張家界鈦白粉連續酸解攪拌裝置

　　一．概述
　　鈦白粉學名二氧化鈦（TiO2），分子量:79.88，是一種白色無機顏料，具有無毒、不透明性、好白度和光亮度，被認為是目前世界上性能不錯的一種白色顏料，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品及食品添加和醫藥等工業。
　　鈦白粉有兩種主要結晶形態：銳鈦型（Anatase），簡稱A型；金紅石型(Rutile)，簡稱R型。
　　鈦白粉的生產方法有硫酸法和氯化法兩種：
　　硫酸法是將鈦鐵礦粉與濃硫酸進行酸解反應生成硫酸氧鈦，經水生成偏鈦酸，再經煅燒、粉碎即得到鈦白粉產品。此法可生產銳鈦型和金紅石型鈦白粉。而且可生產氯化法不能生產而市場需要的銳鈦型各種牌號的鈦白粉。缺點：流程長，只能以間歇操作為主，濕法操作，硫酸、水消耗高，廢物及副產物多，對環境污染比較嚴重，每噸成品鈦白粉分別要排出8噸廢酸和3噸多硫酸亞鐵，還有大量的污水。
　　氯化法是將金紅石或高鈦渣粉料與焦炭混合后進行高溫氯化生成四氯化鈦，經高溫氧化生成二氧化鈦，再經過過濾、水洗、干燥、粉碎即得到鈦白粉產品。氯化法只能生產金紅石型產品。
　　優點：流程短，生產能力易擴大，連續自動化程度高，能耗相對低，“三廢”少，能得到優質產品。缺點：投資大，設備復雜，對材料要求高，要耐高溫、耐腐蝕，裝置難以維修，開發難度大。
　　二.間歇酸解與連續酸解對比
　　目前，我國98%以上的企業采用硫酸法生產鈦白粉，使用酸解罐進行間歇操作，其致命弱點是環保問題，如含硫尾氣處理、廢酸回收等。
　　間歇酸解反應為鈦鐵礦與93%濃硫酸混合，加入稀酸引發酸解，熟化溶解和鐵粉還原等，在酸解的主反應階段產生大量的含硫尾氣。目前在用的酸解罐有15m3、30m3、50m3、130m3等，對于30m3以下的酸解罐來說，尾氣量相對較少，可以采用水力噴射冷凝或動力波洗滌凈化處理，但對于130m3大型酸解罐，主反應期5-10分鐘，瞬時氣量達到每小時十幾萬立方米，尾氣處理非常困難。
　　連續酸解是從國外引進的技術，該法使用發煙硫酸和20%的硫酸的混合酸與礦粉連續發生酸解反應，其反應在長方形的反應器內進行，通過反應器內的攪拌槳葉的螺旋推動，使生成物按照一定的速度均勻連續的排出，從而實現連續進料，連續反應，連續出料的連續酸解過程，反應煙氣通過設在反應器頂部的管道引至尾氣處理系統。由于連續酸解很好地控制了鈦礦與硫酸的反應速度，尾氣均勻連續排放，瞬時產生尾氣量非常少，而且含硫量低，便于處理。
　　連續酸解的優勢在于環保，但其缺點是能耗略高。另一個優勢在于廢酸的回用可達100%，而且酸解率不低于96%。
　　表一. 連續酸解與間歇酸解的對比

　　三．連續酸解裝置
　　連續酸解技術是引進的國外技術，經過近十年的發展和改進，已形成了系列化的鈦白粉生產裝備。由一端出料發展到中間加料兩端出料，大大提高了生產效率。攪拌軸也從單軸發展為雙軸，極大地降低了設備故障停機。攪拌槳葉通過表面熔敷復合陶瓷壽命延長到了6-12個月。
　　連續酸解裝置由電機，減速機，殼體，攪拌軸和攪拌槳葉組成，國內目前在用的連續酸解反應期有三種規格，具體參數如下：
　　表二：連續酸解反應器規格

　　攪拌軸一般由兩根軸相向旋轉組成，回轉直徑決定了小時加料量，也決定了反應器的生產能力。軸上按照螺旋推料、攪拌規律焊裝一定數量的攪拌槳葉，實現對酸礦混合料的攪拌、反應和推料，從而實現連續酸解的連續加料、連續反應和連續出料。
　　附圖一是兩種攪拌軸的實物圖片
　　附圖一   反應器攪拌軸

　　三．反應器攪拌槳葉（翅片）
　　反應器的核心設計是攪拌槳葉的布置和攪拌軸的轉速參數，但其核心部件是攪拌槳葉的制作，剛剛引進國外連續酸解技術的時候，曾試圖用堆焊的方式制作槳葉，但壽命僅15天左右，從國外進口價格很高，造成成本增加，為了解決這一難題，我們經過認真細致的攻關，采用表面熔敷的方式在葉片表面熔敷復合陶瓷，解決了葉片的腐蝕和磨損問題，目前壽命可達一年，在小反應器上也可達到6個月，不僅降低了連續酸解的成本，而且減少了停機時間，提高了生產效率。
　　附圖二   攪拌槳葉圖片