硫酸法钛白生产工艺
三、沉降 黑钛液（TiOSO4溶液）含有可溶性杂质和不溶性杂质。铁、钒、铬、锰等金属的硫酸盐 为可溶性杂质，在结晶或水解、水洗的过程中除去。不溶性杂质中的大多数如未分解的钛矿、 沙粒等靠重力的作用可以自然沉降除掉。不溶性杂质中的另一部分是硅和铝的胶体化合物，以 及一些早期水解了的钛，虽然数量并不大，但具有很高的动力稳定性，需要另外加沉降剂，强 化沉降澄清过程。 主要工艺参数和指标：残渣含量、 Ti3 +含量等 四、过滤 经过净化沉降后的泥渣中还含有大量的可溶性与不可溶性的钛，为保证收率，要用板框 压滤机压滤回收其中的大部分可以溶解的钛，不溶性钛和其他的未溶解杂质作为废渣排掉。 主要工艺参数和指标： TiO2含量、残渣含量等 五、结晶/分离 黑钛液中含有大量的 Fe2+。因铁对钛白粉的颜色影响较大，所以须将其除去。FeSO4溶 解度受溶液的温度影响很大。因此，在组成一定的钛液中，FeSO4的溶解度随温度的降低而降低。 本工序通常通过真空结晶、冷冻结晶的方式生成FeSO4·7H2O。然后，通过圆盘过滤机或离心机 进行固液分离，除去FeSO4·7H2O。 主要工艺参数和指标： TiO2含量、铁钛比等
硫酸法钛白生产工艺
六、精滤 沉降后的钛液中还有一些悬浮杂质，将会影响成品的色相。因此，必须进行精过滤。利用 板框压滤机，并以木炭粉(或者硅藻土、珍珠岩)为助滤剂进行压滤，利用助滤剂的强吸附作用 进一步除去钛液中的不溶性杂质，达到净化的目的。 主要工艺指标：残渣含量 七、浓缩 浓缩是为了将钛液的浓度提高到水解所要求的指标。钛液的沸点较高，已经高于钛液水解 的临界温度。因此，钛液的浓缩必须在较低温度下进行。利用溶液在真空状态下沸点降低的原 理，在低温下使钛液沸腾，将钛液中的水分蒸发掉，使精滤后的钛液浓度得以提高，以符合水 解要求。 主要工艺指标： TiO2含量、 Ti3 +含量、铁钛比、F值、残渣含量等
钛白粉产品结构
Al2O3 或 ZrO2
TiO2核 核 TiO2核 核
(有机物处理 有机物处理) 有机物处理
(Silica) SiO2
钛白粉产品包覆物的功能
硫酸法钛白生产工艺
十一、漂白
经过一次水洗的偏钛酸，在一定的浓度下，加入定量的浓硫酸，使部分偏钛酸与浓硫酸反应生成硫酸氧 钛，然后加入铝粉，把硫酸氧钛溶于水中的四价钛还原成三价钛，保持漂白以后的料液中有一定量的三价钛， 把在水洗过程中又被氧化的铁离子还原为低价钛铁离子，使偏钛酸洗涤得更彻底。
漂白反应方程式： H2TiO3+H2SO4=TiOSO4+2H2O 2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O 6TiOSO4+2Al+6H2SO4=3Ti2(SO4)3+Al2(SO4)3+6H2O Fe3++Ti3+→Fe2++Ti4+ 主要工艺参数和指标：Ti3 +含量、硫酸含量、漂白温度和时间、滤液中的含铁量等 十二、盐处理
硫酸法钛白生产工艺
十四、初品粉碎（干磨） 将烧结块进行破碎。通常使用雷蒙磨，现也有使用辊压磨。物料 在雷蒙机内，经过高速旋转的磨辊和磨环的撞击，迅速被粉碎，再经过 分级机的分级，粗料返回粉碎室，细料进入袋滤器，经星型下料器进入 螺旋送料器，送至粉料仓，锐钛产品或未包膜金红石型产品包装后即为 成品，包膜金红石产品还须再浆。 主要工艺参数和指标：平均粒径、TCS、SCX、亮度、白度、打 浆密度、粘度、PH值等 十五、砂磨（湿磨） 将分散均匀的TiO2浆料用泵送入砂磨机研磨分散，研磨分散至细 度合格后的浆液泵送至表面处理罐。 主要工艺参数和指标：平均粒径、进料量、磨机功率、PH值等
煅烧分解反应为： 煅烧分解反应为：
TiO 2 • xH 2 O • ySO3 TiO 2 + xH 2 O ↑ + ySO3 ↑ →
无定型的偏钛酸经煅烧后，即转变为具有颜料性能的二氧化钛粒子。 无定型的偏钛酸经煅烧后，即转变为具有颜料性能的二氧化钛粒子。煅烧也是硫酸法钛白 生产的关键工序，粒子的大小、规则性及晶格的完整都在此工序控制。 生产的关键工序，粒子的大小、规则性及晶格的完整都在此工序控制。 主要工艺参数和指标：煅烧温度、负压、R含量、TCS、SCX、堆密度等
沸 腾
TiOSO4+2H2O TiO（OH）2↓+H2SO4 我公司采用自生晶种常压水解。有的厂家采用外加晶种微压水解。都能生产质量优良的产 品。 主要工艺指标：水解率、TiO2含量、过滤时间、粒径等
钛液水解过程
硫酸氧钛一般是以-Ti-O-Ti-O-并带羟基并部分键合硫酸根的形成存 并带羟基并部分键合硫酸根的形成存 硫酸氧钛一般是以 可用TiO2/2(H2O)(SO4)3/3表示，即每个钛原子与 个成链 原子， 表示，即每个钛原子与2个成链 原子， 个成链O原子 在，可用 一个水分子和三个硫酸根的一个氧原子相连
偏钛酸在煅烧前需要加入不同类型的添加剂（如K、P、Zn、Al等），以使得在煅烧过程中，温度适当， 内部变化平稳，使成品的二氧化钛具有稳定的晶型，良好的色相、光泽，较好的着色力、遮盖力，较低的吸油 量和合适的晶粒大小、形状，以及在使用介质中良好的分散性。 主要工艺指标：盐处理剂加量
十三、煅烧
煅烧是把水合二氧化钛经过脱水、脱硫转变为锐钛型或金红石型二氧化钛粒子。高温下，将水合二氧化钛 中的游离水、结合水、三氧化硫等除去，然后在高温区进行晶型的整理和转化，形成二氧化钛的颗粒料。
硫酸法钛白生产工艺
十六、表面处理 在表面处理罐内，根据不同的产品牌号计量加入各种不同的无机表面处 理剂，控制一定的温度和浆液的PH值，在搅拌下进行无机表面处理。通过表面 处理在二氧化钛粒子表面上包上一层或多层无机水合氧化物，可以修复粒子缺陷， 遮蔽其表面上的光活化点，使二氧化钛不直接与分散剂中的有机物接触，防止有 机介质受二氧化钛因紫外光照射后释放出来的新生态氧的氧化而发生降解，提高 耐候性、化学稳定性、分散性和相容性。常用无机表面处理的包膜剂主要有：氧 化铝（Al2O3）、氧化硅（SiO2）、二氧化钛（TiO2）、氧化锆（ZrO2）等，不 常用的氧化锰、氧化铈、氧化钼、氧化铬、氧化锂等。表面处理通常采用中和的 方式沉淀水合氧化物。表面处理是钛白生产的关键工序，决定产品的应用性能。 反应方程式为： Al2(SO4)3 + 6 NaOH + (n-3)H2O → Al2O3·nH2O↓ + 3Na2SO4 2NaAlO2 + H2SO4 + (n-1)H2O → Al2O3·nH2O↓ + Na2SO4 Na2SiO3 + H2SO4 + (n-1)H2O → SiO2·nH2O↓ + Na2SO4 Zr(SO4)2 + 4NaOH + (n-2)H2O → ZrO2·nH2O↓+ 2Na2SO4 TiOSO4+ 2NaOH + (n-1)H2O →TiO2·nH2O ↓+Na2SO4 主要工艺参数和指标：包膜量、包膜浓度、温度、PH值、加料时间、熟化时 间、搅拌时间等
攀钢集团重庆钛业有限公司
CHONGQING TITANIUM INDUSTRY CO.LTD OF PANGANG GROUP
钛白产工艺
一、钛矿粉碎 将钛铁矿用雷蒙机或者风扫磨等粉碎成符合工艺要求的矿粉。 主要工艺参数和指标：筛余物 二、酸解和还原 用浓硫酸分解粉矿，制取可溶性的TiOSO4溶液。在酸解过程当中，矿粉中的各种杂质大 部分也被分解，生成相应的可溶性硫酸盐，并在浸取时与钛的可溶性盐一起进入溶液当中，形 成黑钛液。为了洗涤除铁，须用单质铁把钛液中的高价铁还原成亚铁，同时，为了避免亚铁的 再一次氧化，还必须用过量的金属铁把定量的四价钛还原成三价钛。 （1）酸解反应化学方程式： FeTiO3+3H2SO4→Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4→TiOSO4+FeSO4+2H2O 若将TiO2视为钛铁矿的一个单独成份，上式可写为： TiO2+2H2SO4→Ti(SO4)2+2H2O TiO2+H2SO4→TiOSO4 +H2O+24.41KJ 钛铁矿中的铁则按下列方程式进行反应： FeO+H2SO4→FeSO4+H2O+121.22KJ Fe2O3+3H2SO4→Fe2（SO4）3+2H2O+141.28KJ （2）还原反应化学方程式： Fe+H2SO4→2H++FeSO4 2Fe3++Fe0→3Fe2+ 2Ti4++Fe0→2Ti3 ++Fe2+ 主要工艺参数和指标：酸矿比、反应酸浓度、主反应温度、熟化时间和温度、还原温度、酸 解率、F值、铁钛比、TiO2含量、Ti3 +含量等
从完全澄清的钛液析出微细的结晶中心——晶核 晶核的成长与沉淀的形成 偏钛酸粒子凝聚沉淀与溶液组成改变
钛液热水解的沉淀过程
由含羟基的钛酰离子二聚体 通过有效碰撞形成 基本单元 →晶胚→晶核 由含羟基的钛酰离子二聚体 通过表面反应控制在晶核上 生长形成二氧化钛晶体 产生微晶通过表面晶界作用 形成一次聚集粒子 一次聚集粒子通过范德华力 和物理吸附等作用形成二次 聚集粒子
硫酸法钛白生产工艺
八、水解 钛液的水解是二氧化钛从液相（钛液）重新转变为固相的过程。钛液具有普通离子溶液的 性质，在PH值＞0.5时便发生水解。更重要的是，钛液具有胶体溶液的性质。在游离酸很高的 情况下，使其维持沸腾状态也会发生水解反应，这是我们制取一定应用性能和制品性能的水合 二氧化钛的依据。通过控制加热的速度，使钛液按照需要的水解速度发生水解反应，生成我们 需要的水合二氧化钛粒子。水合二氧化钛的分子式可写作TiO2.H2O或H2TiO3、TiO（OH）2也 称氢氧化钛或偏钛酸，是水解后的产物。水合二氧化钛的制造是硫酸法钛白粉生产工艺的核心 部分，也是整个工艺控制最苛刻的地方之一。水解产物的质量好坏，不仅影响后工序的正常操 作，而且直接影响最终产品的质量，如控制不好往往会造成无法补救的质量损失。在生产颜料 级钛白粉时，对水解的要求，首先是水解产物必须是具有一定粒子大小、粒子分布均匀、易于 过滤和洗涤的水合二氧化钛沉淀。 水解反应化学方程式： 水解反应化学方程式：