煅烧氧化铝
2017-06-06 17:50:09
介绍了1种采用煅烧–沥滤工艺从粉煤灰中提取氧化铝(Al2O3)的新方法。以碳酸钠(Na2CO3)为活化剂,在900℃下煅烧,使粉煤灰中惰性的Al2O3转变成活性的可以溶出的铝盐。选用硫酸(H2SO4)为活性铝盐的溶出剂,在一定温度下溶出铝盐,使活化后粉煤灰中的Al2O3以液相形式溶出。用乙二胺四乙酸为络合剂有效除去铝盐[Al2(SO4)3]中的杂质铁(Fe3+)等,用蒸馏水洗涤除去钠(Na+)和其它可溶性杂质,有效提高Al2O3粉体的纯度。通过添加合适的分散剂、控制氢氧化铝[Al(OH)3]的结晶、干燥及煅烧的工艺条件,大大提高了Al2O3粉体的细度。通过X射线衍射、透射电子显微镜和N2吸附等技术分析获得的Al2O3粉体的组成与微观结构。通过以上工艺,获得Al2O3的提取率超过98%。将干燥后的Al(OH)3粉体在800℃下煅烧得到分散性好的纤维状γ-Al2O3,其纯度(质量分数)达99.6%。Vast quantities of fly ash originating from thermoe-lectric power stations have accumulated over the years.The disposal of fly ash causes significant economic and environmental problems.This unproductive use of land and the maintenance associated with fly… A new calcining–leaching process was used to extract high purity alumina (Al2O3) powders from fly ash in this study. The fly ash was mixed with soda (Na2CO3) and calcined at 900 ℃ to yield soluble aluminates. Subsequently the calcined ash was leached with sulfuric acid (H2SO4) to produce a solution containing aluminum. The unwanted metal ions including Fe3+ and Na+ were re- moved by ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) and water washing. Then added the proper dispersant, controlling the crystalliza- tion of aluminum trihydroxide precipitation, and the drying and calcining process was carried out, resulting in ultra fine Al2O3 pow- ders with high purity. The characteristics of the Al2O3 powders were examined by means of X-ray diffraction, transmission electron microscope and the Brunauer, Emmet and Teller (BET) surface analysis method. The extraction efficiency of Al2O3 can surpass 98% by optimization of the calcination and lixiviation processes. Well-dispersed fibriform γ-Al2O3 powders were obtained by calcining at 800 ℃ and the purity of the ultra fine Al2O3 powders was more than 99.6%.
煅烧高岭土的方法
2019-01-07 08:31:34
下图是我国某高岭土股份有限公司年产3万t煅烧高岭土生产线工艺流程。
工艺过程简述如下:原料经颚式破碎机破碎至小于30mm后给入4台JSM超细自磨机进行粉碎,并用4台气流分级机对粉碎后的物料进行精细分级;分级出的细粉(d97≤10μm)直接给入1台隔焰式回转窑进行煅烧,粗粉经制浆后给入研磨剥片机进行湿式超细研磨;研磨后的超细浆料(d93≤2μm)经喷雾干燥和打散解聚后给入2台隔焰式回转窑进行煅烧;分级细粉煅烧后的部分产品用SLG型连续式粉体表面改性机进行表面改性;湿磨一喷雾干燥—煅烧后的粉料部分再用精细分级机进行分级,去除少量粗粒子,得到细度为-2μm含量86%±2%的超细煅烧高岭土;另一部分再用研磨剥片机进行湿式解聚和闪蒸干燥机进行干燥后得到细度为-21μm含量92%±2%的造纸涂料级超细煅烧高岭土。
锌焙砂在稀酸中的溶解
2019-02-21 15:27:24
氧化物的酸、碱浸出许多遵守缩短中心模型,一个典型的实例是锌焙砂在稀酸中的溶解。它依据每种参加溶解进程的化学物质的离子扩散系数及离子搬迁率,使用方程式(1)和式(2)进行核算。核算假定溶解速率由传质操控,因此所用的核算进程只能用于不触及化学反响的状况。
(1)
(2)
求解方程(1)和式(2)需求几个边界条件,它们规则了模型中各参数的值,并将各物质的通量经过浸出反响的计量联系相关起来。
关于硫酸浸出体系,核算所用的数据包含H+,HSO4-,SO42-及Zn2+的离子扩散系数和离子搬迁率,下列平衡的平衡常数与活度系数稀酸浸出氧化锌的数学模型核算中所用的传质数据列于下表。物质等效离子电导
Λi0∕(Ω-1·cm2·equ-1)离子扩散系数
D∕(cm2·s-1)离子搬迁率
u∕(cm2·V-1·s-1)H+348.99.3×10-53.6×10-3Zn2+53.87.2×10-65.6×10-4SO42-79.01.0×10-5-8.2×10-4HSO4-100.002.7×10-5-1.6×10-3
几个边界条件为
在固液界面即r=rt时, Ci=Cis (3)
因为浸出进程最慢的过程是经过边界层的传质,能够假定在界面上到达化学平衡,然后得到下列边界条件
(4)
(5)
(6)
式中, 、 、 别离表明反响(a)、(b)(c)的平衡常数;Qa、Qb、Qc别离为用浓度表明时反响(a)、(b)、(c)的平衡常数;γi是物质i的活度系数。
在溶液体相即r=∞, E=0 (7)
Ci=Cib (8)
体相浓度用质量平衡和体相的化学平衡求算
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
式中,[H2SO4]与[ZnSO4]是t时刻硫酸和硫酸锌的净浓度。
计量联系 (14)
硫酸根通量 (15)
数学模型由对每种物质组成的写出的方程式(2),方程式(1)和上面导出的边界条件组成。一旦知道了各物质的通量,就可核算ZnO的溶解速率。
假如半径rt的球形粒子含有Nmol的ZnO,则
(16)
式中,Mw为ZnO的分子量。
因为稳态下边界层内没有物质堆集,一切溶解的锌都必须传递到溶液体相中去。因此,反响速率能够与锌和酸经过边界层传质的速率相关如下
(17)
式中JZn-流离表面的锌的净通量;
JH-流向表面的酸的净通量。
由式(16)和式(17)得出
(18)
方程式(18)用有穷区间法数值积分得到rt对时刻的函数。关于单尺度粒子,rt与反响分数α的联系为
(19)
即为式(20)的缩短粒子模型,r0为固体粒子的初始半径。
(20)
粒子尺度散布的景象可作相似处理,m个初始半径r0k的单尺度分数每个组成总质量的分数wk。浸出的程度分粒级核算
(21)
总的浸出率由下式断定
(22)
为了查验模型及核算的正确性,需求研讨硫化锌精矿的焙砂在硫酸、高氯酸、硝酸和等4种酸中溶解的速率。选定的拌和条件使一切的固体粒子都悬浮且溶解速率与拌和速率无关。在高氯酸及硝酸溶液中试验曲线与模型核算得到的猜测曲线符合杰出,而在硫酸溶液中在浸出率80%曾经符合尚可,这以后的溶解曲线符合不抱负的原因是因为固体粒子的溶解并非如假定的那样均匀并始终保持球形,实际上发现部分浸出的焙砂粒子有大而深的孔。简化的模型没有考虑锌的氯合物的构成合氯离子的吸附,因此不能用来猜测浸出焙砂的溶解速率。而用新近树立的未考虑电搬迁对传质的奉献的模型即便关于0.1mol∕L高氯酸浸出的动力学也严峻违背,反映了电搬迁在传质中不行忽视的效果。
关于锌灰、锌渣的提炼回收技术
2019-03-13 10:03:59
在曩昔,许多供应商把热镀锌所发生的锌灰、锌渣直接卖掉,因那时锌价相对较低,所占本钱份额不高,故无人去作过细的收回作业。但在锌价飞涨的今日,耗锌量所占生产本钱现已大于80%,怎么下降锌耗关于镀锌厂来说就必须说到议事日程上来了,不然,轻则影响经济效益,重则关系到厂商的存亡。 当时,一些镀锌厂一边叫着要节能、降耗,一边又对锌渣和锌灰作很多糟蹋。锌渣是一种锌铁合金的固溶体,一般含锌量约在92%~97%,锌灰中的含锌量也应超越80%。怎么把锌从这些副产品中提炼出来,是一项非常重要的作业。这项作业一直都有人在做,一般都用如下几种办法: 一、 蒸馏法:即把副产品(灰、渣)放入密封的容器中加热,使锌还原成锌蒸气,再经过冷凝得到纯锌; 二、 电解法:即把副产品参加硫酸中使其转化成硫酸锌,再运用电解过程中阴极吸附的原理得到纯锌; 三、 转化法:即经过不同工艺直接转化成氧化锌、氯化锌。 鑫岳公司在此基础上又规划出了另一简单易行的办法来对其进行处理,作用显着,出资少、见效快,特别适用于热镀锌厂进行处理,办法如下: 运用专用的工业陶瓷锅装入灰、渣后加上掩盖剂加温至620℃,坚持2个小时,参加抗氧化剂,再参加除铁专用合金。该种合金参加后要用钟罩压入底部,把温度提升到720℃,坚持1个小时后,运用真空抽锌机,抽出提出的锌液,清出残渣。这种办法能够在锌渣中收回80%以上纯锌,锌灰则可收回40~60%的纯锌,纯锌收回今后的残存灰渣能够卖掉,也能够直接在该工业陶瓷锅中对小工件进行镀锌(温度控制在560~620℃),后处理选用离心法或爆破法,均可得到满足的镀层。 在收回锌的过程中,除铁专用合金的增加量约为15~18%(合金报价与0#锌报价相同),掩盖剂为氯化纳和的混合物。 鑫岳公司研发的此种收回办法,在一些镀锌厂中已运用并得到充沛验证,镀锌厂的归纳锌耗大幅下降,从而为镀锌供应商发明了更大的赢利空间。.
锌灰分离机功能介绍
2018-04-26 18:15:29
锌灰分离机设备内物料的运行是靠风机完成的且是负压运行,没有粉尘逸出,所以可达到环保要求,设备结构紧凑自动化程度高,占地面积小(16平米),工作效率高,占用人工少(2人可操作),生产成本低,回收率高(金属回收率80%-95%)改善了工人的工作环境,所以得到了用户的好评。锌灰锌渣是热镀锌厂和电解锌厂在生产过程中产生的一种副产品,主要成分为氧化锌,金属锌和部分杂质.其中氧化锌和金属锌都有着较高的经济价值,但是必须把它们分离开才能使用.传统的处理工艺和设备污染大,回收率低,工作效率差,工作环境恶劣,处理成本高.很难达到国家环保要求.氧化锌及杂质(直接销售或进一步加工制取氧化锌,氯化锌,硫酸锌等)
硅藻泥原材料硅藻土焙烧、煅烧、非煅烧的区别
2019-01-03 09:37:11
近年来,随着城乡人群生活水平的提高,以硅藻土为功能组分的硅藻泥、硅藻涂料、内墙壁材等建筑功能材料蓬勃发展、方兴未艾,在保温隔热、湿度调节、甲醛脱除等方面表现出极高的应用价值。在硅藻泥作为当下风靡全国的环保家装材料,很少有人知道硅藻泥的起源地其实并不是中国,而是日本。日本是个化工业很强的国家,他们的家装材料基本都是环保材质。对于硅藻泥,家家户户基本都在用,而他们的硅藻泥基本都是用天然的非煅烧硅藻土研发硅藻泥,天然环保,呼吸调湿,很少听到甲醛污染一说。
硅藻土焙烧、煅烧、非煅烧有何区别,不同工艺加工出来的硅藻泥又有何差异?非煅烧硅藻泥真的是最好的吗?
所谓焙烧是指将温度严格控制在500摄氏度左右,将硅藻土缓慢升温,匀速焙烧2小时以上,可以保留硅藻土的绝大部分孔隙的完整性和良好的吸附性,并且是缓慢升温、恒温加热,对有机杂质的去除比较彻底,白度高颗粒均匀。
硅藻土的功能主体为硅藻壳,其主要化学成分为无定形 SiO2,此外还含有少量的 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和有机质等。焙烧处理可以减少甚至消除有机物和碳酸盐等杂质,提高产物的纯度和白度,同时也有助于改善硅藻土的化学反应活性、提高建材制品的力学强度。但在另一方面,不同的焙烧制度也可能在一定程度上改变硅藻土的孔结构,进而对硅藻土的吸附性能产生较大影响。
煅烧是指将硅藻土加入助溶剂在炉内经过900到1150度的高温加热10分钟到30分钟,助溶剂迅速融化并和硅藻土粘结在一起。煅烧可以做到时间少、费用低,但是由于温度过高不易控制,易使硅藻土烧结、成球,需要再次研磨破碎成需要的细度,对硅藻土表面孔隙造成二次破坏。由于助溶剂融化附着在硅藻土的表面将硅藻土的孔隙堵塞,降低了硅藻土的比表面积。并且高达1100的高温容易将硅藻土的微孔熔化消失,硅藻体微孔结构完全破坏,部分孔壁结晶、融化,硅藻土的多空结构被打穿造成吸附性降低。
非煅烧硅藻泥指那些矿比较天然,而且很好的保持了硅藻泥天然的特性,非煅烧硅藻泥没有经过高温煅烧,区别于煅烧的硅藻土,它是经过水洗分散、筛分、超重力场层流离心选矿和干燥分级等工艺得到的硅藻精土,可以有效分选去除硅藻土原矿中石英、长石类矿物和粘土质以及部分有机质,并可在湿式状态下对硅藻土进行精确分级,最大限度的保留了硅藻土天然的功能特性,其比表面积更大、孔隙率更高、孔体积更大、孔径更小,吸附和调湿能力更强。非煅烧硅藻泥因为有更高的硅藻土含量,所以它会比相同量的煅烧硅藻泥有更强的环保功能。
小结
非煅烧的硅藻泥功能性确实要好一些。但硅藻土分为好多种类,包括地表矿和地下矿。一般的地下矿都是褐色的,必须开采出来煅烧才能够变成硅藻泥。目前硅藻泥行业来看,大多数厂家的硅藻泥受限于国内硅藻土的地域差距,开采的矿源基本地下矿居多,杂志多,颜色不好,出来后还得人为的干预,煅烧硅藻土提纯白度等等,这样出来的硅藻泥的功能性要弱一些。
煅烧-氯化浸出法提铂工艺
2019-02-25 09:35:32
关于载体难被酸溶解的废催化剂,用此办法处理比较简略。因为催化剂表面的铂族因为催化剂表面的铂族金属处于高度涣散状况,其溶解比相应的纯金属简略得多。如铂、钯等金属一般不需要用溶解,用就可使其进入溶液,的浓度为0.1~12mol/L,一般为2~9mol/L。
实践证明,如用单一的难以获得满足的浸出作用,往往需要向液中参加恰当的氧化剂,以促进铂族金属的溶解。常用的氧化剂有硝酸、、、等。关于载体为易被酸溶解的γ-Al2O3,用加氧化剂的办法处理废催化剂时,往往是铂族金属和载体都可进入溶液,极易发作铝盐水解成脱体的现象。为了仅溶解废催化剂中的铂族金属,而不溶解载体中的氧化铝,废催化剂首要有必要进行煅烧处理,以除掉积炭和将酸溶性γ-Al2O3转化为酸难溶的α-Al2O3。
用于石油重整和二异构化的催化剂为含铂的γ-Al2O3载体催化剂,废催化剂含Al2O396.5%、Fe0.4%、SiO20.7%、Pt0.35%。金属铂以微细粒(小于500mm占70%~80%)吸附在载体表面或载体空地中。废催化剂吸附有很多有机化合物和表面炭,先在1000~1100℃下煅烧,消除积炭并将γ-Al2O3转化为慵懒的α-Al2O3。然后在70℃下用6mol/L的溶液,用作氧化剂的条件下浸出废催化剂1~2h。
浸出液含(g/L):Pt0.263,Al1.2,Fe0.07,HCl1.9mol/L,溶液的成分简略,可用置换或萃取进行铂族金属的富集。如催化剂中含铑,高温煅烧时会部分转化尴尬浸的氧化物状况,有用的预处理办法是运用碱性溶液浸泡进行复原,以进步浸出率。
煅烧α型氧化铝行业标准
2019-01-15 09:51:35
主题内容与适用范围本标准规定了锻烧a型氧化铝产品的分类、技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存。本标准适用于以工业氢氧化铝或工业氧化铝为原料,在适当的温度下锻烧成晶型稳定的a型氧化铝产品。主要用于生产陶瓷和耐火材料等的原料。
2 引用标准
GB 6523 氧化铝粉末有效密度的测定比重瓶法GB 6609.2^-6609.5 氧化铝化学分析方法GB 8170 数值修约规则
3 产品分类按理化指标不同,产品分为低钠型和中钠型两类,共7个牌号。
4 技术要求各牌号产品的理化指标应符合表1规定。
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4.2 外观为洁白结晶粉末。4.3 对掺杂剂及杂质等有特殊要求时,由供需双方共同协商解决。
5 试验方法5.1 化学成分分析方法按GB6609.2~6609.5 进行。5.2 真密度试验方法按GB 6523进行5.3 a-Al2O3的测定方法,按附录A进行。
6 检验规则
6.1 产品由供方技术监督部门进行检验,保证产品符合本标准规定,并填写质量证明书6.2 需方可对收到的产品进行检验,如检验结果与本标准规定不符时,在收到产品之日起一个月内向供方提出,由供需双方协商解决。6.3 产品应成批提交验收。每批由同一混合料组成。6.4 每批产品出厂前按同牌号编号取样。每批重不超过20t。取样应有代表性,可连续取样亦可从20个以上不同部位取等量样品,总量不少于5 kg。其中a-Al2O3含量只做型式分析。6.5 将6.4 取得的产品样充分混匀,用四分法缩分至重量不少于1kg;分成3份,其中两份供检验用另一份封存3个月备查。
7 标志、包装、运输、贮存
7.1 标志产品包装应有明显标志。注明:供方名称、产品名称、注册商标、牌号、批号、重量、出厂日期。散装时应提交内容与此相同的卡片。
7.2 包装产品包装采用具有足够强度和密度及不污染产品的包装材料,每袋重为5okg±5kg,亦可由供需双方协商采用其他适当重量和包装材料包装或散装
7.3 运输产品运输及装、卸严禁杂质混入,并应有防潮、防雨雪措施
7.4 贮存产品应在不受潮的仓库内分批、分牌号存放,不得混杂,并严禁杂质混入。
7.5 质量证明书每批产品应附有质量证明书,注明:a. 供方名称;b. 产品名称和牌号;c. 批号;d. 分析检验结果和技术监督部门印证;e. 本标准编号;f. 出厂日期。
利用隧道窑煅烧优质镁砂试验
2019-01-07 17:37:56
我矿菱镁矿易烧结,采用二步煅烧工艺,以煤气隧道窑做为煅烧设备,进行了优质镁砂的煅烧试验。试制出了MgO含量为96.28%、体积密度为3.33g/cm3的优质镁砂。
一、原料及结合剂
原料为我矿选矿厂浮选提纯的两种镁精矿粉,编号分别为MB和MC,其化学组成见表1。
表1 镁精矿粉的化学组成,%镁精矿粉轻烧是在隧道窑内进行,需将镁精矿粉压成荒坯,镁精矿粉本身无结合性能,需要加入一定量的结合剂。我们在试验中选用了轻烧氧化镁粉做为镁精矿粉压坯用的结合剂,其性能指标:灼减1.60%、SiO2 0.55%、Fe2O3 1.12%、Al2O3 0.35%、CaO 1.27%、MgO 96.74%,细度小于74μm占90%。
二、轻烧
混合设备采用JW250型强制式涡浆搅拌机。混合时先加镁精矿粉和7%(外加)的轻烧氧化镁粉,干混2min,再加自来水5%(外加),湿混3min出料。将混合好的镁精矿粉在300t摩擦压砖机上压成长230宽115高65mm的荒坯。荒坯体积密度均大于2.3g/cm3。压坯时荒坯不得有层裂,以避免荒坯在轻烧过程中散裂,造成“倒垛”。
压制后的荒坯在24.5m隧道式干燥器内干燥32h。干燥后的荒坯水分不大于0.5%。荒坯在窑车上采用侧立放,坯垛为空心,高温气体可进入坯垛内,增加了与荒坯之间的换热面积,以达到缩短轻烧时间的目的。
荒坯的轻烧是在隧道窑内进行,窑净空尺寸:长82.7宽2.3高1.4m,共33个车位,15~20#车位为煅烧带,以热发生炉煤气为燃料,煅烧带温度为1000~1050℃,推车时间间隔1h,即每辆窑车在煅烧带停留6h。轻烧后的荒坯经粉碎设备粉碎后就得到了具有一定细度的轻烧氧化镁粉。两种镁精矿粉轻烧后得到的轻烧氧化镁粉的指标见表2。
表2 轻烧氯化镁粉指标1)轻烧氧化镁粉编号MQB、MQC与对应的镁精矿粉编号分别是MB和MC。
三、死烧
磨细是本试验中的关键工序之一。因为隧道窑尽管窑温较高(最高煅烧温度1630℃),但与超高温竖窑相比,窑温至少要低250℃左右。表2中轻烧氧化镁粉的细度远不能满足工艺要求。因此,必须对轻烧氧化镁粉进行再磨细。磨细能够破坏轻烧氧化镁中存在的母盐假象,破坏轻烧氧化镁的未分解的菱镁矿的结晶架,增加轻烧氧化镁粉的比表面积和表面缺陷,进一步提高其烧结活性,以达到在较低的烧结温度下获得致密的烧结镁砂之目的。
本试验采用筒磨机为磨细设备。为了找出最适宜的细度,我们将表2中所列的两种轻烧氧化镁粉磨至不同的细度,以便比较。磨细后的轻烧氧化镁粉细度:MQB小于45μm为98%;MQC小于45μm为89.5%,MQC为80%。
混料是采用人工混合。将磨细的轻烧氧化镁粉放入干净的水泥地面上,然后往上面喷水(外加6%),边喷水边翻动,并借助于工县反复地搅拌加挤压,直到把物料混好(手握即可成团)。
将混好的料在300t摩擦压砖机上压成长230宽115高60mm的荒坯。由于物料细,吸附的空气较多,在压坯时特别加强了排气操作,增加了冲压次数,每块荒坯冲压5次,按照“先轻后重,逐次增压”的要求进行操作。压出的荒坯体积密度均大于2.3g/cm3、最高达2.28g/cm3。压好的湿坯在隧道式干燥器内干燥48h,干燥后坯体水分小于1%。
将干坯体按装车图装在窑车上,推入隧道窑内死烧。隧道窑净空尺寸为:长404宽2高1.25m,52个车位,25#-34#车位为煅烧带,以热发生炉煤气为燃料,最高煅烧温度为1630℃,推车时间间隔2h。煅烧出的镁砂指标见表3。
表3 镁砂理化指标1)镁砂编号MSB、MSC1和MSC2对应轻烧氧化镁粉编号分别为MQB、MQC1和MQC2。
四、结语
试验表明,以我矿浮选提纯的镁精矿粉为原料,采用二步煅烧工艺,在隧道窑内煅烧,可生产出纯度高、体积密度高的优质烧结镁砂。
水合二氧化钛煅烧
2019-02-13 10:12:33
煅烧是水合二氧化钛改变成二氧化钛的进程,这一步操作进程的要求是:(a)经过脱水脱硫使物料到达中性;(b)最好使期望的晶型得到100%的转化;(c)粒子生长巨细均匀规整,对颜料级钛要求在0.2~0.3μm之间;(d)粒子的形状最好近似球型;(e)要求煅烧后生成的二氧化钛没有晶格缺陷,物理化学性质安稳。
水合二氧化钛的煅烧是一个激烈的吸热反响,工业上一般在反转窑内进行,选用直接内加热,其化学反响式如下: 可是水合二氧化钛的煅烧绝非是上述反响中的加热脱水和脱硫的进程,它还涉及到TiO2粒子的生长、集合和晶型转化等进程,因而跟着煅烧温度的进步,二氧化钛的各种物性也随之发作改动。
一般水合二氧化钛在150~300℃之间是脱去游离水和结晶水的进程,650℃左右为脱硫进程,700~950℃期间开端锐钛型向金红石型转化,在碱金属催化剂(盐处理剂)的存鄙人,转化温度可下降,转化速率可加速。
在煅烧进程中二氧化钛的相对密度,跟着晶型结构的改动而改动,从600℃的3.92(锐钛型)到1000~1200℃金红石型的4.25,参加促进剂后金红石型的转化温度可下降至850~900℃。
折射率也随煅烧温度的改动而改动,经过煅烧能够使无定晶型的水合二氧化钛1.8的折射率,转化成锐钛型时的2.55和金红石型的2.71。
在煅烧进程中二氧化钛的粒径也不断发作改动,水合二氧化钛一般是0.6~0.7μm的微晶胶体的集合体,它们是由3~10mμm的微晶组成,在煅烧时不断增大,至750℃时这些微晶体一般都长大到0.2~0.4μm,一起粒子的表面积削减到1/10~1/20,在转化成必定晶型后这些颜料粒子的巨细根本上不发作太大的改动,可是持续升高温度长时间的煅烧,粒子会进一步集合在一起成为大颗粒。 煅烧的成果使二氧化钛取得必要的颜料功能(消色力、遮盖力等),一起二氧化钛的光化学活性削弱,在酸中的溶解度下降,化学性质趋于安稳。上图是水合二氧化钛和石英比照的差热分析,从图中能够看出因为脱水所发作的吸热进程发作在150℃,脱硫的吸热进程发作在650℃,900℃以下的放热进程是因为粒子表面积的缩小,900℃时的转折点是锐钛型变成金红石型。从图中还以看出,水分蒸腾所需求的总热量比脱硫所需求的热量大得多,因而下降煅烧前物猜中的水分含量是煅烧操作节能的重要措施之一。图中1已超越图框外构成一条完好的曲线;2为TiO2;3为石英。 煅烧是钛生产中水解今后操作要求最严的当地,尽管它没有多少化学反响机理可讨论(盐处理时有一些简略的化学反响),煅烧进程中大多数是物理改动如:相对密度、折射率、遮盖力、消色力、吸油量、晶型、粒子巨细等,这些物理改动直接影响到制品的光学性质和颜料功能,它与煅烧温度、煅烧时刻、煅烧强度、煅烧气氛有关,并且直承受盐处理剂的种类和加量影响。[next]
1、水合二氧化钛的煅烧进程 煅烧用的反转窑一般是钢壳内衬优质高铝耐火砖,一般不选用硅砖,硅砖会使产品中硅的含量增高,反转窑的长径比一般为12~20:1,如国内常用的ф2400×38000mm、ф2800×50000mm等。加热方法为逆向内加热,燃料多选用煤气、天然气。液化气、柴油、重油、低碳烃(C9或C10)等,窑头为出料和加热部位,窑尾为进料部位及废气排放出口并设有挡料板或缩短段避免物料倒流。窑身多为直筒型,细而长的窑身结构能够有满足的热量和时刻来脱水、脱硫,并确保有粒子生长和晶型转化的时刻。也有异型窑如:在窑的不同部位砌有挡圈、窑尾设有缩小段、窑头设有护大段等,颜料级钛用的反转窑一般都设有焚烧室,避免焚烧不彻底的燃料污染产品。反转窑的安置一般尾高、头低,一般斜率为2%~5%,转速每转一圈3~7min,物料的填充系数为10%~20%,物料的逗留时刻一般8~16h。水合二氧化钛的进料常选用往复式揉捏泵、软管泵、螺杆泵、螺旋推进器等,物料在旋转搅拌和重力的效果下渐渐向前移动,窑头、窑尾、窑中的前半部设有若干个测温点,有的还设有取样口,以便随时把握窑内物料的煅烧状况。
物料进入反转窑后首先是脱水进程,理论上游离水超越100℃就能蒸腾掉,可是水合二氧化钛中还含有很多的化学结合水,因而脱水进程一般在100~300℃区间。按道理脱硫进程应在脱完水今后,实际上因为化学键的结合,在脱水时总会夹藏部分酸和各种氧化硫的混合物与水蒸汽一道排出来。
水合二氧化钛中吸附有很多的硫酸根,需求经过煅烧除掉,一般脱硫温度为500~800℃(一般在650℃左右),添加钾盐脱硫温度最低可达480℃,添加铝盐能够延伸脱硫时刻,脱硫时所需求的温度也较高,跟着硫的脱尽,二氧化钛由酸性变为中性。因为在煅烧期间有很多的H2O、SO3、CO2(钾盐分化时的产品)释放出来,团块状的物料会变得疏松呈涣散颗粒状况。脱硫时刻的推延或硫未脱尽都会影响二氧化钛粒子的生长和晶型的改变。
经过脱水和脱硫后的水合二氧化钛,跟着在反转窑内的滚动而逐渐移至粒子生长和晶型转化的高温区,这个规模内首先是本来不定晶型的水合二氧化钛改变成锐钛型二氧化钛(由水解生成的水合二氧化钛直接改变为金红石型),一起粒子开端长大,当温度到达600℃今后粒子开端显着添加,直至构成0.2~0.4μm左右的颜料颗粒,到950℃左右,锐钛型开端转化成金红石型,假如添加了金红石型促进剂(ZnO、TiO2溶胶等),其转化温度可降到850℃左右可是在高温下长时间的煅烧,这些0.2~0.4μm的根本颜料颗粒会进一步添加,当到达1000℃时粒子可长大到1μm,有时在高温区颜料粒子既使不持续长大,也会烧结在一起构成粗颗粒,这或许是一些低熔点的盐类熔化后形成二氧化钛粒子烧结在一起。终究物料落入冷却窑(筒)中,经过风冷或水冷后送入破坏工序。
煅烧后物料是温度很高的二氧化钛颜料粒子的集合体,需求渐渐冷却使晶体得到松懈,能够减轻其晶格缺陷,不然二氧化钛颜料或许会变色,乃至发作光色互变现象。一般冷却至40℃即可,温度太低简单吸收空气中的水分。
2、煅烧温度与煅烧强度
煅烧温度与煅烧强度的影响煅烧产品质量的最主要要素。煅烧强度包含煅烧温度和煅烧时刻,它是煅烧温度和煅烧时刻的函数。把握好煅烧温度和煅烧时刻不只产品白度好、消色力、遮盖力高,吸油量低、耐候性也好,产品颗粒软硬适中,不然就很难统筹上述一切的颜料功能,因而在煅烧操作时不只要使物料到达必定的温度,还要确保物料在这一区域逗留的时刻,不能太长也不能太短。
一般遮盖力、消色力和耐候性随煅烧温度的进步而进步,吸油量随煅烧温度的进步而下降。可是温度过高或在高温区间逗留时刻过长,粒子变硬、白度下降泛黄变灰;吸油量因为烧结在一起的粗颗粒中空地较多而增高;消色力和遮盖力有或许因为根本粒子的进一步长大,导致对光反射和散射才干下降而下降;温度过高有时也会形成二氧化钛晶格脱氧而带灰相。相反假如煅烧温度较低,表面上对干粉白度或许有一点优点,粒子也较松软好破坏,但对进步消色力和遮盖力没有优点。
二氧化钛颜料粒子的生长和晶型转化都是发作在脱水、脱硫后的煅烧后期(挨近窑头部位的高温区),而粒子的添加和晶型转化时的晶格重新排列都需求必定的时刻和温度,也就是需求必定的煅烧强度。假如煅烧温度到达要求,或逗留时刻太短,会形成物料烧不透,用pH试液查看能够显着看到有未烧透的夹生料混在其间,产品分析时能够发现晶型转化率低、吸油量高、pH、消色力和遮盖力都偏低,颜料功能欠好;假如采纳相对较低的温度,延伸逗留时刻的方法尽管能够减轻上述弊端,但产值太低,并且在窑头挨近火焰的当地,因为在高温下煅烧时刻过长,会发作物料过烧,能够在窑头前设置焚烧室,避免高温火焰直接触摸物料,对产品质量有很大的协助,因而正确把握煅烧温度和煅烧时刻是进步产品质量的根本确保。[next]
3、煅烧气氛与温度梯度
二氧化钛的煅烧需求在氧化气氛中进行,因为二氧化钛归于n型半导体,煅烧时的氧气分压越小,越简单发作晶格缺陷,一起使金红石化加速,会使锐钛型产品中混入金红石型而下降产品的白度。
煅烧气氛主要靠焚烧时助燃空气的份额如窑内的通风状况以及烟囱的拔风状况来决议。窑内气氛好。烧出来产品的白度、光泽好,通风的状况可用窑内的压差来表明,压差大窑内煅烧气氛好,以利煅烧时H2O、SO3及进排出,但压差过大,热量丢失大,随尾气带走的粉尘也较多。空气过剩的份额一般≥20%,以煤气为燃料时过剩份额还要高一些,因为许多焚烧器和焚烧喷嘴的空气混合方法和混合份额,制造厂出厂时已设定好,不宜随意调理,因而都选用风机供风的方法来调理。一般焚烧器和喷嘴所用的助燃空气称为一次风,它直接关系到燃料是否焚烧彻底;窑头调查孔、炉门、落料口的挡板敞开巨细,能够补偿天然风又称三次风,它对削减窑头过烧现象有协助,因而正确把握和调理这3种风量的份额是优化煅烧操作的重要手法。
温度梯度指反转窑窑头至窑尾之间的温度梯度。窑头温度直接决议产品的煅烧强度,对产品的pH、白度、消色力、遮盖力、吸油量、晶型转化、粒子巨细及集合程度影响很大,但窑尾温度的凹凸也不行忽视,它影响脱水、脱硫的时刻,也影响物料的逗留时刻和煅烧强度。窑尾温度一般要求在250~400℃之间,窑头温度因测温点设置的方位不同和是否有焚烧室,各个工厂表明的温度规模略有差异。
关于颜料级钛最重要的是距窑头出料部位15%长度内(如窑长38m,即距窑头5~6m)的温度梯度以及到达预期晶型转化温度前50℃的温度操控和逗留时刻是非常重要的,因为这一段是二氧化钛粒子生长、晶型转化的区域,对终究二氧化钛粒子的巨细、形状、颜料功能都有非常重要的影响。一般要求这一段的加热速率不该超越100℃,如在煅烧锐钛型钛时,窑头温度920℃,那么离之一点5m处的温度不该超越820℃,所以有的工厂在这段窑身上设有4~5个测温点,至于窑的中部和后半部是否设有测温点并不重要,关键是窑头、窑尾和窑头前5~6m处的温度必定要严厉把握。温度梯度的调整主要靠操控焚烧室和窑头的温度以及操控窑尾空气的流量来处理。
4、盐处理剂及其他杂质对煅烧的影响
因为二氧化钛颜料在煅烧时对煅烧温度、煅烧时刻非常灵敏,因而在严厉操控煅烧温度和煅烧时刻的一起,调整盐处理剂的种类和用量,不只能够彼此补偿,并且能够取得优秀而完好的颜料功能,盐处理剂中特别是碳酸钾、磷酸、氧化锌二氧化钛溶胶的效果最显着。
添加碳酸钾用量能够显着减轻煅烧强度过高的负效果,使粒子松软、白度进步,但对吸油量无益;磷酸具有相同的效果,但效果不如碳酸钾显着;氧化锌和二氧化钛溶胶是很好的金红石型转化促进剂,它能够显着下降金红石型转化时所需求的温度,特别是二氧化钛溶胶能够使二氧化钛粒子生长得比较规矩,成为浑圆形的颗粒,但氧化锌参加过多会使涂料泛黄、变稠,这一点用铝盐能够补偿氧化锌的缺陷,但煅烧时的温度比氧化锌高。
偏钛酸中的某些杂质离子,对二氧化钛粒子的添加和晶型转化也有必定的影响,一些负离子(阴离子)对粒子的添加和晶型转化起阻止效果,它们的效果与阴离子的体积有关,其阻止效果的次序依次为Cl-<SO42-<PO43-.有些金属氧化物不只影响产品白度,并且对粒子的添加和晶型转化有促进效果,它们的氧化铜、氧化钴、氧化镍、氧化锰、氧化铬等,其间氧化铜的促进效果最大。
5、煅烧时产品质量的操控和分析
假如煅烧产品色彩好、消色力低,这说明温度梯度大,加热速率快,应设法使温度梯度陡峭下来;
假如煅烧产品色彩差、消色力低、粒子较硬,这是煅烧过度的信号,应下降煅烧温度,使第1点温度降下来,待色彩好转后,再调整温度梯度使消色力逐渐进步;
假如煅烧产品色彩差但消色力好,这说明第1点温度高,在坚持消色力的状况下,逐渐下降第1点的温度,然后再调整温度梯度。
煅烧操作的一条重准则就是“安稳操作”,当发作问题时不要急于动它,更不能频频的调整温度、进料量和风量,每调整1次温度至少距离1h,在第1次调整没有显着效果之前,不能立刻作第2次调整,每次调整的起伏不能超越±5℃。
在煅烧操作进程中假如发作质量俄然下降,很或许是煅烧操作自身的问题或盐处理配方发作了改动(或盐处理拌和不均匀)假如产品质量呈缓慢下降的趋势,问题一般出在偏钛酸自身的质量问题,包含前面水解、晶种、钛液的质量等形成的影响。
转窑的转速、物料的填充量、物料的水分含量等,对煅烧产品的质量也有影响,这些参数的调整也不能过于频频或起伏太大,例如进料量的调整一天不宜超越2次,每次不要>5%。
平常操作时查看煅烧产品的质量,主要是调查产品外观、颗粒的松软程度或松懈比、pH值、消色力的晶型转化率等,然后依据以上成果分析,再调整温度、温度梯度和进料量等,其间晶型转化率需求专门的X衍射仪来测定。最近英国二氧化钛集团,在欧洲专利申请揭露0767222A2中介绍,在转窑的窑头安装了1台Raman光谱仪,依据锐钛型和金红石型的不同谱线来调查晶型转化进程,这样能够随时监控内物料的晶型转化状况。
6、反转窑的开泊车注意事项
煅烧用的反转窑是钛生产中单台设备造价最高的设备,应该细心操作、细心保护。新窑耐火砖的挑选和砌炉质量很重要,开车前的烘窑操作相同也很重要,砌炉用的耐火砖要妥善保管,不能受潮,也不能碰坏,最好天然风干2周后再砌,这样能够尽量拔除耐火砖内部的水分,使耐火砖的温度均匀上升,避免在升温时水分蒸腾过快,形成耐火砖开裂。初次焚烧烘窑时,窑内温度不能超越100℃,然后以每班(8h)10℃的速率升至400℃,今后就能够按每班50℃的速率升温,平常检修、互换部分耐火砖时的升温速率可相对快一些。
开窑焚烧时应先滚动窑体,翻开风机向窑内吹入新鲜空气,避免窑内残留可燃性气体天焚烧时发作爆炸,假如一次焚烧不成,应立即封闭燃料阀门,持续向窑内吸入新鲜空气,待可燃性气体排掉后才干第2次焚烧。
方案停窑时应缓慢削减进料量,待物料快出完时渐渐削减燃料和空气量,待悉数出完料后,再渐渐下降温度,熄火后窑体仍要坚持滚动,直至拉近常温后才干中止滚动,既使长时间闲置不用也要定时滚动窑身,避免因重效果而变形。
因事端(如停电、停气、燃油系统故障)需求紧迫停窑时,应立即封闭燃料阀门和进料泵,坚持通风,设法使用备用电源或机械传动装置,使窑体持续滚动,避免高温下长时间静止不动窑体发作变形,此刻未烧透的物料应分隔寄存,不得混入正常产品中。