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1、毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告 书课 题 名 称 年产 5000 吨钛白粉生产工艺的初步设计-煅烧炉设计 学 生 姓 名 赵 金 妮 学 号 0840922058 系、年级专业 生物与化学工程系 2008 级化学工程与工艺 指 导 教 师 戴云信 2012 年 02 月 21 日一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景） 、国内外现状及水平1课题来源结合生产实习，由指导老师给定。2目的、意义（包括应用前景）钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。 钛白粉 (二氧化钛)化学性质稳定，在一般情况下与大
2、部分物质不发生反应。在自然界中二氧化钛有三种结晶：板钛型、锐钛和金红石型。板钛型是不稳定的晶型，无工业利用价值，锐钛型(Anatase)简称 A 型，和金红石型(Rutile)简称R 型，都具有稳定的晶格，是重要的白色颜料和瓷器釉料，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性，特别是没有毒性。钛白粉应用前景：1、涂料行业是钛白粉的最大用户，特别是金红石型钛白粉，大部分被涂料工业所消耗。用钛白粉制造的涂料，色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省，品种多，对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分透过，延长漆膜寿命。2、
3、塑料行业是第二大用户，在塑料中加入钛白粉，可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性，使塑料制品的物理化学性能得到改善，增强制品的机械强度， 延长使用寿命。3、造纸行业是钛白粉第三大用户，作为纸张填料，主要用在高级纸张和薄型纸张中。在纸张中加入钛白粉，可使纸张具有较好的白度，光泽好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉，可以起到荧光增白剂的作用，增加纸张的白度。但层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉，以满足耐光、耐热的要求。4、钛白粉还是高级油墨中不可缺少的白色颜料。含有钛白粉的油墨耐久不变色，表面润湿性好，易于分散。油墨行业所用的钛白粉有
4、金红石型，也有锐钛型。5、纺织和化学纤维行业是钛白粉的另一个重要应用领域。化纤用钛白粉主要作为消光剂。由于锐钛型比金红型软，一般使用锐钛型。化纤用钛白粉一般不需表面处理，但某些特殊品种为了降低二氧化钛的光化学作用，避免纤维在二氧化钛光催化的作用下降解，需进行表面处理。总之，由于钛白粉应用广泛，对钛白粉的性能、规格、用途掌握 以及生产工艺的初步设计很是重要。3国内外钛白粉的研究现状及水平全球钛白粉用量达 550 万吨，中国的钛白粉用量约占全球的四分之一。目前中国的城市化率只有 45%53%，与世界平均城市化率 65%和发达国家 90%的城市化率有很大差距，而中国的国情决定了中国必须走城市化的道路
5、，从而带动钛白粉用量的增长。全球钛白粉用量达 550 万吨，中国的钛白粉用量约占全球的四分之一。目前中国的城市化率只有 45%53%，与世界平均城市化率 65%和发达国家 90%的城市化率有很大差距，而中国的国情决定了中国必须走城市化的道路，从而带动钛白粉用量的增长，因此，中国钛白粉市场发展前景巨大，未来 5 年中国钛白粉的需求量将以两位数的速度保持增长。同时中国在此次经济危机中首先恢复，钛白粉行业又是国民经济的晴雨表，必定会带动带动钛白粉市场的快速发展。 随着行业的发展，国内钛白粉市场的竞争更加激烈，可喜的一面是钛白粉供应商的服务质量得到进一步提高，存在的问题依然是品质不够稳定，钛白粉生产企
6、业的环境问题有待进一步关注。 高端钛白粉生产的技术问题依然是制约我国钛白粉行业发展的瓶颈，国际品牌的钛白粉依然牢牢占据我国高端钛白粉市场。 黄山新力油墨有限公司总经理汪建中先生在谈到国内钛白粉行业存在的问题时表示：“目前国内钛白粉生产企业的主要问题还是品质的稳定性，我们新力油墨在很多的时候还是采用国外品牌的钛白粉产品，就是因为国内生产的钛白粉在质量稳定性方面与进口钛白粉存在着差距。我们新力油墨 2009 年的产量为 4000 吨，每年消耗钛白粉 600 吨。大约有 200 吨钛白粉需要进口，国内钛白粉在后处理工艺方面跟不上。 ” 其它的油墨企业也有类似的情况，2009 年洋紫荆桐乡油墨有限公司
7、的钛白粉用量为 3000 吨，其中有五分之一是采用进口的钛白粉。 随着市场的发展，国内钛白粉企业的服务变得更快捷了，这是十分难能可贵的。新力油墨的汪总补充说到：“国内钛白粉市场竞争激烈，以前出口形势好的时候，像龙蟒等钛白粉企业处于缺货状态，经济危机以后，龙蟒等企业也把销售市场转向国内，立足国内，国内钛白粉市场竞争更加激烈。一些钛白粉贸易商已经把办事处设在了用户公司的附近，通过更快捷的服务争取客户。 ” 国内钛白粉市场竞争激烈，扩张迅速。上海颜钛实业公司销售总监蒋彬先生说：“中国钛白行业的扩张速度，以及非规模竞争，将导致钛矿的盲目开采和相对吃紧，目前中国钛白粉企业的产能已达 130 万吨，金红石
8、钛白粉的产能仍在增加：如攀钢集团规划 10 万吨氯化法、8 万吨硫酸法，四川龙蟒新增 4 万吨，云南泽昌钛业新增 5 万吨，西昌瑞康 4 万吨，江西添光 4 万吨，武汉方园 4 万吨，山东道恩 8 万吨，广西金龙 5 万吨，济南裕兴新建厂、中核华原新建厂。一旦这些厂满负荷生产，将会对钛白粉市场进行较大的冲击。 ” 我国钛白粉生产工艺多为硫酸法，产品档次不高，很少有氯化法生产金红石型钛白粉，但是很多钛白粉生产商都在跃跃欲试。 传统硫酸法的最大问题是三废多且较难处理。生产 1 吨钛白粉要产生 3.4 吨硫酸亚铁，8-10 吨 20%废硫酸，200-300kg 残渣，以及大量 6%-20%的稀硫酸和
9、二氧化硫气体。尤其是酸性废水和扬尘给生态环境造成很大危害，治理费用高、环保投入大，一般都在数百万元以上。环保运行费用高，每吨钛白粉高达 700 元以上。目前钛白粉产能达到 5 万吨以上的企业，环保基本达标。无论是硫酸法还是氯化法工艺所带来的环境污染为题，国内外对钛白粉行业的环保要求越来越高，美国关闭了两家钛白粉生产厂。 4.关于煅烧炉（1）岗位任务通过转窑煅烧，将合格的盐处理偏钛酸经高温脱水、脱硫，并转化成为具有优异颜料性能的锐钛型或金红石型二氧化钛半成品。（2）设备的维护保养方法和要求序号 设备名称 台数 设备型 号 维护保养方法1 转窑122800*552300*36 严格按升温曲线、降温
10、2 冷却炉 3 托轮轴承用钙基脂润滑， 每周加油一次3 一、二次风机 12 9-26-4.5启动前人工盘车数转轴承用钙基脂润滑运行中轴承温度不得高于65 度，运行时声响必须正常4 燃烧器 3定期清洗油路过滤防止堵塞定期清洗风壳，清除积炭煅 烧 炉 ， 是 一 种 用 于 高 温 处 理 ， 以 天 然 气 、 油 和 电 作 能 源 ， 用 于 炼 铁 ， 回 收稀 有 金 属 ， 催 化 剂 生 产 ， 改 善 环 境 ， 生 产 特 种 化 工 品 的 设 备 。 煅 烧 器 炉 用 直 接 或间 接 的 热 源 ， 可 用 中 温 和 高 温 连 续 处 理 批 量 材 料 ， 可 保
11、证 加 工 过 程 中 热 源 和 产 品隔 离 。 在 工 业 生 产 （ 如 催 化 剂 生 产 ， 烃 加 工 ， 化 工 品 生 产 ） 中 ， 煅 烧 炉 的 保 温 很重 要 ， 且 有 很 大 价 值 。 煅 烧 一 般 用 于 处 理 很 小 的 材 料 ， 对 氧 化 、 燃 烧 、 爆 炸 和 热敏 感 的 材 料 ， 也 处 理 有 可 能 造 成 污 染 的 材 料 ， 用 煅 烧 炉 处 理 的 往 往 是 些 特 殊 产 品 ，包 括 密 封 料 斗 进 料 系 统 或 加 压 槽 车 ， 可 张 式 防 尘 密 封 圈 ， 特 种 加 工 气 、 集 尘 系统 。
12、 每 种 煅 烧 炉 按 特 殊 的 需 要 和 独 特 的 规 格 设 计 ， 可 用 电 或 天 然 气 作 热 源 ， 炉 中有 热 区 ， 有 独 立 的 控 制 区 ， 冷 却 器 可 使 产 品 在 出 炉 前 冷 却 。 应 用 领 域 ： 煅 烧 炉 主要 应 用 于 冶 金 、 化 工 、 钢 铁 、 等 行 业 。 锻 烧 炉 主 要 用 于 化 纤 、 无 纺 布 行 业 的 纺 丝 工 件 的 煅 烧 清 洗 之 用 ， 也 适 用 于 温度 低 于 600 的 工 件 回 火 、 调 质 处 理 之 用 。 煅 烧 炉 外 框 采 用 型 钢 和 钢 板 制 作 ，工
13、 作 室 内 壁 采 用 耐 热 钢 板 或 耐 热 不 锈 钢 制 造 ， 外 壳 与 工 作 室 之 间 填 充 优 质 硅 酸 铝棉 隔 热 保 温 ， 不 锈 钢 “U”型 电 热 管 安 装 在 炉 内 壁 两 侧 ， 顶 部 没 有 可 调 节 排 气 口 ，炉 内 根 据 煅 烧 工 件 规 格 需 要 配 置 工 件 搁 架 。使 用 范 围 ： 锂 离 子 电 池 材 料 、 稀 土 材 料 、 化 工 催 化 剂 材 料 、 磁 性 材 料 、 粉 末 冶 金 材 料 、有 色 金 属 材 料 及 高 岭 土 非 金 属 矿 物 材 料 的 粉 体 或 颗 粒 的 干 燥
14、、 煅 烧 、 高 温 反 应 、热 处 理 、 碳 化 。 产 品 特 点 ： 1、 物 料 品 质 均 匀 。 物 料 在 炉 内 的 运 动 状 态 为 动 态 的 窜 动 和 翻 转 ， 受 热 均 匀 ，确 保 了 物 料 的 充 分 反 应 。 2、 加 热 效 率 高 。 由 于 物 料 的 运 动 增 大 了 物 料 的 受 热 面 积 ， 增 强 了 热 传 导 和热 辐 射 的 作 用 ， 缩 短 了 物 料 的 烧 成 周 期 ； 而 且 ， 炉 体 保 温 材 料 采 用 了 纤 维 轻 质 材料 圆 形 结 构 ， 升 温 快 ， 蓄 热 低 ， 热 损 失 大 为
15、减 少 ， 热 能 被 充 分 利 用 。 3、 优 良 的 气 密 性 。 由 于 采 用 特 殊 的 密 封 结 构 ， 可 密 封 达 炉 内 压 力0.5kPa。 4、 气 氛 性 能 好 。 由 于 气 密 性 的 提 高 ， 炉 内 空 间 既 能 保 持 氧 化 气 氛 （ 空 气 中 ）和 中 性 气 氛 （ 氮 或 二 氧 化 碳 等 ） ， 还 能 通 入 还 原 性 气 体 。 5、 完 善 的 自 动 化 控 制 。 设 备 整 体 采 用 标 准 化 的 PID 智 能 控 制 系 统 ， 保 证 了系 统 的 可 操 作 性 、 可 靠 性 和 先 进 性 ， 加 热 系 统 可 根 据 各 种 工 艺 要 求 设 置 不 同 的 加热 曲 线 。5.尾气净化岗位操作法一岗位任务通过文氏管、泡沫塔、电除雾装置除去转窑煅烧尾气中的有害物质酸雾、粉尘、使废气达到国家排放标准。二工艺控制指标1.文氏管气体出口温度：95 度2.填料塔气体出口65 度3.除雾效果90%序号 设备名称 台数 设备型 号 维护保养方法及要求1 文氏管 3保持喷嘴畅通保持夹套水的稳定保持温度的稳定2 填料塔21检查塔体完好3 风机2229-26-9D9-26-10D9-28N.15轴承
