通过沉降除掉绝大部分不溶性残渣的钛液中，含有很多的可溶性铁盐——硫酸亚铁。钛液净化的第二步是通过结晶的办法，把钛液中可溶性的铁盐以FeSO4·7H2O的方式结晶出来。     从结晶学的原理来讲，无论是从蒸气、溶液或熔融物中分出固体结晶的决定性要素是它的过饱满度和过冷度，温度越低过饱满度越大，晶体成长的速率越快。在硫酸法钛出产中，钛液的结晶一般是把溶液冷却或蒸腾使溶液中的溶质溶解度到达过饱满后分出溶质的结晶(硫酸亚铁)。首要办法能够分为两类：一类是去除一部分溶剂的办法，使其到达过饱满而分出结晶，如蒸腾或真空结晶；另一类是不去除溶剂的办法，运用不同温度下溶质在溶剂中的溶解度差异，通过下降温度来下降溶解度的办法，使其到达过饱满而分出溶质的晶体。表1为TiO2浓度为120g/L;有用酸240g/L的钛液里边的硫酸亚铁在不同温度下的溶解度。 表1                    硫酸亚铁在钛淮中的溶解度温度/℃-6-20510152030FeSO4/(g/L)38597995117130190240     硫酸法的出产与氯化法不同，它不需求把钛液中的硫酸亚铁悉数除掉，依据不同的水解工艺要求，需求保存一部分硫酸亚铁在钛液中，工业出产中通过操控铁钛比来操控结晶时分出硫酸亚铁的数量。铁钛比的凹凸对水解产品偏钛酸的粒子巨细有必定的影响，依据不同的水解工艺要求铁钛比一般操控在0.18~0.37之间。      (1)不去除溶剂的结晶办法     这种办法首要有天然冷却结晶和冷冻结晶。天然结晶是使钛液天然冷却(或水冷)到室温(15~20℃)，此刻硫酸亚铁会沿器壁或罐底结晶出大块晶体，这种办法尽管简略但耗时太长(约3~4d)、结晶功率低、结晶后的钛液中仍含有40~60g/L的硫酸亚铁(以Fe2+计)，若在夏日钛液中的硫酸亚铁含量会更高。这种办法的结晶功率取决于结晶面积，前期人们为了添加结晶面积，在结晶槽内放置一些铅条使硫酸亚铁晶体依此分出，这种陈旧的办法现在工业出产中已术选用。     工业出产中首要选用冷冻结晶的办法，冷冻结晶是运用冷冻剂(冷冻水或氯化钙盐水)来下降温度，带走热量使硫酸亚铁到达过饱满后分出。这种办法功率高、时间短，结晶作用首要取决于换热面积、冷冻剂的温度、拌和和热交换器(冷冻盘管)原料的热传导率等。     冷冻结晶一般在冷冻罐内进行，冷冻剂通过设置在冷冻罐内的盘管(铅、铜或钛管)中循环，钛液在拌和下与盘管进行热交换使温度不断下降。冷冻功率不只仅取决于冷冻剂的温度和盘管的热交换面积,还与冷冻速率有关，冷冻速度太快硫酸亚铁会很快地聚积在盘管的表面然后下降了传热作用。一般先把沉积罐来的钛液(50℃左右) 用自来水冷却至室温，然后再用冷冻水或氯化钙盐水持续冷冻至工艺需求的温度，这样能够削减盘管上面的硫酸亚铁晶体聚积，既使结壁的晶体也较酥松简略除掉，并且能够节省冷冻能耗。工业出产中一般在冷冻罐内设置两组盘管，一组通水、一组通冷冻剂，或通过阀门来切换，国外曾有如图1所示的那样把数台冷冻罐串联起来，第一台冷冻罐内的盘管用自来水冷却，第二台用冷冻后的钛液来冷却，第三台才运用冷冻水或冷冻氯化钙盐水冷却。在每次结晶操作前都应用水把盘管表面的结晶硫酸亚铁冲刷掉以进步传热作用。       冷冻罐内的拌和也很重要，拌和能够促进晶体生成，拌和的快慢不只影响传热作用，并且也影响结晶后的晶体巨细、结壁程度。拌和慢晶体简略结壁，乃至很多分出的晶领会沉底，使放料很困难；拌和太快硫酸亚铁结晶颗粒太细，给后边的硫酸亚铁别离带来困难。工业出产中拌和速度一般操控在60转/min左右，拌和桨一般选用锚式或框式。[next]     (2)去除一部分溶剂的结晶办法     该办法首要在常压下靠蒸腾作用来去除叫部分溶剂，使浓度进步然后下降溶质在溶剂中的溶解度，又称蒸腾结晶。蒸腾结晶是在等温下进行的，通过蒸腾使溶液浓缩而到达饱满后使晶体分出，这种办法适用于某些在不同温度下溶解度改变很小的盐类(如氯化钠)结晶。另一种办法是在真空下进行，通过真空蒸腾去除一部分溶剂的一起，温度也随之下降，就水溶液而言每下降温度1度，液体的浓度可削减0.2%，这样能够进一步促进晶体的分出，钛液的结晶多选用此种办法。     真空结晶又称绝热蒸腾结晶，它首要靠在真空状况下使溶液的沸点下降来进行落发，因为真空压力低于液体的蒸气压使液体欢腾，部分溶液被蒸腾而得到浓缩，一起下降了溶质的溶解度，别的，因为蒸腾时的汽化潜热要吸收很多的热能，使溶液敏捷冷却直至过饱满而分出结晶。因此它比直接冷冻结晶取得的结晶要多，该法能够空地操作，也能够接连操作，国外大型硫酸法钛工厂选用此法较多。     该法的长处:a.结晶器结构简略，出产能力大、设备占地面积小、整体均匀造价低；b.蒸腾与冷却一起进行，结晶功率高;c.溶液绝热燕发冷却，不需求热交换所需求的传热面积，硫酸亚铁结壁规象也较少；d.结晶后的钛液浓度高，温度也较高，可减轻后道浓缩工序的担负;e.与冷冻结晶比较归纳能耗低，出产费用低价。     缺陷:操作操控较杂乱，有时硫酸亚铁结晶颗粒太细影响过滤操作，耗用蒸汽和冷却水较多.    真空结晶器能够是单台设备空地操作，也能够把数台单台设备串联起来接连操作(图2)。比较抱负的是在1台卧式蒸腾结晶器内，分隔成数室进行接连真空结晶。        图2中的办法是以蒸汽为动力，通过蒸汽喷射泵使其由静压能转化为动能而发生真空，在真空的作用下铁液顺次通过3台不同温度(37℃、25℃、15℃)的结晶器，使硫酸亚铁接连结晶分出。[next]     图3为接连真空结晶器的操作，该办法的特点是在同一台真空结晶器中进行多级结晶，通过添加级数和添加溶液在结晶器中的停留时间来操控晶体的成长，使晶体成长在亚安稳状况范围内以避免临界过饱满而分出细晶体。        多级真空结晶的另一个长处是结晶的级数越多，蒸汽喷射器的压缩比能够越小，这样能够节省蒸汽、部分蒸汽可用于预热母液。表2是一台6级真空结晶器的参阅操作数据。 表2                              真空结晶器各室中的温度和流量室号  参数123456温度/℃34～3630～3228～3023～2519～2115～17进料量/(m3/h)8.587.576.56出料量/(m3/h)7.857.46.96.56.05.5     (3)硫酸亚铁的分     离硫酸亚铁别离归于固液别离领域。固液别离操作简直贯穿整个硫酸法钛出产的进程如：钛铁矿损坏时的粉尘收回——气固别离；钛液的沉降——固液别离；钛液的过滤——固液别离；偏钛酸水洗——液固别离以及表面处理时的粒子分级等。因此挑选适合的过滤与别离设备，对硫酸法钛出产是十分重要的。     通过结晶后钛液中的硫酸亚铁以FeSO4·7H2O的方式存在，结晶颗粒较粗能够选用真空极滤或离心别离的办法来完成。     a.真空吸滤这是一种陈旧、简略的办法至今仍有许多中小型硫酸法钛厂在运用。真空吸滤器又称亚铁抽滤池或亚铁别离池，一般呈长方形，分上下两层，上层敞口常压，基层为负压室，中间用格栅分隔并铺以滤布。待别离的物料从上部参加，基层抽真空，滤液通过滤布流入下室，硫酸亚铁结晶保存在别离池的上部。该设备选材简略，能够用钢衬橡胶、钢衬玻璃钢、硬PVC及耐酸混凝土等，没有运动部件、制作便利、出资省、修理量少、操作直观、一次性处理量很大、空地操作人工卸料，滤布能够运用聚醋纤维、聚纤维、羊毛毡等，没有离心机别离时酸雾和亚铁粉尘对环境的污染。缺陷：设备占地面积大、劳动强度高、真空能耗大、物料和真空散布不均、耗用洗刷水多，很多小度水要回来运用。[next]     b.离心别离，离心别离除三足式离心机外，一般都是接连操作、主动化程度高、劳动强度低、设备占地面积小、能耗省，因为离心力大硫酸亚铁含湿量低、洗刷用水少，没有真空吸滤时所发生的很多小度水。缺陷是：设备造价高、结构杂乱修理保养费用高，某些原料的滤网耐腐蚀功能差，有少数细硫酸亚铁穿滤。现代大型工厂多选用离心法，常用的离心别离机有如下几种。       锥兰式离心机(图4)又称WI型立式离心卸料离心机或离心力卸料离心机。该机适合别离固相颗粒≥0.25mm的悬浮液，结构简略没有杂乱的主动操作组织，修理便利、接连操作、处理量大、报价便宜。缺陷是离心机转古的锥角视点和转速不行调理，因此只能适用于某一类型特定情况下的物料。整机最单薄的结构是筛网，离心时硫酸亚铁晶体延筛网上移出料，在与金属筛网冲突时不只会磨损筛网，并且会损坏晶体发生很多细颗粒混入别离后的钛液中，使下一道操控过滤变得好不容易，有时不得不进行二次别离来除掉细颗粒。        卧式活塞式离心机(图5)该机在对固相物别离的一起能够进行比较充沛的洗刷，产值大接连操作，滤渣层的厚度及卸料速度都能够调整，对晶体的磨损程度比锥兰式离心机小，适合于别离固相颗粒≥0.25mm的悬浮液。该机的缺陷是对悬浮液的浓度改变很灵敏，要求固含量≥30%，最好40%~60%，因此运用该机前要先通过增稠器，上部清液直接溢流与过滤后的滤液混合在一起送走，底部浓度比较高且浓度较稳定的悬浮液进入该机别离，此外该机结构杂乱、修理费事、活塞推料部分的筛网较易磨损。该机尽管接连进料，但卸料是靠活塞一股一股地推出，因此又称脉动式离心机，推料次数一般20~120次/min。假如要求滤渣洗刷作用好、湿含量低，依据该机结构原理有必要加长转古，延伸物料的停留时间，但这样会给卸料带来困难，为此后来又规划了多级活塞卸料离心机。[next]     水平圆盘式过滤机(图6)该机实际上归于一种接连真空过滤设备，适用于固相浓度较大(固含量20%)、固液比重差异较大、沉降速度快的悬浮液(在悬浮液特性中归于A类的悬浮液，即固相物可在较短时间内构成滤饼的物料)，在圆形过滤盘下，分为若干个真空滤室，因此能够一边过滤一边洗刷一边抽干，乃至能够把洗刷水、滤液彼此套用接连屡次逆流洗刷，能够用较少的洗刷液取得较好的洗刷作用，滤布再生也比较便利，不存在离心机对结晶体的磨损问题，卸料平稳。缺陷是设备占地面积大、水平装置精度要求高、各真空室中的分配头衔接杂乱、原料要求高、亚铁中的湿含量比卧式活塞卸料式离心机稍高。可是因为它低速工作比较安稳，易损件少也不存在亚铁磨损穿滤的问题。以上3种离心机中后2种在钛行业界运用的较多。    通过滤或离心别离后的硫酸亚铁表面和空地中含有少数钛液，有必要用水洗刷收回，不然不只影响二氧化钛的收率，并且会下降硫酸亚铁的质量。在选用亚铁别离池别离硫酸亚铁时，因为别离池中亚铁料层很厚，有必要要用很多的水洗刷才行，因此会发生大旱低浓度(TiO2含量较低)的小度水。为了节省用水避免下降钛液的浓度、添加浓缩担负、削减小度水量、避免部分水解，一般把第2次冲刷亚铁收回的水(小度水)用于第1次洗刷，因为硫酸亚铁在水中的溶解度比在钛液和硫酸中高，这样还能够下降亚铁在水洗时的复溶程度。     为了避免硫酸亚铁在洗刷时复溶过多引起铁钛比升高，洗刷水的温度也不能太高，夏日最好运用冷水。在运用离心机别离亚铁时，因为亚铁在转古壁上的料层很薄，只需少数水洗刷即可到达较好的作用，并且离心和洗刷根本同步进行，这也是选用离心机别离比运用真空吸滤池的首要长处之一。     别离硫酸亚铁后的钛液不只粘度、密度都有所下降，并且因为硫酸亚铁中的7个结晶水带走了钛液中的部分水分，使钛液的浓度进步30g/L左右、有用酸增高80g/L左右、体积也相应削减17%~20%.