钛白粉连续酸解搅拌装置

　　一．概述
　　钛白粉学名二氧化钛（TiO2），分子量:79.88，是一种白色无机颜料，具有无毒、不透明性、好白度和光亮度，被认为是目前世界上性能不错的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、化妆品及食品添加和医药等工业。
　　钛白粉有两种主要结晶形态：锐钛型（Anatase），简称A型；金红石型(Rutile)，简称R型。
　　钛白粉的生产方法有硫酸法和氯化法两种：
　　硫酸法是将钛铁矿粉与浓硫酸进行酸解反应生成硫酸氧钛，经水生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品。此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。而且可生产氯化法不能生产而市场需要的锐钛型各种牌号的钛白粉。缺点：流程长，只能以间歇操作为主，湿法操作，硫酸、水消耗高，废物及副产物多，对环境污染比较严重，每吨成品钛白粉分别要排出8吨废酸和3吨多硫酸亚铁，还有大量的污水。
　　氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生成四氯化钛，经高温氧化生成二氧化钛，再经过过滤、水洗、干燥、粉碎即得到钛白粉产品。氯化法只能生产金红石型产品。
　　优点：流程短，生产能力易扩大，连续自动化程度高，能耗相对低，“三废”少，能得到优质产品。缺点：投资大，设备复杂，对材料要求高，要耐高温、耐腐蚀，装置难以维修，开发难度大。
　　二.间歇酸解与连续酸解对比
　　目前，我国98%以上的企业采用硫酸法生产钛白粉，使用酸解罐进行间歇操作，其致命弱点是环保问题，如含硫尾气处理、废酸回收等。
　　间歇酸解反应为钛铁矿与93%浓硫酸混合，加入稀酸引发酸解，熟化溶解和铁粉还原等，在酸解的主反应阶段产生大量的含硫尾气。目前在用的酸解罐有15m3、30m3、50m3、130m3等，对于30m3以下的酸解罐来说，尾气量相对较少，可以采用水力喷射冷凝或动力波洗涤净化处理，但对于130m3大型酸解罐，主反应期5-10分钟，瞬时气量达到每小时十几万立方米，尾气处理非常困难。
　　连续酸解是从国外引进的技术，该法使用发烟硫酸和20%的硫酸的混合酸与矿粉连续发生酸解反应，其反应在长方形的反应器内进行，通过反应器内的搅拌桨叶的螺旋推动，使生成物按照一定的速度均匀连续的排出，从而实现连续进料，连续反应，连续出料的连续酸解过程，反应烟气通过设在反应器顶部的管道引至尾气处理系统。由于连续酸解很好地控制了钛矿与硫酸的反应速度，尾气均匀连续排放，瞬时产生尾气量非常少，而且含硫量低，便于处理。
　　连续酸解的优势在于环保，但其缺点是能耗略高。另一个优势在于废酸的回用可达100%，而且酸解率不低于96%。
　　表一. 连续酸解与间歇酸解的对比

　　三．连续酸解装置
　　连续酸解技术是引进的国外技术，经过近十年的发展和改进，已形成了系列化的钛白粉生产装备。由一端出料发展到中间加料两端出料，大大提高了生产效率。搅拌轴也从单轴发展为双轴，极大地降低了设备故障停机。搅拌桨叶通过表面熔敷复合陶瓷寿命延长到了6-12个月。
　　连续酸解装置由电机，减速机，壳体，搅拌轴和搅拌桨叶组成，国内目前在用的连续酸解反应期有三种规格，具体参数如下：
　　表二：连续酸解反应器规格

　　搅拌轴一般由两根轴相向旋转组成，回转直径决定了小时加料量，也决定了反应器的生产能力。轴上按照螺旋推料、搅拌规律焊装一定数量的搅拌桨叶，实现对酸矿混合料的搅拌、反应和推料，从而实现连续酸解的连续加料、连续反应和连续出料。
　　附图一是两种搅拌轴的实物图片
　　附图一   反应器搅拌轴

　　三．反应器搅拌桨叶（翅片）
　　反应器的核心设计是搅拌桨叶的布置和搅拌轴的转速参数，但其核心部件是搅拌桨叶的制作，刚刚引进国外连续酸解技术的时候，曾试图用堆焊的方式制作桨叶，但寿命仅15天左右，从国外进口价格很高，造成成本增加，为了解决这一难题，我们经过认真细致的攻关，采用表面熔敷的方式在叶片表面熔敷复合陶瓷，解决了叶片的腐蚀和磨损问题，目前寿命可达一年，在小反应器上也可达到6个月，不仅降低了连续酸解的成本，而且减少了停机时间，提高了生产效率。
　　附图二   搅拌桨叶图片