1、http:/ http:/ 前言浓钛液的水解没有一个固定的 pH 值，只要满足稀释或加热的条件它即能发生水解而析出白色的氢氧化物，以水合物的形式沉淀。甚至在溶液中酸度极高时(如 H2S04 浓度高达400500 gL)经长时间的煮沸也能发生水解析出沉淀。在常温下用水稀释浓钛液时，析出的是胶体氢氧化钛沉淀。这种水合物即使在常温下也很容易溶于有机酸、稀的无机酸、碱以及钛盐溶液中，这样的溶液具有明显的胶体物特征。钛液(硫酸氧钛)在常温下采用稀释法水解的反应方程式如下：当这种氢氧化钛陈化时，如经过加热则就会失去胶体特征和易于胶溶的能力，同时也丧失了易溶于有机酸、弱酸、碱和钛盐溶液的能力。此时，其组成也
2、发生了变化，形成了一水合物TiO2H2O 或 TiO(OH)2。因为钛的氢氧化物具有两性的特征，且偏酸性，故可把它们看成是钛酸或偏钛酸。偏钛酸实质上是高分散和活性状态的二氧化钛。它牢固地吸附着一定数量的水、硫酸和其他杂质。这种偏钛酸是在常温下制得的。所以在进行下一步处理前就不必进行冷却了。但因它的粒子形状很不规则，平均粒径大，粒径分布宽，在工业生产中无实际意义。硫酸法钛白生产，在工业上有实际意义的惟一水解方法就是将浓钛液加热，并使其维持沸腾发生水解反应，生成白色偏钛酸析出沉淀。其反应方程式如下：采用沸腾状态下进行水解制得的偏钛酸具有无定型结构或不明显的锐钛型微晶体结构，其粒子直径为 310 微
3、米，它们按一定的方向配位成为胶粒。这种胶粒在硫酸盐离子的作用下加速凝聚，构成凝聚体。当凝聚体逐渐增大到一定程度时便析出白色的偏钛酸沉淀。它决定了二氧化钛粒子的大小，对最终产品的性能有着至关重要的影响。凝聚体的大小为0.42.0 微米，它的比表面积相当大，一股为 6070 m2/g，相当于锐钛型产品比表面积的45 倍。由于比表面积很大，所以它就能够吸附相当数量的水、硫酸根离子和其他杂质元素。在水解过程中，在进行粒子凝聚成偏钛酸析出沉淀的同时，随着溶液各组分的变化，http:/ http:/ 水解产物冷却的目的11 满足下一工艺过程对物料温度的要求条件目前钛白生产中常用的几种水解方法，无论是自生晶
4、种常压水解，还是外加晶种常压水解或是外加晶种微压水解，第二沸腾温度都在 108114左右。这样高的温度，是水洗设备(PP 过滤板和化纤滤布)无法承受的。因此，不冷却不行，冷却不到一定的温度也不行。一般要求进入水洗工艺过程的物料原则上在 5055最好。在这样的温度范围内，既保证了水洗设备的正常运行，又满足了高效率洗涤硫酸亚铁的条件。因为硫酸亚铁在 60时溶解度出现最大值，有利于净化产品。12 有利于提高产品质量从提高产品质量的角度出发，对于水解产物偏钛酸的冷却应采取快速冷却的方法。通过快速冷却才会阻止与液相共存的杂质进入偏钛酸颗粒中，从而有效地提高了产品的质量。相反，如采用慢速冷却的方法，就会降
5、低偏钛酸颗粒凝聚体与液相及杂质问的温度差，使杂质容易进入到偏钛酸颗粒凝聚体中，污染了产品，影响了产品质量的提高。http:/ http:/ 偏钛酸的常规冷卸方式21 直接冷却(在水解槽里冷却)此法为水解槽的一槽两用。在配置有搅拌器、加热(冷却)盘管的槽子，即可当水解槽用，又可当冷却槽用。进出盘管的有两组介质，分别是两路。一路是水解时通入蒸气，另一路是冷却时通入冷却水。盘管材质多为紫铜管，也有用钛管的，钛管的换热效果比紫制管的好，同时使用寿命也长，管壁结垢(料)的现象较少，但价格较高。直接冷却法如图 1所示。22 在单独的冷却槽冷却法水解反应与水解产物的冷却为两个用途不同的槽子。水解反应结束后将
6、水解料放入配置有搅拌器和冷却盘管的冷却槽中，物料在这个冷却槽中由冷却水通过冷却盘管进行换热，实现对水解产物的冷却。采取这种冷却方式，可有效地提高水解槽的利用率，有利于物料的平衡和生产的调度管理，也有利于水解物料的冷却。但建设费用较高。单独的冷却槽冷却法如图 2 所示。http:/ http:/ 自然冷却法有单独的水解槽和冷却槽，但冷却槽只配置有搅拌器，不配置冷却装置。当水解结束后，将水解产物放入该冷却槽内，通过搅拌使物料自然降温。为了满足水洗对物料温度的要求，解决自然降温的问题，有时就采取增加冷却槽数量的措施，或者水洗暂时处于待料状态，等冷却槽中的料温降到适合水洗要求后再进行水洗操作。这类冷却
7、槽一般没有槽盖子，主要靠悬浮液的表面散热，冷却效果极差。有时环境中的固体杂质还会进入槽中的物料内，造成对产品的污染。自然冷却方式如图 3。24 快速冷却法快速冷却是强制冷却的一种方式，也是目前采用的最普遍的一种冷却方式，它的冷却效果很好，冷却速度很快，可有效地防止或减少偏钛酸悬浮液中液相中的有害杂质进入偏钛酸凝聚体中，有利于产品质量的提高。同时由于冷却速度快，在短时间内就会使 100以上的料温降到 60以下。这样还有利于偏钛酸悬浮液中三价钛的存在不至于损失，有利于提高水洗的速度，保证了水洗的效果。快速冷却法所采用的设备有板式换热器和石墨换热器等。石墨换热器用得最多。石墨http:/ http:
8、/ 120以下。压力分壳程和管程，壳程压力应0.3 Mpa。矩形块石墨换热器的使用条件就更宽一些，所以用得也较普遍。石墨改性聚丙烯列管式换热器如图 4，矩形块石墨换热器如图 5。快速冷却法的这两种形式，一般在设计上采用足够的位差，以便使水解产物自流入换热器，经冷却后流入偏钛酸贮槽供水洗上片。但有时候因位差不够时，也可采用先把水解料放入低位贮槽，然后再由泵从低位贮槽里将物料打入石墨换热器，从石墨换热器出来的低温料流入水洗的供料槽。3 冷却时的在线监测偏钛酸悬浮液的冷却，除了自然冷却方式之外，其也的冷却方式均需要冷却时的在线http:/ http:/ 冷却时的搅拌偏钛酸悬浮液冷却时的搅拌速度应为 2530 r/min，搅拌叶以浆式为好，这样就会使物料搅拌均匀，有利于传热，即可获得较好的冷却效果。搅拌强度过大，不仅造成三价钛的较大损失，而且使物料的 pH 值也受到影响，不利于水洗和产品质量的提高。搅拌强度过小，使物料的传热受到影响，而且不均匀，得不到较好的冷却效果。相比，石墨换热器就不存在这个问题。
