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钛白生产工艺设备技术分析及进展
作者:管理员    发布于:2015-09-11 15:58:41    文字:【】【】【

  唐文骞等钛白生产工艺设备技术分析及进展钛白生产工艺设备技术分析及进展唐文骞X侯益民山东省化工规划设计院250013管道气力输送的应用等。

  截至2004年底全国70家钛白粉生产厂,总产能700kt/a产量为600kt/a.从产量上来说,自2001年起,我国已成为居美国之后的世界第二大钛白生产国。在大好形势下,我们要清醒地看到问题所在,2004年虽然产量提高,但由于原材料、燃料、运输等价格大幅上涨,造成钛白粉生产成本增高,1~ 10月份行业内统计锐钛型钛白粉平均单位成本为6789元/t,仅比2003年全年平均成本上升412元/t,金红石型钛白粉平均单位成本8777元/t,仅比2003年全年平均单位成本上升804元/t.从产品销售情况来看,国外产品销售价每吨产品提价100~ 150美元,而国内产品锐钛型钛白粉仅有小幅提价,而金红石型产品不仅没提价,价格反而下滑。整个行业盈利空间下降,造成这种状况的主要原因是产品质量不如进口产品。要想改变行业低盈利状态,必须提高装置技术水平,提高产品质量。本文着重备的应用问题并进行分析和评述。

  1间歇和连续酸解工艺(1)我国硫酸法钛白生产工艺,几乎全部采用间歇酸解,选用的酸解罐有15m3、30m3、50m3、130m3等,生产周期为8~12h.这种间歇酸解适用于我国国情,因钛铁矿品位低,杂质多,矿源杂,生产操作时需经常改变工艺条件,使酸解达到预期的酸解率。

  间歇酸解反应分为钛铁矿和93硫酸混合,加20酸引发酸解,熟化溶解和铁粉还原等阶段,其中引发酸解的主反应阶段,产生大量的酸解尾气。对于15m3、30m3的酸解罐来说,酸解尾气量相对较少,采用水力喷射冷凝或动力波气体洗涤净化技术处理酸解尾气,取得了较好的成效。对于130m3的大型酸解罐,主反应期5~ 10min,瞬时气量达每小时十几万立方米,米用动力波等方法处理,投资大、占地面积大,实施起来存在不少困难,目前工业生产采用往排气烟囱上喷水,此法操作较简单,便于实施,但效果不是太理想,对厂区周围大气环境会造成一定的影响。

  (2)连续酸解是国外开发的技术。该法使用发烟硫酸和20硫酸的混合酸与矿粉连续酸解反应。该法要求矿粉的质量稳定,反应温度高,设备材质要求高,酸解率较低,一般约80.连续酸解生成的气量较均匀,单位时间内酸解气量较少,处理酸解尾气就容易得多,该法具有环保优势。

  2水解技术有关钛液水解方法的专利和报导很多,但只有两种方法目前仍在各国广泛使用,一种是在1923年研究成功的自生晶种稀释水解工艺,又称布鲁门菲尔法(JosephBlumenfeld);另一种是在1930年开发成功的外加晶种工艺,又称麦克伦堡法(Meklenbeig)。这两种方法一直沿用至20世纪90年代,之后技术不断创新。20世纪90年代初,欧洲开发了新的外加晶种水解技术,取代了原有自生晶种水解技术。归纳起来,外加晶种水解技术具有如下特点:X唐文骞:副总工程师,工程师。1963年毕业于福州大学化学工程系。长期从事化肥设计,曾获省、部级优秀工程勘察设(1)有单独一套晶种制备设备和技术,确保制备晶种的质量。

  (2)将晶种放入水解罐内,水解操作过程较为简单,便于自动控制,排除人为因素。

  种要求钛液浓度195g/1则外加晶种工艺大大减少浓缩工序的设备、管道等投资和运行费用。以我院设计的15kt/a钛白装置为例,采用热泵技术,可节省投资约300万元,每小时节省蒸汽24t,节电5kWh,以每吨蒸汽90元,每度电0.45元计,则每吨钛白节省费用约115元。

  3干燥设备表面处理后的物料,干燥的方式有三种:带式干燥、喷雾干燥和闪蒸干燥。

  1带式干燥机原引进德国ELA公司的产品,现已国产化。

  国产化设备包括挤压机、干燥机等全套装置,已有南京钛白、镇江钛白、山东淄博金虹厂等应用于工业生产。单机生产能力8kt/a15kt/a,该机的特点是热风和物料接触面积大、操作稳定、粉尘小、生产能力较大,干燥后的物料呈颗粒状,含水量0.5 ~1.0,便于后面工序气流粉碎操作,缺点是设备占地面积大,循环风机多,动力消耗大,生产环境差等。该设备的生产厂家有江苏靖江市天禾干燥机厂和山东淄博万通机器厂。

  3.2喷雾干燥机原引进德国GEA公司的子公司尼鲁公司的产品,现已国产化。含固体40~50的二氧化钛浆料在(10000~ 15000)r/min的高速分散器中被离心分散成雾状细微颗粒,使其在干燥室中与热空气充分接触干燥。由于物料被分散成极细的颗粒,蒸发面积很大,物料中的水分在瞬间被蒸发,干燥后的物料呈粉末状,含水量< 0.5.单机生产能力有10kt/a、15kt/a、25kt/a等,使用该设备的厂家有漯河兴茂、株州永利、重庆钛业等,生产该设备的厂家有无锡阳光干燥设备厂等。

  3-3闪蒸干燥国内自行开发的技术。料浆含固量可达60,其特点是干燥时间1~5s,产品不过热,品质均匀,流动性好,含水量< 0.5,单机生产能力有1.0kt/a、1.5kt/a两种。应用该设备厂家有四川龙蟒、河南百利联等,设备生产厂家有东北大学干燥技术研究所等。

  3.4比较与评述以年产15kt/a钛白粉为例,计算三种干燥方法能量消耗。

  带式干燥以浆料50含水量,产品含水1计;喷雾干燥以浆料50含水量,产品含水0.5计;闪蒸干燥以浆料40含水量,产品含三种干燥方法总能耗为:由此可知,带式、喷雾、闪蒸三种干燥方法,由于进料的浆料要求含水量不同及能耗的差异,导致三种干燥方法总能耗的不同,喷雾干燥较高,带式干燥居中,闪蒸干燥较低。在工业生产设备的配置上,闪蒸干燥的料浆脱水宜选用隔膜压滤机,喷雾干燥和带式干燥的料浆脱水宜选用真空转鼓过滤机或者压滤机。在产品品种的应闪蒸干燥是固体流态化的!种干燥方法,是用上,对于涂料用的钛白粉,采用带式、喷雾、唐文骞等钛白生产工艺设备技术分析及进展闪蒸等干燥方法,均能满足产品质量的要求。对于化纤用钛白粉,只能选用喷雾干燥方法。

  4隔膜压滤机我国曾先后将引进的压滤机应用于钛白生产中的一洗水洗、二洗水洗、窑前脱水、包膜后的二氧化钛的洗涤。与传统的叶滤机、真空转鼓过河北填料滤机相比,具有节水、节电、提高洗涤质量、改善操作环境和提高自动化水平等优点,是钛白生产工艺一次较大变革。

  国内压滤机的制造商,面对着市场需求,开发出拥有自己知识产权的国产压滤机,现已在国内数家钛白粉生产厂中应用,取得了较好的效果,国内外产的压滤机选型比较见表1.表1 15kt/a钛白生产中的压滤机过滤总面积(m2)名称引进国产一洗水洗二洗水洗隔膜压滤机在配置上差别很大,如国外滤板配国外机架;国外滤板配国内机架;国内滤板配国内机架,其价格比约为4 21.各钛白生产厂家,可根据自己的经济实力,酌情选用其配置方式。国产压滤机滤板的质量和自控水平等方面还是不如国外产品。

  5管道气力输送钛白生产中涉及到的固体物料有钛铁矿、出转窑粗的二氧化钛和雷蒙磨后的成品二氧化钛,这些固体物料的输送有的工厂用手推车输送,或者用斗提机配合多级螺旋输送,这种输送方法物料损失大,并且污染生产环境。后者因多级螺旋故障多,影响生产的正常运行。这些固体物料好采用管道气力输送的方法。

  5.1钛铁矿钛铁矿通常采用船或火车运输到码头或货场,再由码头、货场到中间仓库。从中间仓库开始,后面的部分可以采用气力输送,即钛铁矿从中间仓库到雷蒙磨或球磨机料斗及磨好的成品钛铁矿到酸解罐上部料斗均可采用气力输送。气力输送设备较简单,除了原有料斗之外,需增加发送罐,发送罐上部设有进料阀及料仓的除尘设备。气力输送的能耗(0.015~0. 02)kW/mth,一级输送距离为700m,输送高度为30m,可采用PLC控制,既先进又可靠。

  5.2固体二氧化钛对于从转窑下料的二氧化钛送到粗钛白料仓或雷蒙磨的料仓,以及从雷蒙磨出口的成品钛白粉送至成品料仓等均可采用气力输送。前者采用双罐交替进料工艺,后者采用气流喷射输送工艺,全系统采用PLC控制。对于输送成品钛白粉环节要特别注意防粘结的措施。

  上述两种输送方法已在山东某厂运行,效果良好。设备生产厂家有济南煜龙气力输送设备有限公司等。

  6结语增加至2004年600kt/a,年递增量约20,表明我国钛白工业进入快速发展期。在这段历史时期内,我们既重视发展速度,同时又关注装置的技术水平。分析和评述当前钛白生产中几项有代表性的技术,以期提高我国钛白行业整体水平。

  (2005下期要巨聚氯乙烯的市场分析和技术进展基于EPC工程材料编码系统的研究螺旋槽换热管传热面积计算

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