一、颜料用钛的光学功能首要是取决于颗粒特性和表面性质    颜料用钛首要的光学功能是在于它被涣散在介质中和涂在表面上（作涂料）时的不透明性。与不透明性在不同程度上互相相关的重要光学功能是亮度、白度、色相、消色力和遮盖力。钛的不透明性很大程度上取决于它对光的折射率和颗粒特性。颗粒特性包含粒度、粒度散布和颗粒形状。别的，钛在各种介质中的涣散才干也是很重要的要素。因为在大多数状况下，颜料的光学功能能否充沛显现出来，还取决于钛的涣散性怎么，而涣散性往往又和颗粒特性及表面性质亲近相关。    二、钛的颗粒特性对颜料功能的影响    颗粒特性对颜料功能的影响有以下三方面。    1.颗粒粒度对颜料功能的影响    关于必定波长的人射光，当颜料颗粒巨细为半波长时，对光的散射率最高，也就是不透明度最高。可见光的波长为0.4-0.7μm，故理论上颜料颗粒的最佳粒径为0.2-0.35μm。若颗粒度过小，则发作光的衍射，导致不透明度下降。且颜料功能与散射系数联系甚大。当散射系数在粒径为0. 2μm时为最高，这时颜料的消色力和遮盖力最优，白度和光泽都最好。但各种颜料功能之间有时互相对立，如粒径变小时，耐候性就相应下降，因而关于一些耐候性要求高的颜料，粒径应该恰当大一些。    2.粒度散布对颜料功能的影响    颜料功能优秀的钛，其颗粒的粒度散布宽度应尽或许狭隘，即颗粒粒径在0.2-0.3μm之间的要占绝大多数，而0.lμm以下和0.37μm以上者简直不存在。    3.颗粒形状对颜料功能的影响    颜料的颗粒形状对光散射也有影响，一般粒子为圆形时，散射率最高，对油滑规整的颗粒，其颜料功能最优。要尽或许避免角状颗粒，因其不只光学功能差，并且堆积在一一起，空间体积大，相应的吸油量高。    三、钛需求破坏的原因及破坏的办法    经锻烧的钛大都是粒子的聚结物，需进行破坏才干使粒度到达颜料标准的要求，然后取得尽或许高的不透明度及其他颜料功能。    颜料钛对颗粒巨细和粒度散布有严厉的要求，因而挑选适宜的破坏设备和工艺流程是很必要的。破坏钛的办法可分为湿式破坏和干式破坏。湿式破坏如湿法球磨及砂磨，均在介质水中进行；干式破坏有雷蒙磨、锤磨、离心磨（全能磨）、流能磨（气流破坏机）等。破坏可选用单一的研磨设备，也可选用由两种或两种以上研磨设备组合运用，如将锻烧物先经雷蒙磨研磨后，再经气流破坏，也可用同一种设备进行屡次破坏，如二次气流破坏。破坏工艺流程的挑选首要取决于钛种类的需求。出产非颜料型产品，如电焊条、冶金、珐琅、电容器级钛时，不强调单个颗粒的粒度，只需求320目筛余物不超越必定规模即可，锻烧物只经过一次干式破坏，如离心磨或雷蒙磨，即可符合要求，有些锐钛型颜料钛也只经过一次干式破坏。    四、离心式破坏机磨粉的原理、影响磨粉作用的要素及取得抱负细度的办法    离心式破坏机的磨粉是借助于物料在破坏机内高速旋转时的离心力的碰击作用，是将固体物料内部的凝聚力战胜而割裂的操作。大块物料割裂成小块物料的操作称为破碎，小块物料变成细粉的操作称为破坏。    在离心式破坏机破坏锻烧物的进程中，物料在机内的碰击办法有三种：一是锻烧品颗粒与机壳的碰击；二是锻烧品颗粒与刀具的碰击；三是锻烧品颗粒之间的碰击，曾经两种碰击办法为主。磨粉的细度就取决于这些碰击的程度。碰击的时机越多，钛的细度越细，离心式破坏机内物料碰击时机的多少是由物料在机内逗留的时刻和物料取得的离心力两个要素决议的。刀具与机壳的距离小，进风量小，物料逗留时刻长，破坏机主机电机的功率大，物料取得的离心力就大。出产中只需操控较小的距离，适宜的进风量和加料量，就能取得较抱负的细度。[next]    五、雷蒙磨破坏的工艺流程    雷蒙磨又称环辊磨，钛工业都用摆轮式环辊磨。雷蒙磨可用来破坏非颜料型钛产品，也可用在颜料钛的一次性破坏和初级破坏上。雷蒙磨破坏钛工艺流程如图1所示。锻烧物从贮料斗接加人雷蒙磨的机体内，此机有竖轴，在轴顶穿插的十字横梁上有自在下悬且附有悬辊的2-6个摆，悬辊除自转外，还随摆一同绕竖轴旋转。竖轴翻滚时，离心力使悬辊紧贴于停止的环形衬垫上。物料在悬辊与衬垫之间经过。大块及未被破坏的物料坠于机底，并被轮子从头将其投掷于翻滚很快的悬辊前的衬环面上，已被破坏的物料为空气流携出，在上部离析器中别离出粗颗粒回来研磨区从头研磨，磨细的钛随气流进人旋风别离器内，别离出的钛自下部星形下料器卸出，制品细度可由调理吹人空气量的巨细来操控，空气经过鼓风机从头回来雷蒙机底部构成闭路循环。如一级旋风别离器达不到要求，则可设备两级旋风别离器，或与布袋收尘器串联。    六、雷蒙磨粉机与离心式破坏机比较所具有的长处    雷蒙磨粉机与离心式破坏机比较具有以下五方面的长处。    ①雷蒙磨粉机不只能够磨钛，也能够磨钛铁矿。    ②因为雷蒙磨内部附有离析器，能够调理细度，因而磨粉的细度好，产品粒度均匀，粗粒子少。    ③因为雷蒙机是经过摆轮离心力对物料的揉捏和研磨而到达破坏意图的，因而其破坏的钛粒子外形比较油滑，粒子较健壮，钛制品的吸油量显着下降，白度和消色力也有所进步。但假如破坏前的钛过于松软，则经破坏后的钛黏性大，简略堵塞管道，简略发作结块。处理的办法是进步风压。    ④产值大、用电省。一台五辊雷蒙磨每小时产值约1吨，而一台Φ600mm型的离心式磨机破坏颜料型钛每小时产值只要160-300kg。破坏非颜料型钛的产值可达1. 5-2.0吨。    ⑤因为离心式破坏机的机体大都用铸铁制成，破坏钛时，机体磨损较严峻，铁的污染有时可使钛中铁的含量增加0.02％左右，严峻影响到钛的色泽和光泽，有的单位选用在内壁堆积碳化钨焊条的办法削减磨损，取得了必定的作用，但污染仍很大，而雷蒙磨的材料磨损的污染就少得多。    七、钛工业常用的气流破坏机、选用的破坏介质及扁平式气流破坏机的作业原理    气流破坏机又称流能磨，是一种功能优胜的超微破坏设备。气流破坏机内的物料在高速气流（等于或超越声速）的作用下，互相发作剧烈磕碰和研磨而被破坏。钛工业常用的气流破坏机有扁平式和环办法两种，选用的破坏介质（气体）为过热蒸汽或高压空气或惰性气体。[next]    扁平式气流破坏机是由上下盖、进料管、喷嘴圈及喷嘴、卸料管、排气管组成。其作业原理为：气流破坏机作业时，高压工质，常用的是高压蒸汽，经过喷嘴进人破坏室，构成高达每秒几百米乃至每秒上千米的超声速喷气流，物料经过文氏管吸人破坏室，喷气流夹藏着物料粒子在破坏室内以极高的速度旋转着，在这样强壮的旋风流中，遍地的流体动力学特性均不相同，即在半径方向上存在有梯度，在接近破坏室外圆周处，除了有微弱的气流之外，尚有许多小漩涡流，使物料呈高度湍动状况，物料在这里以巨大的动量互相磕碰（占破坏量的80%左右），又与圆周壁相冲突（占20％左右），完结破坏进程，这一带称为破坏区（见图2）。    在破坏区与中心搜集区之间，工质以适当高的流速构成主旋风流。被破坏了的物料在这里以层流的流型随主旋风流而运动，然后在向心力的作用下，发作分级作用，这一带称为分级区。破坏区与分级区的分界处称为分级圆。喷嘴的轴线也就是喷气流的轴线与此圆相切。被别离出来的合格粒子，以阿基米德螺线的轨迹，战胜离心力，跑人搜集区而被搜集下来。    八、气流破坏的工艺流程    图3为气流破坏钛工艺流程。由锅炉房发作的高压蒸汽（一般为0.637-1.176MPa表压），经过过热炉加热到必定温度(250-350℃），经过流量计进人气流破坏机的破坏室，少数蒸汽导人文丘里加料器，将料斗中物料吸人破坏室。破坏后的产品部分从主体下料筒中捕集下来，并经星形下料器卸出，部分随气流进人旋风别离器及布袋收尘器，搜集的钛从卸料筒及布袋中卸出。如经过布袋的气流中仍残留有细料钛，可再设备一水喷淋塔收回之后，废气放空。 [next]     九、气流破坏工艺条件的挑选    1.加料量    气流破坏机的加料量与工质、所破坏的物料、要求的细度等要素有亲近的联系。不同规格的气流破坏机关于某一断定的物料，都有一个最佳的加料量，此刻既可使物料粒子的冲击速度最大，又可使物料在工质中的浓度适中，然后使破坏作用处于最佳状况。Φ280mm的扁平式气流破坏机，工质用压力0.784MPa以上的过热蒸汽，破坏锐钛型钛的加料量每小时约65-80kg。跟着气流破坏机直径的增大产值增加很快。直径增大40％，产值就增加200％。一般来说，下降加料量会使粒子的破坏进程大大加快，在破坏室的逗留时刻加长，磕碰时机增多，然后进步粒子的细度。为使破坏产品质量安稳，特别要注意加料的均匀性，一般以为加料量改变起伏应不大于±2％。    2.进料粒度    进料粒子不能太大，关于坚固的物料，最大进料粒度为4-14目，最小为20-100目；软、脆的物料，最大为2-5目，最小为10-100目。    3.工质、压力和温度    可用作气流破坏机工质的有过热蒸汽、压缩空气、惰性气体。一般来说，破坏矿石型物料时，大多用过热蒸汽；破坏药物型物料时，大多用压缩空气；惰性气体一般只用在物料有必要避免氧化等特殊场合中。    一般运用过热蒸汽较压缩空气好，因为蒸汽易得并且廉价，其本钱约为压缩空气的1/2以下。蒸汽压力能够很高，其供给的动能比空气高得多，并且不存在空气压缩机润滑油的污染问题，用过热蒸汽破坏钛时，不易发作黏结现象，钛的内聚现象小，长时刻运送和储存不发作结块现象。因而凡能用蒸汽破坏的物料，一般不必压缩空气。在钛工业中，Φ200mm以上的气流破坏机都用过热蒸汽作工质，Φ200mm以下的气流破坏机，因为不易处理蒸汽冷凝问题，而选用高压空气。    工质的压力是发作喷气流速度的首要参数，也是影响破坏作用的最重要的参数之一。关于缩短型喷嘴，压力增大到临界值后，气流速度不再增加，但气流密度能够增加，因而气流的动能便增加，然后强化破坏进程，一般都以为工质的压力越高越好，但工业上受设备的约束，大都选用压力为0.98MPa的过热蒸汽。    4.汽固比    汽固比是影响破坏作用的重要参数，因为气流破坏机类型、规格、工质条件及物料的不同，汽固比改变很大，文献中报导的汽固比能够在(0.5-1.0)：1之间改变。这和原始物料粒度的联系很大，如经过雷蒙磨破坏的粗碎、包膜后气粉时，其汽固比一般为(l.2-2.5)：1。破坏未处理过的锐钛型钛最好的汽固比为(0.8-1.2)：l。一般来说，选用高汽固比，能使钛的颜料功能充沛发挥出来，对进步消色力和下降吸油量有利，但会危害颜料的涣散性；假如汽固比太低，涣散功能好了，颜料功能要下降。无论是粒度散布仍是颜料功能，均以气流破坏→表面包膜处理→气流破坏的流程为最佳，其间第一次破坏选用高汽固比的更为抱负。    5.破坏后物料的别离和捕集    经过破坏的物料的一级收尘大都选用旋风别离器。两级收尘有湿法和干法两种，湿法能够使用蒸汽冷凝的办法收回被夹藏的制品，也能够选用别的的喷淋设备。湿法收尘的作用尽管杰出，但搜集的浆料有必要再进行枯燥处理，因而，流程长、占地大、设备多，现在较少选用。干法收尘一般可选用两级旋风收尘后再用脉冲反吹式布袋收尘。干法收尘时有必要使收尘体系的温度高于蒸汽露点14-22℃，避免发作黏结和堵塞。    6.气流破坏机中的化学反应    许多物料在气流破坏的一起，加人一种物料进行包膜处理。例如，美国公司曾提出在二氧化钛中增加微量铝。铝先溶于，再和二氧化钛混合后进入气流破坏机，在过热蒸汽的高温下，铝发作水解，沉积出氢氧化铝包覆在二氧化钛的表面。    气流破坏机进行的另一种处理是增加破坏助剂。因为气流破坏机中物料处于高度湍动状况，因而即便增加极少数助剂，亦能高度均匀地混合在制品之中，国外为进步二氧化钛的涣散性，遍及使用在气流破坏机中物料吸附某些有机化合物的办法进行有机包膜。[next]    十、气流破坏与机械破坏比较所具有的长处    气流破坏与机械破坏比较具有以下六大长处。    ①气流破坏后物料的粒度和粒度散布较机械破坏优胜得多。当需求将物料破坏到亚微米级细度，粒度散布又要求较窄时，气流破坏是最重要和最有用的手法之一。颜料钛的抱负粒度要求在0.2μm左右，粒度散布宽度要求很窄，一般机械破坏无法做到这一点，只要经过气流破坏才干到达这一要求。图4为气流破坏与机械破坏后物料粒度散布曲线，两条曲线的均匀粒径持平，但粒度散布相差很悬殊。气流破坏粒度散布宽度很窄，即破坏后颗粒巨细均匀而规整。其颜料功能优秀，这是一般机械破坏难以到达的。    ②一般机械破坏周期长、功率低，有时虽经屡次长时刻的破坏，仍不能到达所要求的细度。    ③机械破坏在长时刻的磨细进程中，发作许多的热量，对热敏性物料不适宜。    ④气流破坏的产品粒度散布很少随时刻改变，产品的质量比较安稳。而一般机械破坏不只粒度散布宽，并且每天会发作改变，形成产品质量动摇。    ⑤气流破坏机械磨损小，对被破坏物料不易形成污染。    ⑥气流破坏在物料破坏时髦能进行一些简略的化学反应，这对钛工业是极有价值的，人们曾使用这一特性，在气流破坏的一起进行表面处理。    十一、钛破坏工艺流程的挑选    合理挑选破坏工艺流程是一个很杂乱的问题，它有必要依据产种类类、质量要求及技能经济指标归纳考虑。尽管气流破坏是最有用的破坏，但其操作本钱高，耗用动力较多，而机械破坏的操作本钱较低。因而在初级破坏上仍遍及选用离心式破坏和雷蒙破坏等机械破坏。在破坏锐钛型钛时，选用雷蒙磨～水选～包膜～枯燥一雷蒙磨（或气流破坏）的工艺流程，产品的质量仍是比较好的；破坏金红石型钛时，因为硬度较高，选用雷蒙磨～水选一包膜～枯燥～气流破坏的工艺流程比较多。当然也有供应商是将煅烧物直接进行气流破坏的。    十二、各种钛种类对细度的要求    因为各种钛的用处不同，其对磨粉的细度要求也各不相同（见表）。不同种类的钛对细度的要求种类颜料级颜料级电焊条级珐琅级电容器级冶金级（金红石型）（锐钛型）一二优一二一二一二级级等级级级级级级品品品品品品品品品筛余物（45μm筛孔）/%≤0.10.10.050.10.30.50.50.10.30.3经过160目筛子筛余量不大于0.5%[next]     十三、锐钛型颜料钛的吸湿状况及避免吸湿的办法    锐钛型颜料钛的吸湿性很大，从图5可知，暴露在空气中2h即吸水0.5％，而钛对含水量的要求也仅仅0.5％，这样，从冷却的钛到破坏好、包装好超越2h的话，就很或许形成水分吸湿超支。为此破坏人员有必要敏捷破坏并敏捷包装。包装好今后，仍要防潮、防压。    若是出产非颜料级钛，则破坏后即为制品；若是出产不包膜的BA-0101锐钛型颜料钛或出产不包膜的金红石型颜料钛（如柳州厂），则其破坏后亦成为制品；若是出产包膜的BA-0102锐钛型颜料钛（如上海焦化厂）或出产包膜的BA-0103金红石型颜料钛，则破坏后尚需求进行表面处理。

钛的出产办法有硫酸法和氯化法两种。硫酸法是将钛铁矿粉与浓硫酸进行酸解反响生成硫酸氧钛，经水生成偏钛酸，再经煅烧、破坏即得到钛产品。此法可出产锐钛型和金红石型钛。质料：各种钛铁矿、钛渣等。长处：质料：钛精矿、钛渣和硫酸，贱价易得，技能较老练，设备简略，防腐蚀材料易处理。并且可出产氯化法不能出产而市场需要的锐钛型各种牌号的钛。所以只需注重环境污染的管理，注重产品质量的进步，注重推动科技进步，硫酸法钛还会与氯化法钛并存，短期内不会被筛选。缺陷：流程长，只能以间歇操作为主，湿法操作，硫酸、水耗费高，废物及副产物多，对环境污染比较严重，每吨制品钛别离要排出8吨废酸和3吨多硫酸亚铁，还有很多的污水；并且出产的钛质量相对比较差，比方南京钛厂就因为环保问题被关停。氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生成，经高温氧化生成二氧化钛，再经过过滤、水洗、枯燥、破坏即得到钛产品。运用质料：天然金红石、人工金红石和高钛渣等。氯化法只能出产金红石型产品。长处：流程短，出产能力易扩展，接连自动化程度高，能耗相对低，“三废”少，能得到优质产品。缺陷：出资大，设备结构杂乱，对材料要求高，要耐高温、耐腐蚀，设备难以修理，研讨开发难度大。90年代曾经，硫酸法一向占有钛工业的主导地位。1992年后，转为氯化法占主导地位。现在世界上新建或改扩建钛厂多以氯化法为主，杜邦公司悉数选用氯化法。氯化法钛出产在技能上有必定难度，根本由少量几个大公司所独占。我国在90年代初才引入一套氯化法出产设备。改变了我国只能出产等级低锐钛型钛的前史。

一、偏钛酸与母液的别离 水解产品在冷却槽中经盘管水冷却至40℃左右，即送人上片槽，将叶滤器接通真空管线，并使整组叶片浸没在偏钛酸浆猜中。真空叶滤机每组由10-15块叶片组成，并联摆放。每块叶片包上滤布，上片前先开动槽底拌和机或压缩空气，将浆料拌和均匀。因为真空的压力差，滤液逐步渗过滤布，而偏钛酸则沉积在叶片表面，跟着浆料的不断上片，槽内液位相应下降，需求不断弥补偏钛酸浆料，坚持液面高度。当偏钛酸滤饼沉积到厚度25一35mm时，用电动吊车将整组叶片吊起，稍稍抽干后，即放人一次水洗槽内进行水洗。此刻偏钛酸中一半以上的母液已被别离。母液抽人吸液罐，主动排出。前期的母液称为浓废酸，收回到酸解工序运用;一次水洗的母液流到沉降槽，收回稀废酸中少数穿滤的悬浮偏钛酸。 二、偏钛酸水洗的意图及其操作 水洗的意图是运用偏钛酸的水不溶性和杂质离子的水溶性进行液固别离，然后除掉偏钛酸以外的母液中的很多非钛的可溶性杂质和游离硫酸，得到比较纯洁的偏钛酸。 因为杂质含量的凹凸直接影响到钛产品的色相，例如，制品含0.009%的Fe203，即影响到锐钛型颜料钛的白度，含0.003%的Fe203将使金红石型颜料钛产品呈现黄相。原因是铁在锻烧进程中会转化为红棕色的Fe203。由此可见，水洗的好坏对产品的质量影响很大。 水洗的操作是将经过一次水洗(1-2h)后的叶片吊起来放到二次水洗槽中进行水洗。依据不同种类估量水洗大约的时刻。加压水解的颜料钛约洗8h左右，常压水解的颜料钛约洗4h左右。即从抽水总管顶用部分扫除真空之办法，取出少数水洗液，用0.5%的赤血盐(铁)试液进行定性查验，如呈蓝色，表明含亚铁离子尚多，需持续水洗;如呈绿色，表明行将洗净;如呈黄色，表明现已洗净。也可用硫酸铵试液进行查验，先将洗水用把亚铁离子氧化为高铁离子，然后加人硫酸铵试液，如呈赤色或棕黄色，表明需求持续水洗;如呈无色，表明现已洗净。洗净后的偏钛酸，可将整组叶片吊起，放到打浆槽上部，预备刮料，此刻滤饼含水尚多，可坚持真空到表面呈现很多裂缝中止，使其进一步下降含水量，再堵截真空，偏钛酸块料便落人打浆槽内。打浆槽内事前放置部分清水，并开动卧式拌和机拌和。残留在滤布上的偏钛酸可用塑料铲子人工刮落，或用高压水冲下。物料拌和均匀后，用泵送到漂白工序进一步除铁。有些供应商没有漂白工序，就直接送去进行盐处理。 三、偏钛酸别离和水洗操控的条件及留意事项 偏钛酸的别离与水洗需求操控下列八项条件： ①浆料温度坚持在25-40℃; ②真空度坚持在≥5.3*104Pa; ③滤饼厚度坚持在25-35mm; ④上片时刻约1.5h; ⑤滤饼含水量≤65%; ⑥偏钛酸含铁量≤0.01%; ⑦水洗时刻，加压水解浆料约8～12h,常压水解浆料约3～6h; ⑧水洗工序收回率≥94%; 需求留意下列事项： ①上片抽滤时要留意调理浆料进料量，要始终坚持液面刚刚高过叶滤机上端。既要避免浆料太少构成吸片上薄下厚，又要避免过满而溢出槽外; ②水洗槽要定时整理沉积在槽底的沉积物; ③常常清洗和定时互换滤布; ④避免断水、缺水，坚持水清洁、不污浊。 四、偏钛酸别离与水洗的办法及其常用设备 偏钛酸别离与水洗的办法有下列两种。 1.直空过滤洗刷法 这种办法是运用抽真空构成的压力差，将滤液吸过过滤介质，而将固体吸附在过滤介质表面。水洗时清水不断将溶解的杂质离子带过过滤层而除掉。 常用的设备有叶滤机、真空反转过滤机等。被广泛应用的是叶滤机，叶滤机体积小，过滤面积大，洗刷时刻能够恣意操控，对各种不同颗粒度的沉淀物都能适用。 2.离心过滤洗刷法 这种办法是运用高速旋转发生的离心力，在过滤介质两头构成压力差，将滤液甩出滤层，然后到达固液别离和固体水洗的意图。此法常能够用于别离洗刷非颜料级常压法水解制得的颗粒较粗的偏钛酸。 常用的设备有离心机，用离心机过滤和洗刷的速度快，但劳动强度大。 五、叶滤机的结构及其作业原理 叶滤机是由叶片和吸液罐组成的。 叶滤机的每一组叶片，一般由10-30片叶片组成，每片双面过滤面积为2-5m2，并联摆放，与真空管线相连通。叶片由厚5mm左右的聚氯乙烯或聚硬塑料板及必定粗细的塑料管焊接而成，塑料板上布满直径5mm左右的小孔，外面包以涤纶布袋过滤介质。其作业原理是运用一种具有很多毛细孔的物料为介质，在真空的效果下，使溶液从小孔经过，而将固体截留，然后到达固液别离和固体水洗的意图。引入的摩尔过滤机(又叫叶片过滤机)单片过滤面积为6m2，每组过滤面积到达180m2。 六、真空吸液罐的结构、作业原理和优缺陷 真空吸液罐是配套于叶滤机运用的，它是由聚氯乙烯硬塑料或钢板内衬橡胶而制成，分为上、下两罐，内由连通管、上浮阀和下浮阀组成。 真空吸液罐的作业原理如下：当抽真空时，进气口及出料口均被橡胶皮板阻塞。从叶片中抽出来的滤液接连流入上罐，并经下液口流至下罐，跟着下罐内水位的不断上升，下浮阀逐步浮起，将连通管下口堵死，此刻上、下两罐彻底阻隔，上罐持续坚持真空，抽入的滤液只能逗留在上罐内，而下罐因为已与真空体系阻隔开，从进口边际不断涌人少数空气，使下罐内真空度逐步下降，至必定程度后，进气口及出料口的橡皮板便因为滤液的压力而主动翻开，使下罐压力敏捷上升至常压，罐内滤液便借自重力而排出。当液面降至下浮阀以下时，下浮阀因为所受吸力小于它的自重力而落下，由连通管将下罐从头与真空体系衔接，至下罐有必定真空时，上浮阀也因为自重力而主动下落，进行下一循环操作(见图1).真空吸液罐的内部运作和排液是接连的，但水洗抽滤和滤液的搜集过滤是接连的，不需求人工切换阀门。缺陷是每台真空叶滤机有必要配一台真空主动倒液罐，并且上浮阀、下浮阀、排气口等几个运动部件常常失灵需求修理。每一次排液进程，真空都要在短时刻内被损坏一次。 七、卧式主动接连排液体系的操作及其长处 卧式主动接连排液体系的操作如下：从真空叶滤机抽来的滤液进入别离罐，别离罐上部一根主真空管与真空体系(真空泵)衔接，副真空管作为平衡管与分流器衔接，滤液由罐底的出口经离心泵先送至lom以上的分流器，然后再从溢流槽排出，然后使离心泵的进出口均处于真空状态下，两头的肯定压力持平，处理了离心泵在真空状态下的工作问题。别离罐内设有液位操控器与离心泵联锁，避免液位过高将滤液抽至真空体系内，或液位过低构成离心泵空工作。卧式水洗主动接连排液体系如图2所示。这种卧式主动接连排液体系与上述真空吸液罐比较具有下列长处。 1.多台真空叶滤机可共用一台卧式主动接连排液器，假如不考虑水洗废酸的分类，原则上一台卧式主动接连排液器就能满意出产的需求。 2.用离心泵接连向外排液，排液时不损坏真空，可节省真空能耗，其技能关键是处理了离心泵在真空状态下的正常工作问题。 3.卧式安置，排液器的进口能够低于或等于叶滤机滤液的出口高度，削减无功丢失，节省真空能耗，因为真空提高高度每添加lm,实践真空丢失10%左右。 4.能够接连主动操作，修理量很小，因为不需求每台真空叶滤机都装备一台主动倒液罐。因而设备台数能够大幅度削减，占地面积不大，具有显着的经济效益。 八、SS型三足式上部卸料离心机的结构和操作程序 这种离心机在小型非颜料钛厂仍有运用。其结构主要是由转鼓、主轴、底盘、机壳、机盖、刹车、机座、离心离合器和电动机组成。转鼓经过主轴支承在底盘上，主轴笔直装置于轴承箱内。底盘经过柱足上的3根吊杆悬挂支承，柱足经过螺栓与机座衔接在一起。离心机经过离心离合器和三角皮带传动动力。偏钛酸浆料在全速下加人转鼓内，以确保布料均匀。当加料量到达装料极限后当即中止加料。在离心力的效果下，悬浮的偏铁酸浆猜中的液相废硫酸经过滤布排出转鼓构成滤液，而固相偏钛酸则被搜集在转鼓内构成滤饼，再在上口加人自来水洗刷至合格，即停机用人工从转鼓上部卸料。因为整个处理进程都是在酸性环境中，因而一切与物料触摸的零部件均选用不锈钢制作。 运用这种离心机对偏钛酸浆料的过滤和洗刷，虽然有必定的劳动强度，可是其过滤和水洗速度快，关于珐琅和电焊条非颜料钛的常压水解得到的偏钛酸粒子较大的情况下，仍是适用的。运用离心机不必负压的那套真空设备，出资少、上马易、见效快、运用方便、占地不多、滤饼含水少，偏钛酸的锻烧快。一台这样的离心机每年可出产100多吨钛。其操作程序如下。 ①按转鼓的尺度，用耐酸涤纶布制好过滤袋。 ②开动储存偏钛酸浆料高位槽的拌和器，把浆料拌和均匀。 ③开动离心机，将高位槽出口的橡胶管伸人离心机内，并敞开放料阀让浆料自流进人离心机内。 ④浆料借助于离心力将母液(废酸液)经过滤布甩出去，固体的偏钛酸被滤布阻住在转鼓内壁的过滤袋内构成滤饼。甩出的废酸用管接到废酸池中，经弄清后将上层废酸送至酸解工段运用，穿滤在废酸池底的偏钛酸送回偏钛酸浆料槽。 ⑤当滤饼到达必定厚度，中止加偏钛酸浆料，改通自来水进行洗刷。自来水受离心力效果，经过滤饼将可溶性杂质带走，当水洗至取洗水用赤血盐试液查验呈现黄色即为合格。 ⑥中止加水，持续甩干，当看到出水口无水流出来时，即停机将滤饼从上口取出供下道工序运用。

钛的出产进程是资源和动力转化为产品并排放抛弃物的“工业代谢”进程。在这一进程中，输入各种资源和动力;输出主产品、各种副产品和抛弃物。关于不同的钛出产工艺进程，输入和输出不同，其物质代谢不同，对环境构成的影响也不同。 生态功率及其目标 生态功率界说 其界说为：生态功率是生态资源满意人类需求的功率，它是产出与投入的比值。其间“产出”是指厂商出产或经济体供给的产品和效劳的价值;“投入”是指厂商出产或经济体耗费的资源和动力及它 们 所构成的环境负荷。生态功率中心思维是“以少产多”，即使用尽可能少投入取得尽可能多的产出。关于产品而言，就是要求在其出产进程中，耗费最少的资源和动力，产最多的产品，而且对环境发生最小的影响。 生态功率目标 关于工业出产而言，生态功率目标一般包含如下3 个方面：资源强度目标、动力强度目标和抛弃物排放目标。这 3个目标可别离表述为单位产出的资源耗费量、单位产出的动力耗费量和单位产出的抛弃物排放量，它们都是“产出与投入”比值的倒数。 钛出产的生态功率目标 钛出产的资源功率 钛出产的资源功率是指钛出产进程中耗费的单位天然资源量所能出产的产品量，它等于产品量除以输入该出产进程中的天然资源量，即η r =P/R，式中：ηr 为钛出产的资源功率(t·t -1 );P为钛出产的产品量(t);R 为出产 P(t)产品所耗费的天然资源量(t);R不包含收回的资源。可见，出产一定量的产品，资源功率值越高，耗费的天然资源量越低。 钛出产的动力功率 钛出产的动力功率是指钛出产进程中耗费的单位动力量所能出产的产品量，它等于产品量除以输入该出产进程中的动力量，即η e =P/E，式中：η e为钛出产的动力功率(t·t -1 );E 为出产 P(t)产品所输入的动力量(t)。可见，出产一定量的产品，动力功率值越高，耗费的动力量越低。 钛出产的数据与处理 某钛出产厂商选用的是典型的硫酸法工艺，即在矿山，经过穿孔、爆炸、铲装、运送等工序挖掘含钛共生矿;在选矿厂，含钛共生矿经过破碎、磁选和脱水后得到钛精矿;在钛白厂，钛精矿经过酸解、水洗、煅烧和后处理得到锐钛型钛白。整个出产进程能够划分为电力出产、采矿选矿、钛精矿公路运送和硫酸法出产钛白4 阶段，如图 1 所示。依据质量守恒定律，以某工业活动为中心考虑一切进出该工业活动的物流和能流的出入分析，称为工业代谢分析。本文经过工业代谢分析，建立了上述钛出产的输入输出清单，其间采选和硫酸法阶段的数据首要经过实地调研和核算得到，电力出产和公路运送的数据从文献得到。 抛弃物资源化对生态功率的影响 矿山原矿的档次较低，钒钛磁铁矿含 TiO2 为10.42%，选钛原矿(即磁选尾矿)含TiO2为8.63%，且分选功率缺乏40%，磁尾中的TiO2收回率只要24%，致使选矿中发生很多的尾矿。每出产1t 钛精矿约发生11.5 t 尾矿。选钛尾矿中，含Fe16.1%，含Ti8.1%。该钛厂商每年约发生302749t尾矿。终年搁置堆积的很多尾矿占用了土地资源，破坏了植被，污染了地下水，构成了水土流失。一起，尾矿坝的建造和保护耗资巨大，对厂商构成了显着的经济负担。因而完成尾矿的减量化和资源化实为燃眉之急。 小结 在现有的出产工艺水平下，大部分的输出物料未加使用，作为抛弃物直接排入环境，使得钛出产的资源功率和环境功率低下。钛厂与其它供应商构成物质交流是下降其出产进程的环境负荷的重要途径之一。

2002年4月23日，美国俄特尔纳米材料公司（Altair Nanomaterials Inc.）申请了发明专利。该工艺既不是硫酸法出产工艺，又不是氯化法出产工艺，应该说是法出产工艺，其工艺流程如下图所示：浸取钛铁矿，别离不溶的残渣。浸取液进行高价铁还原为贱价铁，冷却结晶出氯化亚铁，别离氯化亚铁；别离出氯化亚铁后的含钛浸取液进行第一次溶剂萃取，萃取相为含钛和高铁溶液，萃余相为含亚铁的水溶液，回来工艺用于再生，回到浸取工序；含钛的萃取相进行第2次萃取，萃取相为含钛的水溶液，萃余相为含高铁的水溶液，回来再生工序；通过萃取提纯后的氯化钛溶液进行水解，最好的水解方法是喷雾加热水解，得到偏钛酸，气相的和水回来再生体系。水解后的偏钛酸进行煅烧、湿磨、无机包膜、过滤洗刷、枯燥、汽粉和包装。该工艺可出产纳米钛、锐钛型和金红石型钛。对冷却结晶别离出的氯化亚铁进行热解得到氧化铁固体，气体为氯化氢和水蒸气回来开端的浸取工序。其特征是循环运用，副产品只发生氧化铁渣。    该公司为美国纳斯达克上市公司，1999年从总部设在澳大利亚的BHP公司购买新工艺技能和试验设备，为加强新工艺的开发，2001年将参加研讨的15位科学家聘请到俄特尔继续进行新钛出产工艺研讨，2002年第一个专利在美国同意。1910年是克洛朗斯硫酸法的时代，1950年是杜邦氯化法的时代，21世纪是俄特尔法的时代。    该公司称新工艺出产钛的长处有：运用低成本的钛质料；能量消耗低；既可按需求出产锐态型，也可出产金红石型产品和纳米级钛；废物发生少，无需深井填埋；比硫酸法和氯化法出产成本低；而出资费用与其适当。    该出产工艺仅完成了每天5t的中试试验，其工业化的规划出产设备还得静候喜报。

折射率：当光从一种介质射入另一种介质时，有时会因速度发作改动而改动方向，这种现象叫做折射，当光从真空射入某一种介质而发作折射时，入射角和折射角的正弦的比值叫做折射率，折射率又称光指数。     白度：白度是表明物质对可见光吸收与反射两部分之比，相对白度是波长和粒度的函数。白度归纳了白色颜料的亮度与色彩两种光学效果。     隐瞒力：隐瞒力是指当一件物体涂以某种涂料时，涂猜中的颜料能隐瞒被涂物体表面的底色，使这底色不能再透过涂料而显露出来的才能。 颜料质量(g)隐瞒力=颜料质量(g)/ 被涂物体表面积(cm2)颜料的隐瞒力越大，则这个数值越小。隐瞒力也可以用每克颜料能隐瞒被涂物体的表面积来表明，就是上一种表明办法的倒数。这种办法表明的颜料隐瞒力越大，则其数值便越大，涂膜便可以越薄，所需的涂料量便越小。     消色力：颜料的消色力，就是这种颜料与另一种色彩的颜料混合后，能使得到的混合物显现它自身颜料的才能。以白色颜料而言，当它与一深色颜料混合后，混合物的色彩越浅，表明它的消色力越强。     吸油量：颜料的吸油量是指每100g颜料，在到达彻底湿润时需求用油的最低质量，吸油量常用百分率来表明。     有用酸：在酸解产品浸取所得的钛液中，硫酸主要以三种不同方式存在：(1)与钛结合的硫酸；(2)与其他金属(主要是铁)结合的硫酸；(3)未被结合的，过剩的游离酸。由于无法独自测定与钛结合的酸和游离酸，只能测定这二者的总和，因而就把二者的总和称为有用酸。 有用酸=与钛结合的酸+游离酸     酸比值：钛液中有用酸与总钛含量之比叫酸比值。酸比值又名酸度系数，通常用F来表明。     钛液的安稳性：安稳性又称安稳度，就是在钛出产中，钛液在条件改动的情况下，有发作前期水解而分出白色胶体粒子的倾向，这种倾向的强弱程度叫做钛液的安稳度。表明这种倾向强弱的特性叫做钛液的安稳性。     钛液的前期水解：一般来说，从酸解后到未进行后期水解之前，钛液中不该含有偏钛酸和正钛酸这两种胶体粒子，可是有时在钛液的浸取、复原、运送和寄存进程中，由于操作不妥或条件改动，而在钛液中呈现上述两种白色胶体物质，这种现象称为钛液的前期水解。     酸解率：溶液中的可溶性钛盐总量(以TiO2计)占所投钛铁矿中所含钛总量(以TiO2计)之百分比，叫做酸解率。 溶液中总钛含量 酸解率(%)=(溶液中总钛含量/矿粉中总钛含量) *100      钛液的残渣：用硫酸分化钛铁矿后，经浸取所得到的溶液，是一种混浊不清的杂乱系统。这种溶液既具有真溶液的性质，又具有胶体溶液的性质，既含有以钛和铁为主的可溶性硫酸盐，又含有不溶性的、颗粒较大的悬浮的机械杂质和颗粒较小的、具有较高安稳性的胶体杂质。后两种不溶性的固体杂质，称之为钛液的残渣。     铁钛比：钛液中总铁含量和总TiO2含量之比叫做铁钛比，其公式如下： 总Fe含量(g/l)铁钛比=总Fe含量(g/l)/ 总TiO2含量(g/l)铁钛比的凹凸，对水解产品的偏钛酸的颗粒巨细和结构有必定的影响。因而在钛出产中，特别是在涂料钛出产时，有必要控制在必定的铁钛比范围内。     钛液的浓缩：钛液中的水是溶剂，是可蒸发的，而钛液中的硫酸氧钛、硫酸钛和硫酸亚铁等是溶质，是不行蒸发的。借助于加热的效果，使钛液中的溶剂(水)逐步气化蒸发而扫除，使溶质的浓度逐步增大，这个进程称为浓缩。     涂料用钛的质量要求：A、白度好；B、研磨潮湿性好；C、耐候性好；D、化学安稳性好；E、粒度小，隐瞒力大，消色力高，不透明度和光泽度好。      水解率：水解率是反映水解完结程度的一个值。即液相TiO2转变成固相TiO2的百分比。水解率的高或低，别离表明钛液中TiO2转变成固相TiO2的转化率的高和低。     沉降率：偏钛酸颗粒在水解后浆液中沉降速度的快慢叫做沉降率。它是反映水解好坏和偏钛酸粒子巨细的一个值。沉降率高，偏钛酸粒子就细；沉降率低，偏钛酸粒子就粗。 [next]    盐处理：偏钛酸在煅烧前参加少数化学品添加剂进行改性处理的进程，称为盐处理，亦称为前处理。     钛的后处理：钛的后处理是对通过损坏的钛粒子进行粒度分级后，将符合要求的粒子进行表面改性处理的进程。     粉化、老化、耐候性：用于室外的漆料，通过日晒雨淋，漆膜逐步被损坏，其表层逐步失去光泽，颜料颗粒离分出来，成为一层可被擦去的疏松粉末，这种现象称为粉化。在粉化的一起，白漆会泛黄，色漆会褪色，这种现象称为漆膜老化。漆膜能耐受这种老化的程度，称为耐候性。     涣散性：涂料的制作，实际上是通过研磨或拌和，将颜料很好地涣散在各种基料的胶粘液体中。颜料在介质中的易涣散程度和在涣散系统中的涣散安稳性，称为涣散性。     硫酸分化钛铁矿的办法：依据参加反响的硫酸浓度和终究反响产品的状况，钛铁矿的酸解办法分为三种，即液相法、两相法、固相法。     固相法酸解：选用80%以上的硫酸，反响剧烈敏捷，在5~30min内完结，反响最高温度达250℃。     熟化的意图：酸解反响后要进行熟化，其意图是让固相物逐步冷却，在这个冷却进程中，让一部分未酸解的矿粉持续与存在的游离酸效果，以利进步酸解率。     钛液的复原：浸取的钛液中既有硫酸亚铁(FeSO4)，又有硫酸高铁Fe2(SO4)3，硫酸亚铁在酸性溶液中是安稳的，只要在pH值大于5时才开端水解；硫酸高铁在pH为2.5的酸性溶液中，即开端水解，生成氢氧化高铁沉积。在偏钛酸洗刷时，当pH到达2.5就会生成氢氧化沉积稠浊在偏钛酸中，待到煅烧时即变成红棕色的三氧化二铁混在产品中，而影响钛的白度。因而，钛液中就不允许有三价铁的存在，有必要把三价铁复原成二价铁。     钛液冷冻结晶的意图：从钛铁矿通过酸解再通过加水浸取所得到的钛液中，含有很多的硫酸亚铁。冷冻结晶的意图主要是使硫酸亚铁成为晶体分出，然后通过过滤，使硫酸亚铁从钛液中别离出来。     钛液的净化：经沉降除掉绝大部分残渣和经冷冻结晶除掉硫酸亚铁晶体后的钛液，尚含有一些沉降不彻底而带来的颗粒细微的微量固相物。这些固相物极细，表面或许带有必定电荷，是一种胶体物质，由于颗粒小，在硫酸亚铁晶体粗滤时，可以穿滤而留在滤液中；别的钛液还存在着除钛以外的可溶性杂质，有害的杂质有必要除掉。将钛液进行过滤，就是除掉固相物，使钛液净化的一种手法。     液浓缩的意图：浓度低的钛液制得的偏钛酸的颗粒较粗，进而制得的钛的颜料功能较差。为使钛液通过水解得到颗粒较细均匀的偏钛酸，进而得到颜料功能优越的钛，就有必要将通过结晶过滤的浓度较低的钛液进行浓缩。 水解先加晶种的效果  由于晶种是决议水解产品粒子形状、巨细和终究产品功能的要害，是诱导热水解正确进行的导游。加晶种有两方面的效果，一是确保制得的粒子巨细恰当和均匀，而且有必定结构的水合二氧化钛；二是能使水解速度加速，使水解效果进行得较彻底，得到较高的水解率和取得优秀颜料功能的钛。     钛液水解的意图：钛液的水解是使二氧化钛组分从液相的钛液转变为固相的偏钛酸，然后与母液中的可溶性杂质别离，以提取纯洁的二氧化钛。     偏钛酸水洗的意图：水洗的意图是运用偏钛酸的水不溶性和杂质离子的水溶性进行液固别离，然后除掉偏钛酸所吸的母液中的很多的铁、硫酸及其他可溶性杂质，使之得到比较纯洁的偏钛酸。     真空过滤洗刷法：运用抽真空构成的压力差，将滤液吸过过滤介质，而将固体吸附在过滤介质表面。水洗时清水不断将溶解的杂质离子带过滤层而除掉。     叶滤机的作业原理：运用一种具有很多毛细孔的物料为介质，在真空的效果下，使溶液从小孔通过，而将固体截留，然后到达固液别离和固体水洗的意图。     漂白的意图：运用三价钛溶液漂白，把氢氧化高铁除掉，煅烧后就不会发生与金红石型钛同晶型结构的Fe2O3，这样钛的白度和消色力就不会下降。     煅烧的意图：在高温下使偏钛酸脱水、脱硫，而且构成具有必定晶型、到达必定质量指标的钛。     损坏钛的意图：经煅烧的钛大都是粒子的聚结物，需通过损坏才能使粒度到达颜料标准的要求，然后取得尽或许高的不透明度及其他颜料功能。     钛包膜的效果：包膜也叫表面处理，就是在钛颗粒表面包上一层特殊的膜，使钛颗粒自身与外面介质(空气或油料)离隔，这样就可以防止钛的光化学活性影响油料的安稳性和防止太阳光中紫外线的直接照耀，然后进步钛的耐候性，使其更适合于室外运用。     无机包膜：在钛浆液中添加无机处理剂，并使其金属离子以氧化物或氢氧化物的方式沉积在钛颗粒的表面，以下降光化学活性，进步耐候性。     有机包膜：在钛浆液中参加有机处理剂，以物理吸赞同化学吸附二种方式吸附在钛颗粒表面，改动钛的表面性质，以改善钛在不同介质中的涣散性。     不透明性：指光对颜料颗粒不能通过的程度。不透明性的巨细，首要取决于颜料的折射率和粒度，当然也与颜料体积浓度及吸油量等次级特性有关。     光泽度：表明某一物质对一投射来的光线的反射才能。反射才能越强，光泽度越大。     色相：就是颜料给予人们的色光感觉。     上色底相：上色底相又称灰漆色彩，它受颜料的均匀粒径及其散射力巨细的影响非常显着。     上色力：上色力是指一种颜料与另一颜料混合后，所给予另一种颜料的上色才能。     钛的类型区别：涂料用钛分为金红石型和锐钛型二种。按世界贯例，金红石型用其英文Rutile的第一个字母R表明，称为R型；锐钛型用其英文Anatase的第一个字母A来表明，称为A型。未经后处理的金红石型和锐钛型别离称为R1和A1型；通过后处理的金红石型和锐钛型别离称为R2、R3和A2型。 我国还把塑料用的锐钛型钛称为AP型；把化学纤维用的锐钛型钛称为AH型。      珐琅用钛质量要求：1.纯度高；②杂质少(若含有Fe2O3或Cr2O3,则产品会发生黄荫)；③颗粒细微而均匀(使熔制时与其他材料易于混合而使在熔制进程中的熔制时易于控制)；④具有很强的折射率和较高的消色力，在瓷釉中作乳浊剂，具有很强的乳浊度和不透明性，使涂搪后涂层薄、润滑和耐酸性强。     电焊条用钛的质量要求：(1)杂质含量少，硫和磷的含量不能超过0.05%，由于硫和磷在焊接时不蒸发而转移到焊缝金属中去，硫能使焊缝发生气泡和热裂缝(热脆性),磷能发生冷裂缝(冷脆性);(2)颗粒小而均匀，45μm筛孔筛余物要少0.5%；(3)视比容在0.8~0.9g/ml之间，如过小则粘性差，在配方中要添加水玻璃用量，致使影响焊接操作的焚烧。

20％废酸经两级预热后，在一段浓缩设备的强制循环泵前进入该体系，连同循环酸一道进人一段加热器、蒸腾器，大部分持续循环，一部分进人二段蒸腾设备，状况同一段，然后再进人三段浓缩设备，经三段强制循环泵、三段加热器、蒸腾器后，大部分持续循环，一部分即70％废酸流至带拌和液封箱，然后用泵经冷却器进人带拌和滤前中间槽，用泵打人加压板框过滤机过滤，滤液即制品酸进人制品酸槽用泵送出体系，滤渣即含酸的FeS04·H20由皮带机送走。    一段蒸腾为加压浓缩，二次蒸汽压力大约0.1MPa，用做一段浓缩20％酸的第二预热器的加热蒸汽，以及二段浓缩加热器的加热蒸汽。蒸汽冷凝水搜集于冷凝液贮槽，由冷凝液泵泵至20％酸的榜首预热器与20％酸热交换后排放。    二段浓缩及三段浓缩为真空蒸腾，二次蒸汽一起进入一个闭路循环的直接冷凝器，循环用水系由一个板式换热器同外部冷却水进行换热冷却，循环用水必定时刻部分外排，不凝气体由水环真空泵排至大气。    一段蒸腾的二次蒸汽作为二级预热和二段浓缩加热器的加热蒸汽后，其间的不凝性气体则伴随二段浓缩的二次蒸汽进入冷凝器。    气压式冷凝器及70％酸冷却器的冷却水选用循环水，进水温度30℃，出水温度35℃。    三段浓缩的几个底子工艺参数：    榜首段    20%-28％，    温度115℃，   压力（表压）0. 1MPa;    第二段    28%-60％，    温度80℃，    压力（绝压）0. 008MPa;    第三段    60%-70％，    温度115℃，   压力（绝压）0. 008MPa。    三段浓缩及一段浓缩的技能参数见表3。[next]    设备原料。加热器为石墨，当选用二次蒸汽加热时，外壳为碳钢衬橡胶，加热器分块孔式和管式两种。    蒸腾器为玻璃纤维加强塑料内衬聚氟塑料（氟化乙）。    强制循环泵为高硅铁轴流泵，含硅量为15％，料浆泵、压滤机进料泵为高硅铁离心泵。    冷凝器为玻璃纤维增强塑料。    板式换热器及真空泵、蒸汽冷凝液泵为254不锈钢（瑞典标准）。    制品酸冷却器为石墨，外壳为碳钢。    板框压滤机为聚，滤布为聚氟乙烯。[next]    (2)国内硫酸法钛废酸处理办法国内钛工业真实起步应当说是20世纪60年代初期，在开展硫酸法钛工业的一起，我们现已意识到废酸问题的严重性。而国内的钛出产厂规划小且涣散，所以往往采纳量体裁衣办法加以处理。    ①直接运用。在普钙出产上直接掺用，如株洲化工厂；用于钢铁酸洗，如上海钛厂；出产硫酸锰，如广州钛厂等。    ②加工运用。钛废酸加工运用主要是将废酸浓缩净化，再用于其他方面。如南京油脂化工厂将20％左右废酸浓缩至40％，冷冻别离硫酸亚铁后外销用于磷肥出产等现已多年，但蒸腾设备为珐琅夹套反应锅，设备落后，曾设备一套管式石墨蒸腾器，因为原始废酸中偏钛酸含量太高，未能正式投入出产。    ③其他运用。原化工部涂料研讨所曾做过使用废酸出产人工金红石和富钛料的小试作业，该办法的缺陷是仍有稀废酸需处理。    ④引入前东欧的三套硫酸法钛白废酸处理办法。国内引入硫酸钛废酸处理办法，404厂因地处沙漠内地，规划石灰中和排入池塘，天然蒸腾。山东裕兴相同选用此办法。重庆渝港出产建有废酸浓缩设备，与上述芬兰工艺相同，存在的问题是浓缩初期换热器结垢、易堵，出产不正常，常形成环境危害。为此，美国NL产品世界公司争先恐后，于1988年请求我国创造专利（优先权日87. 10. 26，CN 1042527A）《硫酸法出产二氧化钛时伴生的稀废酸的处理办法》，其意图是为了占据我国钛废酸处理技能的制高点。    综前所述，国内涵废酸综合使用方面也做过不少作业，有所成效，但对较大规划的钛工厂的钛废酸还未找到切实可行的处理办法。    (3)国内相关专利及最新技能美国NL产品世界公司于1988年请求我国创造专利（优先权日1987. 10. 26，CN 1042527A）《硫酸法出产二氧化钛时伴生的稀废酸的处理办法》。其为处理真空蒸腾浓缩办法中换热器阻塞的问题，该专利的创造办法选用两级浓缩三次别离除掉酸中的杂质的办法。榜首级选用钛煅烧窑尾气将20％-24％的稀硫酸预浓缩至26％-29％，榜首次别离在此分出的残渣，再将别离得到的滤液冷却降温以分出七水硫酸亚铁，进行二次别离，别离出固相物—七水硫酸亚铁，得到含30%-35％的稀硫酸；然后，再将得到的含30%-35％稀硫酸用真空蒸腾浓缩办法进行第二级浓缩至60%-71％的硫酸浓度；最终，将酸中的继沉淀物进行第三次别离，得到70％左右的硫酸。    该专利施行存在工艺设备多、工艺流程长；表面看起来节能，通过两级浓缩三次别离冗长的流程，设备出资与直接蒸腾浓缩费用不是减少了而是大幅度的添加，工序多、操作费用也多。    为此，四川龙蟒集团依其本身及社会的开展需要，依据多年来在无机化工特别是湿法无机化工（矿藏化工）出产上总结的一套技能创新，以及抢先商场的卓有成效的经历，提出了喷雾浓缩除铁处理废酸并将之用于磷化出产的绿色出产工艺。在2000年展开了“硫酸法钛废副综合使用与进步产品质量系列科研课题的研讨”，共完结科研课题6项，请求创造专利4项，省级科技成果2项；完结实验室实验后，于2001年投人1 300多万元进行工业性中间研讨实验。值得一提的是，接连一个月到500km外的重庆市买回高价硫酸法铁废酸，借以取得和查验这些专利和科技成果的可靠性。于2003年建成了4万吨硫酸法钛废酸收回处理新设备。该设备通过一年的实践出产，不只到达且超越规划能力和预期的工艺技能指标，并且出资与运转本钱均远低于欧洲先进设备水平；已引起欧洲硫酸法钛出产商的注重和喜爱，乃至购买愿望。正如欧洲20世纪90年代相同，因为废酸问题将底子处理，将从头赋予硫酸法钛更强壮的生命力。

一、江河水的除杂净化处理    钛的出产，耗水量大，常常是供应商自行抽取江河水进行净化处理，到达要求后成为普通水才运用。江河水的杂质较多，首要是以sio2为主的泥浆悬浮物和其他固体悬浮物。这些悬浮物经过砂滤后，粗颗粒部分能够被除掉，可是细颗粒部分，尚需求加铁系或铝系清水剂加以处理才干除掉。    以sio2为主的悬浮物常吸顺便阴离子胶体微粒而带负电荷。带有相同负电荷的微粒，由于同电相斥的效果，使微粒不易集合而比较稳定，能够保持较长的时刻也不沉降，因此难以除掉。    在自来水处理中，加铁系清水剂时，铁系清水剂在水中即水解生成絮状氢氧化铁沉积，氢氧化铁常吸顺便阳离子微粒而带正电荷，当其遇到带负电荷的以sio2为主的泥沙悬浮物，即由于异电相吸而发作共沉积而到达清水的意图。可是，常常还有少数氢氧化铁微粒漂浮在水中，在偏钛酸水洗时，这些微粒便在滤饼表面不断积累而覆盖成一层棕黄色铁质层，这些铁质最终会影响到钛制品的白度，因此铁系清水剂只能应用于自来水的除杂，而不能应用于钛出产用水的除杂。    钛出产用水的除杂有必要运用铝系（以硫酸铝为例）清水剂。硫酸铝在水里水解会生成氢氧化铝沉积，其反响式如下：    氢氧化铝微粒常吸附阳离子胶体微粒而带正电荷。这些带正电荷的AI(OH)3微粒，当在水中遇到带负电荷的以sio2为主的泥浆胶体微粒时，由于异电相吸，便彼此集合成较大的微粒，借助于重力效果而沉降被除掉，到达了净化水的意图。    二、偏钛酸漂白后的水洗、后处理的水选和包膜后的水洗都应该用离子交流水    钛粒子自身表面的特性是亲水疏油的，所以能够用水来作涣散介质，进行后处理的水选。可是一般的自来水或净化过的江河水含有各种电解质，水中的离子会使钛颗粒表面发作电性中和而发作凝集，特别是在硬水中凝集更为严重。因此铁的涣散不能用这些水，有必要用离子交流的去离子的纯水。    包膜后的浆猜中还存在着必定的水溶性盐，这些水溶性盐的存在会影响钛的漆用功能，首要是影响颜料的研磨涣散性，漆浆的储存稳定性，漆膜的耐水性、耐候性。要是用自来水或净化过的江河水洗刷，则由于其含有Ca2+ , Mg2+ , Na+、SO42+、C1-等杂质离子，因此用自来水洗刷达不到除掉水溶性盐的意图，所以也有必要用离子交流的去离子水来水洗。    在漂白工序时，经过复原后的偏钛酸，也需求用这种去离子水来水洗除铁。    由于用离子交流法制得的纯水，与蒸馏法制得的纯水比较具有下列长处：①所制得的水纯度高，相当于二次蒸馏水的纯度；②不必燃料；③成本低；④设备简略、安装简单、操作便利；⑤能够大量出产，合适工业出产需求，上述长处关于蒸馏法是无与伦比的。因此在工业上离子交流法制纯水已逐渐替代了蒸馏法制纯水。[next]    三、离子交流树脂的组成和分类    离子交流树脂是一种带有能交流离子特性的高分子化合物，由以下两部分组成。    ①交流剂本体是高分子化合物和交联剂组成的共聚物，是离子交流剂的骨架；    ②交流基团是由能起交流效果的阳（阴）离子与联合骨架的一些离子所组成。    树脂可分为含有阳离子交流基团的阳离子交流树脂（如732型树脂）和含有阴离子交流基团的阴离子交流树脂（如711型树脂）两种。    四、新树脂在运用前的预处理办法    新买回的树脂往往含有杂质和低分子有机物，会影响树脂的交流才能，因此，新树脂在运用前有必要进行预处理。预处理的办法有动态法（在柱内操作）和静态法（在容器中浸泡）两种。实践证明，不管在经济上仍是在效果上，动态法均较静态法优胜。    树脂预处理的进程如下：在阳（阴）柱内装人阳（阴）离子交流树脂，加水浸泡12h以上，使树脂充沛胀大，排空，用水活动冲刷，以除掉色素、水溶性和不溶性杂质，洗至出水无色通明停止，加人含1％NaCl的乙醇溶液浸泡24h,以除掉芳香性和醇溶性物质，用水冲刷至无乙醇气味停止，加人5％HCI溶液(5％ NaOH溶液）浸泡12h,用水冲刷至pH值为4-5 (8-9),用5%NaOH溶液(5％HC1溶液）浸泡4h,用水冲刷至pH值为8-9(4-5)，此刻阳（阴）树脂已转型成钠型（氯型）。其转型反响式如下：    再用5％HCI溶液(5％NaOH溶液）浸泡2h,用纯水冲刷至pH值为5(8）。其反响式如下：    所用的和均可运用工业品。    五、离子交流水的制作原理    水的离子交流是在交流柱中进行的，放阳离子交流树脂的柱称阳塔或阳床；放阴离子交流树脂的柱称阴塔或阴床。由于水中的阳、阴离子杂质都要除掉，所以一般将阳塔和阴塔串联运用，对水质要求高的还要添加混合塔，为了除掉水中的悬浮物，在阳塔之前设有砂滤塔（或池），为了减轻阴塔的担负，在阴塔前加一个脱气塔，赶去水中的碳酸气。    将普通水经过砂滤塔，即进人阳塔，阳塔中的阳离子交流树脂首要吸附水中的Ca2+、Mg2+、Na+等阳离子，然后把交流基团上可供交流的基团H＋解吸出来，这样，阳离子交流树脂上的氢离子与水中含的阳离子杂质交流了方位，阳离子杂质便被阳离子交流树脂吸附而除掉。其离子交流方程式如下： [next]     除掉了阳离子的水再进入阴塔，阴塔中的阴离子交流树脂吸附水中的SO42-、CI-等阴离子，然后把交流基团上可供交流的基团OH-解吸出来，这样，阴离子交流树脂上的氢氧根离子与水中含的阴离子杂质交流了方位，阴离子杂质便被树脂吸附而除掉。其离子交流方程式如下：    阳塔交流出的H+离子和阴塔交流出的OH-离子便结合生成了水。    最终将水经过混合塔，再次反响，便制得了纯水。    离子交流法制纯水的原理，就是依据上述离子交流反响的方程式，运用离子交流树脂的交流效果，将水中的各种离子除掉或削减到必定程度。    六、查验所制出纯水的办法    查验所制出纯水的办法如下。    ①Ca2+、Mg2+离子的查验  取水lOmL,加-氯化按缓冲液1mL，加微量铬黑T指示剂，若不显蓝色为合格。    ②S042-离子的查验取水lOmL,加氯化试剂几滴，若无白色沉积，则表明无S042-离子。    ③氯化物（Cl-）的查验取水lOmL，加硝酸1滴酸化，再加试液2-3滴，若不发作白色污浊则表明为合格。    ④酸碱度的查验取水lOmL，加甲基红指示剂2-3滴，若不显赤色，则表明不显酸性；另取水lOmL,加澳赓香草酚蓝指示剂2-3滴，若不显蓝色，则表明不显碱性。    ⑤电阻率的测定①（①：有些用水单位对水质要求不高者，电阻率和酸、碱度能够免检）用微安表查验，若电阻率大于300kΩ为合格。    七、树脂要再生的原因    在制取纯水的进程中，水中阴、阳离子别离与阴、阳离子交流树脂上的OH-或H＋基团进行交流。当离子交流树脂上的OH-和H＋基团被交流“完了”之后，树脂便失去了持续交流水中阴、阳离子的才能，即树脂吸附杂质离子现已到达饱满状态，此刻称之为失效。当离子交流树脂失效后，再将离子交流树脂上吸附的阴、阳离子除掉，交流上新的OH-或H＋基团，使其从头取得交流水中阴、阳离子的才能，这就称为树脂的再生。    八、树脂再生的办法    树脂的再生包含反洗、再生、正洗三个进程。    1．反洗    反洗的意图首要是冲除树脂层中的气泡、悬浮杂质和积块，以确保再生液自由地经过树脂层，进步再生功率。反洗的水自下而上地经过树脂层，依托水力将树脂层抖松。进水流速由小变大，直至树脂层中无气泡留存为结尾。    2.再生（复原）    再生剂可用水稀释，浓度为5％左右。必定要用纯水或阳床水稀释，避免发作氢氧化镁等沉积污染离子交流树脂，浓度为2％左右。    再生剂的活动方向，能够自上而下（称之为顺流再生），也能够自下而上（称之为逆流再生）。两种办法比较较，逆流再生有许多长处。选用逆流再生时，再生剂耗量少，出水质量好，是比较新的再生工艺。再生时刻一般以为阳塔30-60min，阴塔60-90min。[next]    若运用混合塔，其塔中的树脂由阳、阴两种树脂混合而成。其再生的办法可用市售洁净的食盐配成10％ NaCl溶液，加人混合塔浸泡2h,这样，阳离子交流树脂就会沉底，阴离子交流树脂则会浮起，然后把分层的树脂别离取出，再别离按上述办法加酸或碱进行处理，处理好后，再使其混合，即可从头装塔运用。    3.正洗    树脂经过再生之后，交流柱中留存的再生剂有必要淋洗洁净。开始的正洗是再生的持续，速度不能超过再生的速度。当再生剂洗净后，可添加流速，直至挨近操作流速。在正洗进程中，排出的水的质量会不断进步，当出来的质量到达要求，即表明正洗的结尾已到。    正洗的水源，对阳离子交流树脂来说，可用自来水；对阴离子交流树脂来说，至少要用阳塔水进行正洗。若选用自来水，则易生成碳酸钙和氢氧化镁沉积而污染树脂。    再生是用稀酸或稀碱送人失效的交流树脂中，运用酸、碱中的H＋和OH-离子别离将吸附的阳、阴离子从头置换出来。再生进程实际上是交流反响的逆进程。其反响式如下：    从再生反响式能够看出，失效树脂再生后，树脂从头取得可交流的H＋和OH-基团，然后康复交流离子的才能。但实际上再生只能将树脂吸附的阳、阴离子部分或大部分替代出来。因此再生后，交流容量都比本来的低，只能经过不断改进，尽量进步再生程度。    九、储存树脂需求留意的事项    树脂在长时间储存时，应使其变成中性盐型，并用纯水洗。为了避免树脂枯燥时决裂，树脂最好浸泡在蒸煮过的水中。如果在储存进程中，由于某种原因，使树脂脱水，此刻切勿运用清水浸泡。由于这样会形成树脂的俄然急剧胀大而破碎。一般应先在饱满的氯化钠溶液中浸泡，然后再逐渐稀释食盐溶液，康复树脂浸泡于蒸煮过的水中。    树脂储存温度不宜过高，应不大于40℃。    树脂储存在0℃以下时，要避免树脂的冻住崩裂。可将树脂储存在食盐溶液中，食盐溶液的浓度可依据详细气温条件而决议（见下表）。食盐溶液的浓度与冰冻点的联系盐水的冰冻点/℃盐水的浓度/%相对密度（10℃）-7101.0742-10.8151.1127-16.3201.1525-21.3323.51.1797

液相法比气相法优点多，液相法中，硫酸氧钛和的化学沉积法最具工业化开展潜力。结合我国硫酸法钛出产供应商多，技能老练和经验丰富等优势，对开展液相的硫酸氧钛化学沉积法来出产纳米TiO2更有有利。至于出产规模，在国内对纳米TiO2的需求量有人以为在1万吨/年左右；有人以为在1000吨/年以下。笔者以为，后一种观念或许更契合国内实际。这样，国内纳米TiO2的出产能力现已可以满意现有商场的需求。可是，跟着纳米TiO2的遍及和人们消费观念的改动以及我国全体经济出现快速稳步开展的态势，纳米TiO2必将迎来更宽广的商场展空间。     化学沉积法可分为均匀沉积法、直接沉积法和共沉积法。其间均匀沉积法具有工艺简略、产品质量好和易于操作等特色，是最具工业化开展前景的一种制备办法。均匀地释放出来，该办法中，参加溶液的沉积剂不马上与沉积组分发作反响，而是经过化学反响使沉积剂在整个溶液中缓慢生成，使之经过溶液中的化学反响缓慢生成沉积剂，只需操控好生成沉积剂的速度，就可防止浓度不均匀现象，使过饱和度操控在恰当范围内，然后操控粒子的成长速度，取得粒子均匀、细密、便于洗刷、纯度高的纳米粒子。常用的均匀沉积剂为尿素等。以硫酸氧钛为前体，以尿素为沉积剂制备纳米TiO2的反响原理为尿素水溶液在70℃左右开端水解，其反响式如下：                 CO(NH2)2+3H2O===2NH3·H2O+CO2↑     因为尿素分化速度受加热温度和尿素浓度的操控，因而可以使尿素分化速度降得很低然后可得粒径散布均匀和粒径小的纳米TiO2。尿素的分化产品CO2和NH3，在反响或煅烧后均为气体，易挥发，不会对产品的纯度和质量形成影响。生成沉积剂NH3 ·H2O在TiOSO4溶液中散布均匀、浓度低，使得沉积物TiO(OH)2均匀生成，其反响式如下              TiOSO4+2NH3·H2O===TiO(OH)2↓+(NH4)2SO4                      TiO(OH)2===TiO2+H2O

作为矿藏加工的无机化工产品钛的出产，应该说从1918年的硫酸法开端，到氯化法的研讨直至1958年的工业化出产，一直伴随着很多废副处理之问题。不管硫酸法仍是氯化法，别离进程均是无机化工的实质。众所周知，质量、环保、健康，与之对应的国际标准是ISO 9000、ISO 14000, ISO 18000；这是社会前进的必然结果。20世纪80年代，在发达国家硫酸法钛、氯化法钛出产的质量现已满意使用的开展并与其同步。进人90年代，绿色运动，环保法规迫使出产者前进，废副处理及排放有必要到达法规之要求。技能的前进也使此类问题总是方便的解决。其废气、废渣、废水现已做到合格排放，或加工成其他产品。对废酸的处理和加工，国外成功的办法费用较高，在100-180＄／t钛左右；并且前国内大都未处理，专一的某厂引入的设备处理费用与国外比较，也仅在其下限，但不能连续出产，也不能满意其废酸出产量。    (1)废水    酸解尾气吸收废水，偏钛酸洗刷稀酸用石灰中和出产石膏用于建材质料。    (2)废酸    经预处理除铁浓缩，回来出产中，或用于其他需求硫酸质料的化工出产上。    (3)废渣    七水合硫酸亚铁，加工成净水剂、饲料添加剂、铁红颜料、磁性铁氧体或出产硫酸。    (4)废气    酸解尾气用水或碱液吸收，煅烧尾气用水或碱液吸收，再经静电除雾。    1.全球硫酸法钛废酸处理与归纳利用概略    硫酸法钛出产工艺自1918年到现在已有八十多年的前史，长时间的研讨与改善使其工艺已趋于完善，除操作工艺、操控手法和设备选用不同外，各公司的首要流程基本上是共同的。硫酸法的特点是质料（钛铁矿、硫酸）资源丰富，廉价易得；工艺技能老练，设备简略，易于操作办理。缺陷是工艺流程长，间歇操作，废副（硫酸亚铁、稀废硫酸和酸性污水）排放量大。在20世纪80年代后期和90年代初期，硫酸法钛出产工艺引人不同的改善办法，对废酸、废水、废气进行归纳开发管理，使硫酸法与氯化法在环保上不再有更大不同。    在用硫酸法出产钛时，不管选用钛精矿作为质料，仍是选用高钛渣为质料出产钛均要发生很多的稀硫酸。因工艺别离技能的不同，所发生的稀硫酸的量和含量也有所不同。每出产It钛平均要副产浓度20％左右的废硫酸6-8t，其典型组分见表1。 [next]     2.国外首要硫酸法出产钛的废酸处理概略    国外首要硫酸法出产钛的废酸处理状况及方法见表2.[next]     3.具有代表性的废酸浓缩工艺    (1)芬兰技能芬兰Ruma-Repola公司是芬兰一家大的公营工程公司。公司部属五个部分，Rosenlew工程部致力于工业环境保护工程技能，特长为工业废水和废酸的管理。据称，他们供给的蒸腾设备占国际蒸腾量的50％，为国际第一。    Rauma公司的浓缩设备，已在德国、芬兰等国的钛出产厂中使用。据介绍，1981年在德国（原西德）拜耳公司树立一套中试设备，选用强制循环，废酸结尾浓度为65％。1982年按中试工艺，建了一个三段蒸腾的浓缩设备，每小时处理量为30t，出产78％酸。    1987年再次为拜耳公司供给一套更大的废酸浓缩设备，蒸腾量为58t/h,且设备材料方面做了很大的更新，选用玻璃钢衬聚氯乙烯材料，该设备1989年已投产。    1989年又为芬兰科米拉公司在波里的钛白厂树立一套废酸浓缩设备。    在我国，Rauma公司从前洽谈向淄博临淄有机化工厂、保定第二化工厂的车间供给废酸浓缩设备。据称，还为甘肃404厂15 OOOt/a钛白车间供给钛液浓缩、真空结晶等设备。因为其他原因而未施行。    1990年，芬兰劳马公司在南京同南京油脂化工厂等单位就废酸浓缩技能进行沟通。他们介绍了20％废酸经一段蒸腾浓缩至70％以及20％废酸分三段蒸腾至70％的浓缩设备。鉴于一段蒸腾的两条线和三段蒸腾的一条线价格仅差20多万美元，而一段蒸腾每蒸腾It水需耗1. 2t蒸汽，三段蒸腾仅耗蒸汽0. 7t（见下图）。因而，南京油脂化工厂曾计划引入该技能，并由化三院供给可行性研讨报告，l0kt/a钛扩改建工程项目，后未施行。