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硫酸钛白粉生产中的黑段是指由钛铁矿(酸溶性高钛渣)加工成符合水解要求的钛液(TiOSO4)的所有工序组合。

黑段流程图如下:

工艺流程-黑段

原矿干燥与粉碎

硫酸法钛白粉的主要原材料是钛铁矿(或酸溶性高钛渣)和硫酸。采购的钛铁矿为几十目的黑色砂状物,并含有部分水分。入厂后钛铁矿须经风扫磨粉碎并利用粉碎产生的热量将矿粉干燥。

钛液制取

钛铁矿的化学组成是偏钛酸亚铁(FeTiO3),它是一种弱酸弱碱盐,能与强酸反应,并能进行得比较完全。硫酸分解钛铁矿的反应(酸解反应)一般认为主要是按下列反应式进行:

FeTiO3 + 2H2SO4 → TiOSO4 + FeSO4 + H2O

FeTiO3 + 2H2SO4 → TiOSO4 + FeSO4 + H2O 酸解工序的全过程是在空气搅拌状况下钛矿与浓硫酸在高温(温度在220℃以上)条件下进行反应形成多孔固相物,加水和部分水洗回收的废酸(20%浓度)进行浸取溶解,并将三价铁离子还原成二价铁离子后形成主要成分为TiOSO4、FeSO4和H2SO4的混合物液体(钛液)。

钛液精制

酸解工序的钛液与絮凝剂(一般为改性聚丙烯酰胺)混合后进入沉降池进行重力沉降,上部清钛液进入压滤机进行精细过滤除去固体体杂质。

沉降池底部为未反应的钛矿残渣(黑渣)通过隔膜压滤机进行高压过滤、水洗、压榨等过程后产生的钛液回收,剩下的黑渣输送至硫酸分厂进行灼烧无害化处理。

亚铁分离

精制后的钛液进入真空结晶器进行FeSO4结晶,同时通过真空过程将钛液进行浓缩,结晶后的钛液进入圆盘过滤机过滤,分离出FeSO4·7H2O(绿矾)。

硫酸亚铁一部分回用至硫酸分厂,掺烧后制成Fe2O3销售至水泥厂或钢铁厂使用。

钛液浓缩

由于钛白粉用途的不同,白段的水解工序对钛液的浓度要求也不一样,因此,为满足水解工序的需要,钛液需进行浓缩以达到不同的钛液浓度。为防止钛液提前水解,浓缩采用真空浓缩器在负压条件下进行。

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