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1、2万吨/年硫酸法钛白黑段设计摘 要针对攀枝花钛精矿原料的特性，本设计采用硫酸法生产钛白粉工艺，设计规模为年产量2万吨。生产过程包括原矿粉碎、酸解、沉降、泥浆压滤、结晶、圆盘过滤、控制过滤、浓缩以及三废处理等工序并对这些工序工艺进行了设计，提出了各工序的工艺流程图。在设计中，以每天产能为依据，对酸解、沉降、结晶、浓缩等工序进行物料衡算和热量衡算，为设备选型提供了依据。在设备选型阶段，对主要设备进行了计算和选型。通过物料衡算、热量衡算及设备选型和车间布置说明，最后得出了设计说明书、设备定型一览表和带控制点的流程图。 关键词： 钛白粉，硫酸法，黑段工程设计ABSTRACTIn view of the
2、 characteristics of limonite raw materials in Pan Zhihua, this paper designs with titanium white sulfuric acid production process and the scale of annual production is 20,000 tons. The production process includes undressed ore smashing, acidolysis, subsidence, filter pressing, crystallization, disc
3、filtration controlled filter, concentration, and the process of waste treatment. The paper designs on these process -es and illustrates the flow chart of these process. Based on the daily production,the paper designs on acidolysis, subsidence, crystallization and concentration processes with materia
4、l balance and energy balance. Therefore, it provides the basis for the equipment selection. In the equipment shaping stage, it designs on major installation for computationand shaping. Base on the explanation of material weight, thermal weight, equipment shaping and workshop arrangement, finally it
5、obtained the design instruction, equip ment list and flow chart with controlling point.Keywords titanium dioxide, Sulfuric acid method, Process design of black section目 录摘要.ABSTRACT1绪论11.1概述11.1.1课题背景11.1.2设计的目的、意义11.1.3国内外现状、水平、发展趋势21.2设计依据和设计原则41.2.1设计依据41.2.2设计原则51.3设计基础资料51.4设计范围52工程分析72.1建设项目概况
6、72.1.1建设项目名称、性质和地点72.1.2建设规模、内容73两万吨/年钛白粉生产黑段工艺设计83.1黑段工艺流程图83.2酸解工段工艺设计83.2.1原矿粉碎单元83.2.3 酸解单元103.2.3沉降/泥浆压滤单元123.3结晶工段工艺设计133.3结晶工段工艺设计143.3.1结晶单元143.3.2圆盘过滤单元163.3.3控制过滤单元173.3.4浓缩单元184物料及热量衡算204.1酸解工段物料及热量衡算204.1.1 酸解物料衡算204.1.2沉降及泥浆处理工序物料衡算224.1.3 酸解热量衡算224.1.4酸解物料平衡图244.1.5热量平衡图244.2.结晶工段物料及热量
7、衡算244.2.1结晶工序物料衡算244.2.2圆盘过滤工序物料衡算254.2.3控制过滤工序物料衡算264.2.4浓缩工序物料衡算264.2.5结晶工序热量衡算274.2.6浓缩工序热量衡算274.2.7结晶工段物料平衡图294.2.8结晶工段热量平衡图295设备选型305.1主要设备选型原则305.2主要设备选型计算305.2.1钛精矿的干燥粉碎和输送工序主要设备的选型与计算305.2.2酸解-泥浆处理工序主要设备选型与计算305.2.3 结晶工段主要设备选型与计算325.3主要设备定性一览表346车间布置说明356.1酸解工段车间布置说明356.1.1钛精矿的干燥粉碎及输送单元设备布置说
8、明356.1.2酸解-泥浆处理单元设备布置说明356.2结晶工段车间布置说明357环境污染与治理377.1污染物产生及排放377.2 黑段设计中采用的环保措施和综合利用论述377.2.1废气治理措施377.2.2 废水治理措施377.2.3 废渣治理措施387.2.4噪声治理措施387.2.5废酸的综合利用38参 考 文 献39致 谢401绪论1.1概述1.1.1课题背景基于攀枝花市“十一五”钒钛产业规划纲要，提出攀枝花要根据世界钒钛技术与产业发展趋向，立足于钒钛资源优势、研发能力和产业基础，结合国家产业政策，进一步确立钒钛产业为重要支柱产业和今后经济建设重点，通过开发、应用和引进国内外钒钛领
9、域的先进科技成果1；通过做大做强、积极参与国际竞争来不断促进钒钛龙头企业的升级；通过扩大开放和加强国际合作，培育多种所有制形式的企业群体，使攀枝花钒钛经济总量达到更大规模。结合攀枝花发展钒钛产业得天独厚的资源优势、技术优势以及较强的研究开发能力和雄厚的钒钛产业基础，大力推进技术创新体系建设，提高钒钛产业自主创新能力，不断增强钒钛科技综合实力、创新能力和成果转化能力，为钒钛产业发展提供有力的技术支撑，实现钒钛产业发展的新跨越2。1.1.2设计的目的、意义钛白粉具有稳定的物理、化学性质，良好的光学、电性性质以及优异的颜料性能，钛白粉行业在整个化工领域里占举足轻重的地位，它作为一种大宗的化工原料因此
10、其用途十分广泛，涂料、塑料、造纸、化纤、油墨、橡胶、电子工业、化妆品、电焊条、搪瓷5。陶瓷和冶金等都要用到钛白粉。特别是颜料钛白粉，因其有其他白色颜料无可比拟的多种优异性能，以至于其面世后，很快就取代了传统的铅白、锌白、锌钡等白色颜料，成为白色颜料之王。由于白色和浅色最好的遮盖颜料和销色颜料，因此被广泛地应用于需要着色或浅色的涂料、纸张、塑料、油墨、橡胶等领域。随着世界经济的发展和人类科技的进步，人们对钛白粉的认识越来越深，钛白粉的应用领域将越来越广，所以钛白粉有着极其宽广的发展和应用前景。因此钛白粉的生产备受各工业发达国家的重视，与国民经济的发展紧密相关，经济的快速发展，必然给钛白粉工业带来
11、广阔的发展空间3。研究钛白粉的生产，并改进技术方面的问题，是现今阶段的比较首要的课题，本课题是研究钛白粉黑段设计，采用硫酸法生产钛白粉，主要工艺是从原矿经过酸解、沉降、结晶、过滤、浓缩等一系列工艺过程，这在整个钛白粉生产中是比较重要的工序。本设计的课题研究的是年产两万吨钛白粉的生产，现今国内钛白粉厂都是比较小的生产能力，一般都是几千吨的设计能力，能达到上万吨的能力的都比较少，本课题设计的目的就是为了研究设计能力大的钛白粉生产，这对于整个钛白粉市场来说都是具有重大的意思，有助于推动国内钛白粉工业进步，也进一步利用攀枝花特有的钛资源，生产具有质量和功能的新型钛白粉。1.1.3国内外现状、水平、发展
12、趋势 鉴于钛白粉的用途广泛，其生产和发展已受到世界各国的重视。近年来，高档钛白粉受到青睐，而且产品逐渐向功能化和系列化方向发展，尤其是超细TiO2的开发，进一步扩大了其应用范围。目前市场销售旺盛，具有广阔的市场前景。当前世界钛白粉工业的发展趋势为：（1)全球形成超大规模企业的兼并收购浪潮。（2)在工艺技术方面。由于氯化法技术先进，对环境友好，故其技术发展趋势将是硫酸法向氯化法转移。（3)产品销售价格仍存有上涨。国外钛白粉金红石型占80以上，进入中国的大约80为金红石型，其中氯化法产品占75以上，我国钛白粉进口数量中，每年都占我国钛白粉总销量的40以上，几乎垄断了我国高档和专用钛白粉市场4。该法
13、生产的钛白粉质量好，白度好、遮盖力高、易分散、耐候性良好等特性，通用性也强。氯化法钛白粉生产比硫酸法生产具有生产流程短、工序少、占地面积小、采用连续式之自动化干法生产、生产技术先进、劳动生产率高、生产能力大、产品质量高、生产成本低、经济效益好、闭路生产、氯气循环使用、派出废料少、三废污染少等诸多优势，以至于国外氯化法钛白生产发展迅速。 国外钛白粉厂设有应用技术实验室，重视应用技术研究，有针对性的开发适销对路的产品，国外提钛白粉厂有的自己的后处理车间，有的还有自己的后处理厂，建立后处理厂的作用是增强钛白粉生产线的灵活性，可以根据市场需要将二氧化钛初品处理成个性化的成品，以满足不同用户的需求1。国
14、外钛白粉厂的生产规模都比较大，都能形成规模效益。国外大企业钛白粉的特点：生产高度集中；工厂规模大，生产成本低、经济效益好。各大公司都形成了从原料到成品的应用完整体系，这样有利于工艺改进、提高产品质量和推广新产品；各大公司很重视技术改进，各自拥有科研和实验室，从事工艺、设备、和新产品的研制；各厂家高度垄断和严密封锁技术，只出售技术，从未公开技术，在报刊资料中也无完整技术介绍；开发以云母包覆钛系珠光颜料、钛白水浆和纳米钛白粉；高度分散性、高耐久性、高光泽、低成本是各大公司追求的永恒目标。国外开发的钛白粉新品种的特点是光散射能力、光泽、白度、分散性、耐久性等性能的高度统一。要求具有低吸油量、优异的分
15、散性、高的光学性能和适当的耐久性。今后全球二氧化钛在质量和品种上的发展趋势，可概括为一下五个方面：（1） 光亮度更高（杂质含量更低）；（2） 底色更蓝（粒径要更小些）；（3） 粒度分布更狭窄；（4） 光泽度更高；（5） 耐候性更好；钛白粉的主要应用领域是涂料、塑料和造纸行业，其次是油墨和化纤行业。但这些领域所需要的多是金红石型和有特殊要求的锐钛型钛白粉，在此基础上虽然全行业生产能力不断扩大，产量持续增加，但这种扩张主要是量的扩张，缺少质的提高。行业整体素质不高，产品结构不合理，技术装备落后，大量中小型钛白粉生产企业产品以低端为主，高端产品至今仍主要依赖进口8。面对这一局面，全行业必须有清醒的认识，积极跟进世界先进生产工艺，紧扣市场脉搏，各生产企业联合行动做大做强整个行业的实力。并确定适合中国钛白粉行业发展环境的全行业战略，才能与境外强敌相抗衡，求得生存和发展的空
