸解
综合所选择得工艺技术条件，结合本次设计所选的原料，本次设计选用98%的硫酸按酸矿比钛矿︰硫酸（质量比，以98%计）﹦1︰1.68×98%﹦1︰1.65.根据工厂经验，酸解率为94%，那么酸解反应所需98%的硫酸的质量m﹦1.65×(143.83＋61.73) ﹦339.17吨/天由于在矿酸预混合放料后还要加5m3的洗涤酸，故总共需
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3 物料及热量衡算
加入98%的酸的质量为339.17＋5×1.84﹦348.37吨/天，总体积为348.37/1.84﹦189.33m3。
3.1.3沉降
根据工厂经验沉降出液率为75%左右，那么沉降出的钛液的体积为V﹦189.33×75%﹦142.00m3。
3.1.4压滤
根据工厂数据，压滤过程中有90%左右的钛液被过滤，则压滤过后的清钛液的体积V﹦142.00×90%﹦127.8m3
3.1.5浓缩
按要求规定浓缩前钛液的浓度为170g/l~190g/l，取中间平均数180g/l。浓缩后的钛液浓度为225g/l~235g/l，取中间平均数为230g/l。
根据TiO2守恒，可算出清钛液在浓缩前后减少的体积为V﹦142.6/(230－180) ﹦2.85m3，那么浓缩后的体积为V﹦127.8－2.85﹦124.95m3
3.2热量衡算 3.2.1钛矿粉碎
查得高钛渣得定压热容Cp﹦0.73KJ/Kg,钛精矿得定压热容Cp﹦0.70KJ/Kg,酸矿混合物得定压热容Cp﹦0.63KJ/Kg[12]。
按照钛白粉生产酸解岗位操作规程，磨后的矿粉的温度必须小于等于70℃，因为超过70℃在矿酸预混合事就会发生剧烈的反应，导致矿酸还没有进入酸解锅就发生难以控制的主反应，从而导致事故的发生，所以磨后的矿粉的温度必须小于等于70℃。以70℃计算，根据攀枝花的气候条件，得知攀枝花矿的温度一般为15℃。那么可以得出在磨矿后钛矿所具有的热量为：
△
Q﹦Cp·m·t﹦(0.7×61.73＋0.73×143.83) ×（70－15）
﹦8.15×106KJ
3.2.2酸矿预混合
按照钛白粉生产酸矿预混合岗位操作规程在此预混合过程中酸矿混合温度不能超过40℃，在此阶段由于是浓硫酸所以基本不与矿反应可以忽略此时产生的少量反应热，假设使酸矿混合物温度升高的热量来自磨矿阶段矿粉的热量那么酸矿混合物的温度为：
T﹦0＋1.04×107/（0.63×345.34×103＋0.63×205.56×103） ﹦30℃
通过计算达到规定酸矿混合物的温度不超过40℃的要求。
3.2.3酸解
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