课程设计氯化法生产钛白粉工艺流程设计

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1、攀枝花学院本科课程设计氯化法生产钛白粉工艺流程设计学生姓名：蒲维学生学号：3045院（系）：材料工程学院年级专业：2020级冶金工程指导教师：刘松利助理指导教师：2021 年 6 月 11 H攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目氯化法生产钛白粉工艺流程设计1、课程设计的目的使学生融会贯通相关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识分析问题和 解决问题的能力，从而加深对所学理论知识的理解、掌握与应用。本课题是为了使学生 了解氯化法制备钛口粉的上艺流程。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）1）了解制备钛白粉工艺的种类2）氯化法制备钛白粉的制备工艺设计3）钛白粉应用前景3

2、、主要参考文献11龚家竹钛白粉生产工艺技术进展无机盐工业-2003年6期2杨绍利，刘国钦，陈厚生.锐钛材料.北京：冶金工业出版社，：216-2384、课程设计工作进度计划第十二周：对给定题H进行分析，查阅相关文献资料，做好原始记录.第十三周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，进行课程设计答辩，提交设计 说明书。指导教师（签字）日期年月曰教研室意见：年月曰学生（签字）：接受任务时间:年月曰氯化法是将金红石或高钛熔渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生产精四氯化钛，精 镭、除帆后，进行高温氧化，分级、表面处置，再通过滤、水洗、干燥、粉碎取得产品。 氯化法只能生产金红石型产品。氯化法优势是流程短，生产

3、能力易扩大，持续自动化程度 高，能耗相对低，“三废”少，能取得优质产品。缺点是投资大，设备结构复杂，对材料 要求高，要耐高温、耐侵蚀，装置难以维修，研究开发难度大。本文一方面介绍了氯化法 生产钛口粉在国内外的生产概况。另一方面，从氯化钛白生产的生产工艺线路、工业三废 处置和后处置技术设备等三方面详细的论述了氯化钛口生产工艺的整个流程。关键字生产现状，生产工艺线路，废气处置，后处置设备摘要I1 绪论12 设计原理2氮化法钛白粉生产工艺流程图 3其它废水处置7氯化钛白生产工艺其它废水要紧来源于氯化尾气产生的稀碱液和后处置产生的中性废 水，上述废水集中后，调剂pH值，送工厂界区外曲区废水处宜中心集中

4、处宜。71绪论现今世界钛口产业的潮流是氯化法钛白不断进展，硫酸法钛口慢慢萎缩淘汰。同世 界先进水平相较，我国钛白行业仍是规模小、产量低、本钱高、产品质量不稳固、环境 污染严峻的硫酸法钛白一统天下。面对全世界产业界的兼并重组、猛烈的市场竞争和我 国加入WTO,民族钛口工业正面临着日趋严峻的挑战。只有 对国内钛白行业大力推动技 术进步，提高钛口生产技术水平，提高产品的档次及科技含量，扩大高级型钛口的产能， 才能减缓国内市场高级金红石型钛白供给紧张局面，提高与入口产品的竞争能力，扩大 我国钛白工业的生存空间。关于硫酸 法钛白生产而言，氯化法具有工艺流程短、操作易 实现持续自动化、“三废”排放少、更易

5、取得高质量金红石型钛口等优势，而慢慢占据 了全世界钛口行业的主 导地位。山于环保法规的日趋强化和用户对产品质量要求的日趋 提高，氯化法在 钛口生产中已占有明显的优势。可是，氯化法钛口生产技术难度大，关 键设备结构复杂，要求采纳耐高温耐侵蚀抗氧化的特殊材料，研究开发形成商业化生产 需巨额投资，因此，氯化法钛口生产技术至今仍被国外少数儿家公司所垄断。我国氯化 法钛口的开发研究始于六十年代，至八十年代，别离建设了中试装置和千吨级的工业性 实验装置，尽管在开发研究进程中取得了很多进步，但距大规模工业化生产的要求尚有 较大差距。八十年代末，锦州铁合金（集团）公司面对国外技术的垄断和封锁，采纳咨 询方式从

6、美国引进了氯化法钛白生产技术和关键设备，并于1994年建成了我国第一套 也是口前唯一一套万吨/年氯化法钛白生产装置，经多次的技术攻关，口前此套装置已经 实现正常运行，达到设计产能，专门是氯化钛白的核心部份一氧化炉能够实现20余天 的持续运行，产品质量亦稳步提升。锦州氯化钛白生产线的成功达产，标志着我国已经 慢慢攻克氯化钛白生产技术，具有在此基础上进一步建设、形成真正有市场竞争能力产 也生长线的条件。2设计原理钛白粉是U前最正确的、无可替代的口色无机化工颜料。由于工业化国家与进展中 国家的差距，钛口粉的要紧生产商均集中在欧美等发达国家和地域，近80%的生产能力 和市场占有量为不到10家的生产商所

7、垄断（杜邦、美利联、科美 基、亨兹曼、克洛朗 斯、石原、克米娜、撒其宾），氯化法法制备钛白粉是其大多数采纳的最重要的制备方 式。本文通过度析并搜集相关资料得出了比较经常使用的氯化法法制备钛口粉流程。钛 口粉制造工艺要紧有两种：即硫酸法与氯化法。山于氯化法钛白生产进程是持续地、全 自动化的生产进程，采纳此法生产出来的钛口相较硫酸法质量更好，光学、化学性能更 佳。生产本钱相对硫酸法低，较少的三废排放，可实现大体无害，减少环境问题。操作 及生产人员数量较少，工艺线路较短，生产厂房相对少，设备数量也相对少。氯化法要紧化学反映：氯化反映：金红石氯化： TiOi + 2C + Ch = 2CO + TiC

8、h钛精矿氯化：2FeTiO3 + 6C+7Cb= 2FeCh + 2TiCh + 6CO氧化反映：TiCk + O2=TiO2 + 2C123生产工艺线路氯化法生产二氧化钛由三个要紧部份组成：氯化、氧化和后处置，分为以下 儿个步骤：1）原料预备；2）沸腾氯化；3）固体杂质除去；4）粗四氯化钛的冷凝；5）氯化尾气处置；6）四氯化钛的精制；7）氧化；8）二氧化钛表面 处置；9）过滤和干燥；10）汽流粉碎；11）产品包装。氯化法钛白粉生产工艺流程图原料预备要紧的原料有石油焦和富钛料（如天然金红石、人造金红石、高钛渣，该文章以 高钛渣为例）。石油焦和高钛渣的寄存必需防潮，沸腾氯化炉对原料的含湿量有特殊

9、要 求，原料中的含H物质会和氯气反映生成盐酸。高钛渣一样不需要干燥，而石油焦需 要进行干燥。沸腾氯化本时期通太高钛渣的沸腾氯化取得四氯化钛拓温烟气。来自原料预备匚序受料斗混 合后的高钛渣和石油焦原料通过FK泵进入氯化炉，氯气从氯化炉底部进入。氯化炉产 生的四氯化钛烟气通过氯化炉顶部的冷却烟道进入后续工序。固体杂质去除本时期要紧通过冷却除去四氯化钛烟气中的固体杂质，并加入碱液除去烟气中的三 氯化铝。粗四氯化钛的冷凝四氯化钛烟气在冷凝系统中冷凝，成为液态的四氯化钛。冷凝的四氯化钛称为粗四 氯化钛。未被冷凝的气体包括但不限于一氧化碳、二氧化碳、氮气、盐酸和氯气和很微 量的氯化物。氯化尾气处置本时期利

10、用稀酸和碱液来洗涤尾气，除去尾气中的盐酸和氯气等有害成份。氯化钛精制本工序是采纳脂肪酸对粗四氯化钛进行除饥处置取得精制四氯化钛。氧化本时期完成精四氯化钛氧化反映生产二氧化钛初品。氧化是一个将数个操作集中在 一路的持续反映进程的密闭系统，但与氯化炉之间有以下联系：1）若是氯化炉不能生产， 氧化反映器就停止；2）若是氧化反映器不能生产，氯化炉可继续生产。表面处置本时期对二氧化钛进行无机包膜，提高最终产品的颜料性能。包膜有持续包膜和间 歇包膜两种方式，本工艺采纳间歇包膜。表面处置完的二氧化钛进入过滤和水洗工序。过滤和洗涤过滤和洗涤是采纳水洗除去包膜后浆料中的可溶性盐。U前普遍利用的过滤和水洗 设备有

11、隔膜压滤机和转鼓式过滤器，各有优缺点。转鼓过滤机山于利用和维修方便，建 议采纳4套共8个转鼓式过滤器。干燥本时期对洗涤后的钛白浆料进行干燥，保证钛白产品水分小于。粉碎本时期对干燥后的钛白颗粒进行超微粉碎，提高产品的颜料性能。钛口产品的粉碎 在气流粉碎机中完成。二氧化钛从4台给料斗别离进入4台汽粉进料器再通过蒸汽输送 别离进入4台汽粉机。汽粉机是一个很强的喷射粉碎装置。过热蒸汽()通过喷嘴进入 汽粉机的磨腔产生超声速的冲击波，从而在粉化室产生涡流 对二氧化钛进行粉碎。有的 二氧化钛产品品种需要有机包膜，有机添加剂的加入也是在汽粉机的入口完成的。汽粉 机的出口在上端，能够调整出口高度来对出口产品的

12、粒度进行微调。从汽粉机出来二氧化钛别离排到4台袋式过滤器进行分离，产生的气体利用冷凝器 搜集，冷凝器是一个直接喷淋装置，利用冷凝循环水来喷淋气体中的蒸汽，喷淋产生的冷 凝水利用换热器进行冷却，并通过循环泵作循环喷淋用。从冷凝器出来的气体经气液分 离器除去液滴后，经真空泵(P-953A D)排入大气。产品包装本时期利用包装机完成二氧化钛产品的包装。从汽粉系统过来的二氧化钛通过两台 双向阀别离输送到两台包装前料仓中。包装前料仓底部带有活底，二氧化钛通过旋转下 料阀别离进入2台产品包装机。二氧化钛产品称重后以每袋25血 的标准装袋后送到产 品仓库。产品包装系统由高精度半自动包装机、自动码垛机、自动塑

13、封机、运输装置等 设备组成，工作流程是人工套袋，采纳25煌阀口袋，自动灌装，自动计量，自动码垛， 自动塑封，称量精度葛包装系统同时具有单包下线功能。依照用户要求，二氧化钛产品 也能够进行其它规格的包装，如吨包装。4三废处置氯化钛白三废包括废气、废水、废渣，通过必要的处置后，达到环保要求，描述 如下：废气排放及处置氯化尾气是利用高钛渣生产粗四氯化钛，通过去除固体杂质、冷凝回收四氯化钛后 产生尾气，要紧含二氧化碳、一氧化碳、氮气和少量盐酸、四氯化钛、四氯化硅、氯气 等，尾气经FD旋风分离器初步酸洗后，进入酸洗塔进行酸洗，再进入碱洗塔碱洗后达 标排放。氯化工序显现紧急事故及开停车时产生大量的氯气、盐

14、酸、四氯化钛等气体，可增大 碱液泵的液碱流量而将氯气、盐酸、四氯化钛等气体淋洗达标排放。氧化系统正常生产时产生的少量尾气进入氯化尾气工序处置。发生紧急事故及开停 车时，氧化尾气要紧含氯气、氮气、氧气、盐酸、二氧化碳、四氯化钛等也进入氯化尾 气处置工序进行处置，现在要加大酸、碱用量，达标后排放。酸性废水和废渣处置氯化法钛口废水要紧来自氯化含三氯化铁废水，废渣要紧来自氯化工序产生的金属 氯化物和部份没有反映的矿粉、石油焦和石英等。废水、废渣的处置有以下二种处置方 案：固化处置来自氯化工序排渣罐和冷却罐的三氯化铁及其它金属氯化物的浆料搜集到搅拌罐中， 向搅拌罐中加入水泥进行搅拌，再用输送泵将搅拌罐中

15、的固液混合物 送到固化养生场进 行固化处置后送到渣场堆放，固化渣经适当处置后可用于建筑材料。三氯化铁回下班艺来自氯化工序排渣罐和冷却罐的含有三氯化铁的金属氯化物溶液用泵送到缓冲池， 通过缓冲池搜集到的溶液用输送泵输送到浓缩池，进行浓缩，三氯化铁 溶液通过自然浓 缩后，浓度提高到38%,作为水处置剂外售，三氯化铁中的固体杂质沉积到浓缩池底部， 按期清理，送渣场堆放。其它废水处置氯化钛白生产工艺其它废水要紧来源于氯化尾气产生的稀碱液和后处置产生的中 性废水，上述废水集中后，调剂PH值，送工厂界区外园区废水处置中心集中处置。5后处置工艺及设备研磨由氧化工序制得的二氧化钛粗品浆料中的二氧化钛粒子是以原

16、级粒子、聚集粒 子、附聚粒子、絮凝粒子的形式存在，因此在通过浆料分散后，还必需通过研磨、分级 操作来取得符合无机表面处置（即包膜）要求的二氧化钛粒径与粒径散布。在燃烧器 （氧化炉）形成基料的进程中会产生结块。砂磨工序的U的是通过砂磨机进行湿法研 磨，加入分散剂分级，最终把颜料研磨到要求粒径。湿磨对浆料的浓度、温度、黏度、KL、分散状态和装珠量都有必然的要求。氯化 法钛白湿磨生产中采纳的密闭立式砂磨机对其排料的温度也有严格的操纵要求。砂磨机 容易显现的问题是砂子上浮堵住顶筛的孔，造成出料困难，以致阻碍研磨的质量。因此 砂磨机的研磨成效将直接阻碍二氧化钛无机表面处置的成效，从而阻碍二氧化钛产品的

17、耐候性和化学稳固性。湿法分级湿法分级是对浆料中二氧化钛粒子研磨成效的把关环节，要紧通过离心式分级器 中的水力旋流器分离浆料中的粗细颗粒，并将分离出来的大颗粒聚集返回，从头研磨， 同时除去被磨碎的细砂等机械杂质，进一步确保取得符合工艺要求的粒径和粒径散布狭 小的二氧化钛粉体。实践证明，分级对钛口粉的消色力等应用性能有着重要的阻碍。无机表面处置包膜无机表面处置包膜进程实质上是运用了溶胶一凝胶理论，表面处置时通过沉淀或 吸附，在二氧化钛粒子表面包上一层或多层无机水合氧化物，堵塞晶格缺点，提高二氧 化钛颜料的耐侯性和化学稳固性。无机表面处置剂通常有三氧化二铝、二氧化硅、二氧 化箔等。无机包膜的要紧设备

18、是恒温水浴锅，一样都是不锈钢内胆，水温操纵十分精 准，通常在土。C以下。无机表面处置最理想的状态是将包膜剂包在每一个原级粒子的表面，而湿磨是除 去二氧化钛浆料中聚集粒子、聚粒子等大颗粒最有效的超微粉碎手腕。水洗、过滤 与干燥时期无机表面处置后的二氧化钛浆料通过滤、洗涤和干燥后，二氧化钛粒子之间存在 着絮凝、附聚等现象，致使二氧化钛的吸油量高，研磨分散性差，颜料体积浓度低，消色力、遮盖力、光泽等物性指标差，因此必需通过二次超微粉碎，即采纳 气流粉碎机进行解聚，利用高速气流或过热蒸气的能量，使颗粒彼此冲击、碰 撞、摩擦，将絮凝、附聚的大颗粒粉碎，有效地确保了二氧化钛产品的粒径和均 匀、狭小的粒径散

19、布，使二氧化钛粒子表面滑腻，颗粒形态规整，保证了二氧化 钛产品的消色力、吸油量、分散性、光泽、抗老化性等颜料性能。有机包膜与包装钛白后处置的微粉碎大体都采纳气流粉碎机，产品细度通常可达lum、5u皿,在此进 程中同时进行有机包膜，微粉碎以后的钛白产品即可包装出厂。有机表面处置剂能够有效改善钛白在溶剂中的表面能、表面润湿性、电性和分散性 能等，要紧有偶联剂、高级脂肪酸、不饱和有机酸及有机硅等，最近儿年利用性能比较 好的是有机硅表面处置剂，生产厂家要紧有成都道奇威实业、美国道康宇公司，国内也 有生产有机硅的厂家，如广州亿克有机硅。在我国钛口工业40连年的进展进程中，经历了自行开发、进展和完善时期：

20、引进 国外技术和要紧设备时期；在消化吸收国外技术基础上，进行设备国产化和拥有自主知 识产权建成15 20kt / d金红石型钛口粉装置三个时期。当前咱们要 考虑的是钛口工业 如何与国际接轨，要以重组联合、做大做强为指导思想，扩大生产规模，正确选择工艺 线路和设备，加速产品结构调整，注重国内急需的金红石钛白粉等产品的生产，使咱们 钛口工业充满勃勃生机并非断向前进展。氯化法钛白具有强有力的竞争能力，有其优越 性和完善性。随着国内的3家氯化法钛白陆续上马，氯化法钛白大量依托入口的局面专 门快便会终止。后处置通过砂磨、包膜、过滤、干燥、汽粉、贮存、包装儿个环节，不 仅实现对二氧化钛产品的性能改善，同时实现了对其粒径和均匀、狭小的粒径散布的操 纵。参考文献1龚家竹钛白粉生产工艺技术进展无机盐工业2003年6期2杨绍利，刘国钦，陈厚生.帆钛材料北京：冶金工业出版社，：216-238