二氧化鈦俗稱鈦白粉(TiO2),是一種重要的化工原料,它不但物理化學性能十分穩定,而且還有優(you) 良的光學、電學性能和卓越的顏料性能,是當前最佳的一種白色顏料,與(yu) 其他白色顏料比較有優(you) 越的白度、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性和化學穩定性特,別是沒有毒性,鈦白粉廣泛用於(yu) 塗料、塑料、橡膠、油墨、紙張、化纖、陶瓷、日化、醫藥、食品等行業(ye) 。
目前,二氧化鈦的工業(ye) 生產(chan) 方法主要有硫酸法和氯化法。氯化法以天然金紅石、人造金紅石或高鈦渣為(wei) 原料,經氯化、精製、氧化、表麵處理後製得成品,該工藝的特點是生產(chan) 流程短、連續化操作、單係列裝置規模大、“三廢”排放少,但生產(chan) 技術難度大。
氯化法鈦白粉生產(chan) 工藝流程
氯化法鈦白粉生產(chan) 流程主要分3部分:氯化、氧化和後處理工段。
氯化工段
金紅石礦或高鈦渣等富鈦料經粉磨後,與(yu) 一定比例的石油焦從(cong) 沸騰層上方加入沸騰爐,從(cong) 氧化工序返回的循環氯氣從(cong) 爐底加入,氯化反應在 925~1 010℃下連續進行,TiO2及鐵、矽、礬、鈣、鎂及其他金屬的氧化物被轉化成相應的氯化物,隨氣體(ti) 離開氯化爐。反應氣體(ti) 先經旋風分離器將未反應的固體(ti) 粉塵和不揮發的氯化物從(cong) 反應氣體(ti) 中分離出來,隨後,進行逐級冷卻、冷凝,先分離出亞(ya) 鐵的氯化物,再分離中沸點的氯化物三氯化鐵,然後,用冷四氯化鈦噴淋等辦法冷凝收集低沸點的四氯化鈦 (內(nei) 含四氯化矽和三氯氧礬等),經過濾除泥漿,得到粗四氯化鈦。粗四氯化鈦經除礬(一般用礦物油),再經蒸餾除去四氯化矽等低沸點雜質,得到相對高純度的精製四氯化鈦。
氧化工段
經蒸發預熱的精製四氯化鈦、經預熱的氧氣以及反應所必需的成核劑、晶型轉化促進劑等反應物加入氧化反應器。氧化反應引發溫度為(wei) 800 ℃以上,主反應一般在 1300~1 800 ℃進行。從(cong) 反應器出來的氣流(夾帶反應生成的二氧化鈦顆粒)用低溫的循環氯氣驟冷至 700 ℃以下,再經沿程管路冷卻至200℃, 逐級用旋風分離器和布袋收集器將二氧化鈦從(cong) 氯氣中分離出來, 二氧化鈦經脫氯處理後送後處理工序。
後處理階段
後處理工段由打漿、研磨、化學品製備、表麵處理、過濾洗滌、噴霧幹燥、微粉碎及成品包裝等主要工序組成。
(1)氧化工序來的 TiO2粉料進入打漿槽,分散劑、脫鹽水計量後分別加入打漿槽,打漿合格的漿液送研磨工序。
(2)打漿工序來的漿料進砂磨機進料槽再分散後,經砂磨機進料泵打入砂磨機,研磨成粒徑小於(yu) 1μm 的漿料 ,磨後漿料送入磨後貯槽 ,經料漿分級泵送至分級器分級,粗料返回砂磨機,細料自流至表麵處理罐。
(3)研磨工序來的漿料經計量後進入表麵處理罐,再計量加入化學品製備工序來的各種表麵處理劑,反應完成後送往過濾工序。
(4)表麵處理工序來的漿料用泵送入吸片槽,葉濾機在吸片槽內(nei) 真空吸濾,完成上片後,橋吊吊起葉濾機,放入充滿脫鹽水的水洗槽中進行漿料洗滌。洗滌合格後,橋吊吊起葉濾機在卸料槽中卸下漿料。
(5)噴霧幹燥工序來的粉料經氣流輸送係統送入汽粉前料倉(cang) ,料倉(cang) 下設置螺旋輸送機輸送粉料進入氣流粉碎機,在氣流粉碎機入口處,用移動泵向粉料中加入粉碎助劑,在氣流粉碎機內(nei) 用中壓過熱蒸汽作為(wei) 工質,粉碎粉料至平均粒徑約 0.3μm,出氣流粉碎機物流進蒸汽旋風分離粉料,出蒸汽旋風尾氣流進高溫袋濾器再分離出夾帶的 TiO2粉料,出高溫袋濾器氣流經噴水激冷後,進入洗滌器,洗滌後的冷凝水去洗滌水槽用於(yu) 水洗,出洗滌器的不凝性氣體(ti) 經汽液分離器,由排風機排入大氣。由蒸汽旋風收集的粉料由空氣風機鼓入空氣流態化,粉料被空氣冷卻,物流進入冷卻旋風分離出粉料,出冷卻旋風氣流進袋濾器再分離夾帶粉料,出袋濾器氣流由排風機排入大氣。由冷卻旋風、袋濾器收集的粉料進入成品包裝工序。
(7)微粉碎工序來的 TiO2成品進入螺旋輸送機,送入成品料倉(cang) ,可根據需要供 25 kg/袋包裝機或供1000 kg/袋包裝機使用。
鈦白粉的生產(chan) 成本
1噸鈦白粉的直接成本為(wei) 9012.624元,其中,原輔料成本為(wei) 7276.224元,公用工程成本為(wei) 1736.4 元;則10萬(wan) t/a 鈦白粉全年製造成本為(wei) 90126.24萬(wan) 元,外購原輔料72762.24萬(wan) 元,公用工程17364萬(wan) 元。
單位鈦白粉產(chan) 品的完全成本為(wei) 12511.94 元/t,則10萬(wan) t/a 氯化法鈦白粉項目年淨利潤為(wei) :( 220 530.55/1.17-125 119.455)×(1-25%)=47 526.15(萬(wan) 元)。