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1、毕业设计（论文）题 目 钛白生产废气处理设计 姓 名 潘丹 学 号 28130201039 专业班级 08环境工程 所在学院 化学与生物工程学院 指导教师（职称） 谢辉（副教授） 二一二年月日2电子科技大学中山学院毕业设计（论文）摘要钛白生产废气处理设计钛白生产工艺中废气处理【摘要】 自1791年发现钛元素到1918年采用硫酸法商业生产钛白粉以来，至今已有80多年的生产和商业使用历史。钛白粉是一种白色颜料， 作为一种重要的无机化工产品，由于其化学性能稳定，具有高折射率和理想的粒度分布，而获得广泛应用。目前世界钛白粉的消费近60%用于涂料，16%用于塑料，14%用于造纸，钛白粉生产工艺有硫酸盐工
2、艺和氯化物工艺两种， 硫酸盐法的技术比氯化物法简单，可以用于品位低和比较便宜的矿物。然而，硫酸法钛白粉生产工艺中存在的最大的问题在于生产过程中，产生大量的硫酸雾、含尘废气和硫氧化物等污染物质。若不经处理直接排放， 会对环境造成很大的污染， 严重影响该地区群众的身体健康。 针对以上情况，本论文简要概述了钛白粉生产工艺及目前我国大部分钛白粉生产中产生废气处理工艺流程及处理方法；并进一步讨论该方法的运行效果及经济效益的预测【关键词】 钛白粉，生产工艺，废气处理，冷凝法，湿法 VI电子科技大学中山学院毕业设计（论文）Abstract【Abstract】 【Key Words】 ， 以下是说明文字，正式
3、成文后请删除。1模板的使用方法（1）请不要删除任何具有格式的模版文字！（2）按照提示直接单击或者单击后执行“选择性粘贴”“无格式文本”就可以添加相应的内容!2毕业设计（论文）的英文题目应与中文题目一致。3英文摘要与中文摘要的内容应一致。4每一个英文关键词都必须与中文关键词一一对应。电子科技大学中山学院毕业设计（论文）目录目录第1章 绪论11.1 钛白粉的生产工艺11.1.1钛铁矿的粉碎11.1.2酸解21.1.3浸取.21.1.4还原沉降.3 1.1.5结晶.3 1.1.6晶体分离.3 1.1.7钛液的浓缩.3 1.1.8水解、过滤3 1.1.9盐处理、过滤3 1.1.10煅烧、粉碎.31.2
4、 钛白生产中的废气及环境问题21.2.1 硫酸法生产钛白中的废气21.2.2 钛白生产中废气产生的环境问题2 1.3 研究钛白生产废气处理的意义第2章 酸解反应尾气处理32.1 2050m3的酸解灌废气处理方法32.1.1动力波治理酸解尾气技术32.1.2碱吸收治理酸解尾气技术4 2.1.3近年钛白生产废气情况.42.2 130m3酸解灌废气处理方法62.2.1 62.2.2 6第3章 煅烧尾气处理73.1 煅烧窑尾气处理工艺及存在问题73.1.1 尾气处理工艺现状73.1.2 尾气处理存在的问题83.2 煅烧尾气处理工艺改进及余热利用83.3 可行性分析83.3.1 循环水量衡算8 3.3.
5、2 热量衡算.8 3.4 经济效益估算.8结论17参考文献18附录22致谢23电子科技大学中山学院毕业设计（论文）图目录图目录图2.1 4图2.2 4图3.1 7图4.1 9图5.1 11图6.1 13电子科技大学中山学院毕业设计（论文）表目录表目录表2.1 5表3.1 8表4.1 10表5.1 12表6.1 14第1章 绪论1.1 钛白粉的生产工艺钛白粉一种重要的无机化工原料，无毒、对健康无害，是最重要的白色颜料。钛白粉的工业生产方法有氯化法和硫酸法两种，那么我们来介绍一下硫酸法钛白粉的生产工艺流程。图1.1硫酸法钛白粉生产工艺流程图1.1.1 钛铁矿的粉碎从矿区运回的经过精选的钛铁矿（Ti
6、O247%50%）,粒度比较粗，与硫酸不能直接反应，因此用雷蒙磨按工艺要求粉碎至320目左右，以使酸解反应顺利进行，得到较高的酸解率。1.1.2 酸解酸解采用固相法。在酸解槽内，在强烈压缩空气搅拌下，先投入浓度为86%89%的硫酸，然后再投入矿粉，控制酸矿比1.541.65，使矿粉与硫酸充分混合，最后加入稀释水（或废酸），并通入蒸汽直接加温到80100，使酸解反应顺利进行。为了提高酸解率，成熟时间一般控制在13小时。1.1.3浸取酸解成熟后的固相物，加入水或稀钛液，在压缩空气搅拌下，使多孔状固相物溶解，得到硫酸氧钛溶液。溶液的最终浓度一般应含TiO2110130g/l，比时溶液比重约为1.52
7、1.53。为了调节浸出液的F值（有效酸与总钛含量的比值），并节约浓硫酸，浸取时常添加废硫酸。根据酸解固体产物的不同，浸取时间一般为512小时。1.1.4 还原、沉降在钛铁矿粉中，铁以二价与三价两种不同状态存在，因此浸出液中既有硫酸亚铁FeSO4，又有硫酸高铁Fe2(SO4)3,这两种铁盐在一定条件下会发生水解而生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀。而硫酸高铁Fe2(SO3)3在溶液中的危害性较大，因为即使在酸性溶液（PH2.5）中，它也容易水解，生成氢氧化铁沉淀。在偏钛酸洗涤时，它会变成沉淀而混杂于其中，煅烧时变成红棕色的三氧化二铁而污染成品，因而在钛液中不允许有高铁存在，要把高铁全部还原成
8、亚铁。工业上常采用化学还原法将高价铁还原成亚铁。就是在溶液中加入铁屑，铁粉等还原剂使其发生氧化还原反应。 Fe2(SO4)3+ Fe3FeSO4为了保证溶液中三价铁全部还原为二价铁，还原反应应略微过度，此时溶液中就有少量四价钛还原为三价钛：2TiOSO4+Fe+2H2SO4 Ti2(SO4) 3+FeSO4+2H2O2Ti (SO4) 2+Fe Ti2(SO4) 3+FeSO4三价钛的存在，可以保证三价铁还原完全。因为在反应中三价铁先还原为二价铁，然后再是四价铁还原为三价钛。因而，在实际生产操作中，还原液中应保持三价钛含量为2.54g/l（以TiO2折算）。1.1.5 结晶沉降的目的中把钛液中
9、不溶性杂质，特别是胶体除去。工业生产中常用高分子絮凝剂（改性聚丙烯酰胺）作沉降剂。改性聚丙烯酰胺的加入量是每立方米钛液加300500ml（浓度为1%），沉降时控制钛液比重1.521.53，温度605。经沉降得到的清液抽去下工段真空结晶，下面部分的残渣还含有一定量的钛液，用压滤机过滤，滤液回收，残渣（干基含TiO24050%，含Fe1025%）一般废弃，也可回用部分。1.1.6 结晶分离在生产中常用过滤的方法从钛液中分离绿矾晶体。晶体分离后，为了回收晶体间隙中的残留钛液，还需用水冲洗。生产中常用的过滤设备是真空过滤槽和离心机。本方案采用具有国际先进水平的转台（平盘）式真空过滤机，实现绿矾晶体的连
10、续分离和冲洗。在用水冲洗时为了尽量减少绿矾的重新溶解，而又要将晶体冲洗干净，以回收残留钛液。冲洗一般分两次进行，第一次冲洗用上批晶体第二次冲洗过的水，其洗液可在不影响钛液指标的情况下并入过滤的钛液内，或作为酸解固体浸出之用；第二次冲洗用自来水，其洗液保留作为下批晶体第二次冲洗之用。分离得到的滤液送下工段浓缩或水解；分离出来的绿矾晶体（FeSO4。7H2O）作为副产品出售。1.1.7 钛液的浓缩为了制得具有优越颜料性能的钛白粉，要求水解后得到的水合二氧化钛的颗粒细而均匀。实践证明，要将钛液的浓度提高到二氧化钛含量在190g/l以上时，才能生产出具有优越颜料性能的钛白。为此，生产颜料钛白粉必须先将
11、钛液浓缩，提高其浓度，使之符合颜料钛白粉生产的要求。目前国内钛白生产中钛液浓缩一般采用真空薄膜浓缩器连续浓缩。真空浓缩一般控制真空度在600mmHg以上，钛液温度7080，加热蒸汽压力1.52.5kg/cm2。1.1.8 水解、过滤洗涤水解的目的是为了制取符合一定的组成和粒子大小的水合二氧化钛（俗称偏钛酸）。这种水合二氧化钛沉淀实际上是一些凝聚体，其结构比较复杂，而且因水解条件的不同而各有所差异，可用通式TiO2. XSO3.YH2O来表示。国内涂料钛白生产一般采用晶种法间接蒸汽加压水解。其水解反应式如下：沸腾TiOSO4+2H2OTiO（OH）2+H2SO4水解的基本过程包括形成结晶中心，晶
12、核的成长与沉淀的形成，偏钛酸粒子凝聚沉淀和溶液组成的改变。锐钛型普通晶种的制备是一个酸碱中和反应。制备方法是取一定量的钛液，在搅拌下逐渐加入碱溶液中和至一定的酸度，然后加温熟化，使胶粒微晶化，可以不溶于稀酸中，并提高其“活性”，冷却至室温即可。硫酸钛溶液水解得到的水合二氧化钛浆料含有大量游离硫酸及硫酸亚铁等杂质，这些杂质离子含量的高低直接影响二氧化钛成品的色相（白度）。水洗的目的是除去偏钛酸所吸附的母液中大量的铁、硫酸及其它可溶性杂质，得到纯净的偏钛酸。水洗的基本原理是利用硫酸及可溶性杂质离子的可溶性与水合二氧化钛的水不溶性而分离，因此水洗工序能大致洗净可溶性杂质。生产上常用的水洗方法有真空过
13、滤洗涤和离心过滤洗涤。真空过滤洗涤是利用抽真空造成的压力差，将滤液吸过过滤介面而将固体吸附在过滤介质表面，水洗时清水不断将溶解的杂质离子带过滤层。生产上最常用的真空过滤洗涤设备是叶滤机。离心过滤洗涤是利用高速旋转产生的离心力，在过滤介质两侧产生压力差，将滤液挥出滤层，从而达到分离和水洗的目的，生产上最常用的离心过滤洗涤设备是离心机。1.1.9 盐处理、过滤在生产涂料钛白时，偏钛酸在煅烧前需要加入碳酸钾K2CO3、磷酸H3PO4等添加剂，以提高钛白粉的某些颜料性能。加入碳酸钾后的偏钛酸在煅烧时，脱硫温度低，锐钛型微晶体成长快，并能在较低的温度下较快地使煅烧物达到中性。从而防止了物料的烧结，减弱了由烧结而引起的钛白色变现象，使煅烧品颗粒松软，色泽洁白。添加磷酸的主要作用是隐蔽杂质元素的显色，提高钛白粉的白度。因为加入磷酸可使铁质转化为高温下稳定的白色的磷酸高铁。添加剂的加入量一般为K2CO30.5%（以TiO2计）；H3PO40.15%（以TiO2计）。在硫酸法钛白生产中，影响钛白粉白度的主要杂技是铁。
