二氧化钛广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、化纤、橡胶、陶瓷、化妆品、食品和医药行业。目前,其生产工艺主要分为硫酸法和氯化法。
1、硫酸法与氯化法钛白的比较
1.1 硫酸法钛白粉生产工艺
硫酸法钛白生产工艺主要是以钛铁矿为原料,用硫酸分解成TiOSO4溶液,过滤除去钛液中不溶的杂质,再通过真空结晶和固液分离除去FeSO4·。7H2O,然后浓缩、热水解制备偏钛酸,洗涤、漂白除去可溶性硫酸盐,过滤干燥、煅烧、脱水、脱硫转化为二氧化钛,干燥、研磨得到锐钛矿产品,或在煅烧过程中加入促进剂进行转晶,得到未包覆的金红石初级产品或产品。要生产高品位的金红石产品,必须先将初级产品制浆、解聚、湿磨分级、无机表面处理,然后将物料中的盐洗去、干燥,再进行超细粉碎和有机处理。
1.2氯化法生产二氧化钛的工艺
氯化法是将含钛原料,如天然金红石、人造金红石、钛白、钛铁矿或高钛氯化渣,与氯气反应生成四氯化钛,经精馏提纯,然后气相氧化,再快速冷却,气固分离,得到二氧化钛。氯化二氧化钛的主要工艺流程如下:
(1)氯化过程:将原料中的钛元素转化为粗TiCl4通过碳化氯化工艺;氯化工艺可以是沸腾氯化或熔盐氯化,粗TiCl4经过提纯制得纯TiCl4。钛矿和石油焦按一定比例在氯化炉中混合,底部通入氯气或氧化尾气,在高温下进行氯化反应。炉气主要是四氯化钛、三氯化铝、三氯化铁、一氧化碳和二氧化碳,进入除尘器收集冷凝的高沸点氯化物。气态四氯化钛进入冷凝器,与四氯化钛液体冷凝,用高沸点氯化物淋洗,使四氯化钛气体净化后进入低温冷凝器,四氯化钛、四氯化硅等冷凝,不凝性气体经多级淋洗后排出,回收氯化氢和氯气空。除尘器收集的氯化渣经水洗后,可根据不同的原料采用不同的处理方法。
如果使用人造金红石、天然金红石或人造富钛料,一般用石灰进行中和处理,过滤,炉渣送渣场堆存或用于生产水泥制品。废水中的氯化钙可根据其浓度制成不同规格的氯化钙产品,其他废水经处理合格后排放;如果使用60% ~ 70%的钛铁矿,可通过两级过滤分离出不溶于水的固体送渣场填埋,过滤得到的金属氯化物溶液可通过深井灌注技术进行无害化处理。将粗四氯化钛进行有机脱钒,除去高、低沸点氯化物,得到精制四氯化钛,过程中产生的含钒浆液返回氯化工序处理。
(2)氧化过程:微细TiCl4在气相中被氧化,制备出满足颜料性能的金红石型TiO2颗粒。该工艺包括将精制四氯化钛预热,加入三氯化铝,分两步用氧气预热,进行氧化反应。得到二氧化钛半成品和炉气经冷却、气固分离、氯气回氯化后再利用。分离出的二氧化钛半成品经打浆、脱氯后送去后处理。
(3)后处理工艺:后处理与硫酸工艺基本相似,只是涂层处理的工艺不同,生产出适合不同用途的产品。由于后处理的工艺流程和设备与硫酸法相似,浆液可以砂磨,也可以不砂磨。所以氯化法和硫酸法的区别主要在于前面的工艺。
2、硫酸法和氯化法钛白清洁生产比较
2.1 硫酸法和氯化法钛白清洁生产对比
虽然硫酸法可以生产锐钛矿和金红石两种产品,但是从图中氯化法和硫酸法的对比可以看出,硫酸法工艺复杂,需要20个左右的工艺步骤,排放的废物较多,需要较多的转晶操作步骤,焚烧过程消耗大量的能量。而且有一个锐钛矿晶型转化为金红石晶型的过程,使得生产出来的金红石型二氧化钛不可能达到100%的晶型。同时,产品质量的批次间差异比氯化更明显。
氯化过程是一个连续的生产过程。与硫酸法这种不连续的工艺相比,工艺简单,过程控制点少,产品质量容易达到最优控制,浪费大大减少。此外,由于没有回转窑煅烧工艺形成的烧结,二氧化钛的一次颗粒容易解聚,因此产品质量优于硫酸工艺,并且在产品精制过程中大大节约了能源。同样,用二氧化钛含量60%左右的钛精矿生产金红石型钛白粉,氯化法比硫酸法节能30%,节水50%。如表1和表2所示
2.2 氯化工艺的原料多样化
如果氯化法以高钛渣为原料,从表3可以看出,与硫酸法相比,氯化法在理论能耗和产品综合能耗方面具有明显的优势。但从产品生命周期来看,如果算上冶炼高钛渣的能耗,使用高钛渣的氯化法综合能耗略高于硫酸法。但从万元产值能耗来看,氯化法仍有明显优势,资源利用率高。如果以60%的钛铁矿为原料,可以节约冶炼高钛渣的能耗。氯化法产品综合能耗仍为1.27 tce吨钛白,全生命周期能耗比硫酸法降低30%以上。从这个角度来看,氯化法,尤其是可以直接使用铁矿石的氯化法,与硫酸法相比,能耗更少(见表3),环保优势更明显。
2.3助剂的选择
热塑性丙烯酸涂料需要一定量的增塑剂,而普通的邻苯二甲酸酯类增塑剂初期效果较好,但由于其流动性,使用后期效果并不好,所以我们使用不迁移且具有一定防腐性能的氯化石蜡作为增塑剂。
3。结论[/s2/]
研制的超耐候丙烯酸储罐防腐涂料在实验室进行了对比,并于2002年应用于江苏新东化工50 m3氯气储罐和新华化工改造工程。经过长期使用,证明其物理力学性能、防腐性能、耐老化性能优越,尤其是其优良的和易性,赢得了施工人员的一致好评。是一种极具应用前景的防腐涂料,可完全替代氯化橡胶防腐涂料,应用于化工储罐、管道等设施的防腐工程。原料易得,作为一种超耐候防腐涂料,解决了兼顾耐腐蚀性和耐候性的技术难题,具有明显的经济效益和社会效益。
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