钛白生产中影响水洗性能的主要因素
分析
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摘 要：硫酸法钛白生产中，水洗是影响产品收率的和产品质量的关键因素之一，本文对影响因素的内外因进行了分析，提出了具体的措施。关键词：钛白 综合利用 废酸 浓缩水洗是的目的是去除偏钛酸中的杂质，主要是铁。其要求是经洗涤后的偏钛酸质量好，水洗设备效率高，耗水少，回收率高。影响水洗的因素分内因及外因两方面：内因——常压水解三价钛含量外因——助滤层HF酸洗涤热水洗漂白漂洗洗涤用水水质等本文将着重讨论影响水洗性能的一些主要因素，并与国外生产厂进行比较，提出一些可行的改造措施。一、国内外钛白粉厂水洗情况比较下
表
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所列，为国外钛白粉厂较具代表性的洗涤时间控制表（均指分钟）。从表中可以看出，其用于水洗、漂洗的总时间不足4小时，一个循环的总时间不足7小时，而国内生产厂一个循环均需20小时以上，水洗时间的延长，不仅浪费水资源，而且对水洗收率也不利。一般说来，开始水洗时，偏钛酸中的铁含量迅速降低，半小时内可除去一大半，随着时间的推移，杂质在滤饼和滤液间的浓度梯度逐渐减少，加之酸度下降等诸因素，水洗效果随之降低，而偏钛酸随洗水的流失逐渐增大，钛白收率降低。国外钛白粉厂洗涤用水量为每吨钛白约5m3，而国内厂家一般在40～50m3，耗水量约为国外的8～10倍，有的厂甚至更多，不仅增加了产品的成本，同时也降低了设备的生产效率。二、主要因素分析及采取的措施1.常压水解对水洗的影响影响水洗速度的因素很多，其中水解效果的优劣对它的影响最大，水解是硫酸法钛白生产中极其重要的工序之一，是决定产品质量和水洗性能的关键。国内钛白粉厂多采用加压水解法，加压水解单台设备规模小、水解率低，水解产物质量差，偏钛酸粒子大小不均，因此洗涤过程中不仅难以洗涤，穿滤较多，对产品的收率和质量都有较大的影响。国外钛白粉厂多采用常压水解法。常压水解分外加晶种及自生晶种两种，两种方法在国外均采用，国外各大公司在操作控制上都有其独到之处。自生晶种的优点是工艺流程较简单，操作较方便。一般说来，衡量一个成功的常压水解应包括以下几个方面：1.1水解率要高，约97%。1.2水解后偏钛酸颗粒均匀，粒度分布窄，易于洗涤，一个循环洗涤周期不大于7小时。1.3与加压水解相比，产品质量应有明显的改观。虽然我国已采用外加晶种常压水解技术并用之于生产，为提高钛白的收率和提高产品的质量迈出了可喜的一步，但由于设备结构、材质等诸多因素所限，与国外先进水平相比，仍存在着一定的差距，尤其是水洗速度上。因此，常压水解是影响产品质量和水洗性能的最主要因素。2.三价钛的控制为了确保尽可能地多去除偏钛酸中的高价铁离子，必须保证偏钛酸溶液中有足够的三价钛，一般说来，应控制进吸片池的偏钛酸中三价钛含量不少于0.8g/l，如果没有，二价铁离子已形成三价铁沉淀于偏钛酸中，很难洗涤。3.助滤层的使用为了防止偏钛酸的穿滤，采用恰当的助滤层是非常必要的，国内目前一般采用聚丙烯酰胺作凝聚偏钛酸助滤层，聚丙烯酰胺是一种高分子化合物，对偏钛酸起着一定的絮凝作用，它能在酸性介质中使偏钛酸絮凝成容易过滤和洗涤的絮凝体，从而缩短水洗时间，提高水洗效率。使用方法是在叶滤机表面涂刷或将叶滤机浸于存放聚丙烯酰胺的池中在真空作用下均匀的吸附一层，对于使用聚丙烯酰胺作助滤层，直至今日尚有不同的看法，认为聚丙烯酰胺吸附在叶滤机表面，偏钛酸在洗涤过程中，在滤布表面会形成难以清洗的胶状物，易堵塞滤布网孔，延长了水洗时间及洗涤效果。也有人认为，在洗涤过程中，由于酸液及水通过滤饼进入叶滤机，破坏了絮凝的形成，因此，防穿滤效果并不明显。有一些钛白粉厂采用在一专门的槽中放置偏钛酸，然后加入聚丙烯酰胺，使偏钛酸絮凝后作叶滤机助滤层，但效果也不明显。作助滤层效果较好的是木质纤维素，防穿滤效果十分明显。使用方法是将处理好的木质纤维素放入一操作槽中，配成一定的浓度，将叶滤机浸没于其中，真空作用下在叶滤机表面形成一均匀层。4.滤布清洗一个新的叶滤机与使用过一段时间的叶滤机相比，其水洗速度往往有较大的不同，这主要是旧叶滤机滤布网眼被偏钛酸颗粒堵塞所致，因此，滤布必须定期清洗。清洗方式国内目前常采用人工刷洗方式，渗透与堵塞在滤布网眼中的偏钛酸颗粒往往难以清洗，影响叶滤机的使用效果。较有效的方法是采用HF洗涤，即在槽中配好一定浓度的HF，将叶滤机在里面浸泡一段时间即可。5.漂白水洗后残留在偏钛酸中的铁基本上是以高价铁形式存在的，如不除去，很难达到高质量的产品要求，漂白的目的是将水洗合格的偏钛酸在酸性介质中用还原剂处理，将高价铁还原成硫酸亚铁，进一步洗涤除去，达到产品低含铁要求。在采用铝粉作还原剂时，人们发现，往往有少量的铝粉漂浮在液体表面，不能充分发生反应，这是由于铝粉较轻，不易湿润所至。因此，可采用分步加入偏钛酸方式处理。具体方法是：在漂白罐中加入少量的偏钛酸，然后加酸及铝粉，充分搅拌混合后，再加入计量好的偏钛酸，这样，漂白的效果会更充分些。6.水温及水质偏钛酸在水洗过程中主要是除去二价铁及游离酸，硫酸亚铁在水中的溶解度在一定范围内随温度升高而增大，因此，提高水温对水洗有利，但是，水温控制须与叶滤机材质结合起来考虑，以免温度过高影响叶滤机的使用，一般控制水温在40～50℃。水质对水洗及漂洗的影响较大，采用高质量的水是生产高质量钛白粉的前提，因此，推荐用除盐水作漂洗用水，漂洗后水返回水洗使用，不足部分用砂滤水补足。7.其它影响因素影响水洗性能的因素还有很多，比如真空度、酸度、设备等，对水洗都有不同程度的影响，在此，就不作详细的叙述。三、结论1.通过以上叙述，可以看出，采取以上措施，不仅可生产出高质量的钛白粉，缩短水洗时间，减少用水量，更主要的是可提高钛白粉的收率。据测定，采取如上措施，钛白粉的收率至少可提高到80%，同时，由于缩短了水洗时间，使现有的水洗能力有较大幅度的提高，为那些在提高产品收率基础上扩大生产能力的厂家具有较好的发展前景。2.木质纤维素由于品质及产地不同，使用方式也不相同，宜采用经专门处理加工后的木质纤维素。3.HF是一种强酸，使用过程中一定要注意安全，工人须穿戴防护镜及橡胶服装操作，以免造成人身伤害。4.以上措施，可基本上利用原生产装置，仅需增添少量设备及管道（除盐水系统除外），在几乎不影响生产的情况下进行，因此，对许多老厂而言，无疑是一条技术改造的良好途径。
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