固液分离在硫酸法钛白粉生产中的应用

王裴(中海油山东化学工程有限责任公司，山东 济南 250100)

固液分离在硫酸法钛白粉生产中的应用

王裴(中海油山东化学工程有限责任公司，山东 济南 250100)

钛白粉在工业中的用途比较广泛，是一种比较好的白色颜料。在科学技术的推动下，钛白粉的生产工艺也渐趋于完善，当前，最常用的钛白粉生产工艺技术就是硫酸法钛白粉生产工艺。基于此，文章主要对固液分离在硫酸法钛白粉中的应用进行了分析，并对其技术关键点进行了简单介绍。

钛白粉；硫酸法；固液分离；流程

硫酸法钛白粉工艺是工业生产常用的方法，其主要将二氧化钛进行硫酸酸解，然后对酸解溶液进行沉降，将可溶性的硫酸氧钛从固体杂质中分离出来，通过水解、煅烧等工艺，除去水分及杂质，生产纯二氧化钛的过程。固液分离技术在该工艺中的应用可以有效去除企业杂质，提高二氧化钛产品的纯度和精度。所以，企业在生产钛白粉过程中，应注重固液分离技术的应用，抓好工艺流程，提高二氧化钛的纯度。

1 硫酸法钛白粉工艺概述

硫酸法钛白粉生产工艺可以将其大致划分为以下几个过程：一是酸解、二是沉降、三是水解、四是煅烧。下面是简单的分析与介绍：

第一，酸解过程，其化学反应为：

TiO2+H2SO4→TiOSO4+H2O，通常人们会利用浓硫酸对钛铁矿或酸熔性钛渣进行酸解，其酸解温度在150～180℃左右，为了保证酸解效果，需将原料研磨到200目左右。

第二，沉降过程，其化学反应为：

5H2O+FeTiO3+2H2SO4→TiSO4∙H2O+TiOSO4，该过程主要是将冷却的酸解液和未反应的原料残余物等溶液从酸解罐排除到沉降池中，通过沉降池的作用去除钛矿杂质形成的可溶性残余物。在此过程中需要注意的是：可以先加入淀粉或其他有机絮凝剂，将酸解液进行简单的沉降。沉降过程完成后，利用旋转耙去除沉降池的固体物质[1]。

第三，水解过程，其化学反应为：TiOSO4+2H2O→TiO(OH)2+H2SO4，水解工序是硫酸法钛白生产中的关键过程，在该过程中可以将可溶性的硫酸氧钛水解为水合二氧化钛沉淀物，进而获得高质量的水解产物。

第四，煅烧过程，其化学反应为：TiO(OH)2→TiO2+H2O，通过煅烧可以提高钛白产品的化学惰性，避免其在使用过程中发生其他的化学反应，也可以确定其粒度，从而明确其产品用途。此外，煅烧的主要目的还是去除产品中的水分和微量的三氧化硫[2]。

2 固液分离法在硫酸钛白粉生产中的应用

2.1 固液分离法常用的设备

目前，在硫酸法钛白粉生产工艺过程中，常用的固液分离设备有沉降槽、稠厚器、过滤机、离心机和压滤机等。沉降槽的最大容积一般在300-400m3，采用的絮凝剂一般都是商品絮凝剂；稠厚器常采用发泡聚苯烯微球吸附的稠厚设备；离心机与压滤机的选择弹性较大，需要依据不同的处理工序选择不同型号的压滤机和过滤机，以此来保证固液分离效果。

2.2 固液分离技术应用的关键点

在钛白粉生产工艺中使用固液分离技术时，要明确技术中的关键要素，即较小变动对产品及后一工序的有较大影响。

首先，要明确分离的工艺要求，在钛白粉生产过程中，其工艺要求比较明确，目的是为了生产高纯度的钛白产品。但是，由于钛白生产各工序之间的相互连通，在工艺过程中一些物质是否会对设备产生腐蚀或反应过程中是否有其他物质生产比较难断定，所以，需要对工艺要求做出明确规定【3】。

其次，要了解物料的沉降特性和过滤特性。由于在钛白生产过程中，其中间产物的粒度大小不一，所以，对不同工序的产物的沉降特性和过滤特性要有一个充分的了解，通过沉降特性和过滤特性再初步确定固液分离设备。

再次，要了解固液分离特点，固液分离技术的分离次数多，且分离效率与生产技术的先进性相关；分离手段和分离介质在选择过程中容易受到多种因素的影响，如：分离的溶液形态、固体浓度及工艺的目的产品等等都与固液分离手段及分离机制的选择有很大的影响。

2.3 固液分离技术的确定

固液分离技术主要包括絮凝、离心、膜滤等多种过滤方法，在硫酸钛白粉生产过程中，固液分离技术的选择与确定，需要全面考虑工艺方案的经济性，产物纯度及反应程度等因素。所以，在选择固液分离技术时，钛白生产工程师首先应确定工艺的经济性，通过对工艺流程所达的效果分析其经济效益，然后对比企业的成本投入，争取能获得最大的经济效益；其次，钛白生产工程师要分析如何进行固液分离才能使得到的产物能很好的投入使用，分离出来的杂质比较容易去除等等【4】。

3 结语

固液分离技术在硫酸法钛白粉生产中的应用有非常重要的意义，它可以有效去除产物中的杂质，留下有用的反应产物，以供下一个反应流程使用，提高钛白产品纯度，进而提高企业经济效益。所以，化学工程师应加大固液分离技术在硫酸法钛白粉工艺中的应用力度，合理选择固液分离技术，全面考虑整体工艺的运行情况，选择高效的固液分离设备。

[1]董一彬.钛精矿酸分解和控制过程在硫酸法钛白生产的重要性[J].世界有色金属,2016,20:139+141.

[2]龚家竹.硫酸法钛白生产酸解工艺技术的回顾与展望[J].无机盐工业,2014,07:1-7+42.

[3]龚家竹.固液分离在硫酸法钛白粉生产中的应用[J].化工装备技术,2011,01:5-7.

[4]汤颖,李芬芳,龙海云.硫酸法钛白粉生产中钛液的分析和铁分离[J].贵州化工,2006,04:32-35.