硫酸法钛白粉的生产.docx

《硫酸法钛白粉的生产.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硫酸法钛白粉的生产.docx（20页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、硫酸法钛白粉的生产一钛液的水解一、钛液水解的目的及工业上对水解的要求钛液的水解是使二氧化钛组分从液相的钛液转变为固相的偏钛酸，从而与母液中的 可溶性杂质分别，以提取纯洁的二氧化钛。钛液的水解在硫酸法钛白粉生产过程中，是一个极其重要的工序。水解的好坏，不 仅影响到工业生产的经济性，而且对最终产品的质量也影响很大。工业上对水解有下列三点 要求。水解率要高。即液相中的二氧化铁组分转变为固相的二氧化钛组分的百分率要大, 在不影响成品的性能和质量的状况下，水解率越高，经济效益就越好。水解所得的偏钛酸，必需是具有肯定大小而匀称的粒子，组成要恒定，同时要易 于过滤和洗涤。工艺条件要成熟，要易于掌握，水解产物

2、的质量要稳定，设施要简洁，要适应工 业生产的需要。二、盐类的水解的定义及哪些盐类能水解在溶液中盐的离子跟水所电离出来的H +离子或0H-离子生成弱电解质的反应，称为 盐类的水解。水做盐+水聋酸+碱中和盐类水解生成了酸和碱。反过来，酸和碱进行中和反应，也生成盐和水。也就是说, 盐类的水解反应是酸碱中和反应的逆反应。强酸与弱碱所生成的盐、强碱与弱酸所生成的盐以及弱酸与弱碱所生成的盐都能发 生水解反应。这三种盐类之所以能发生水解反应，其基本缘由就在于组成这些盐的离子能跟 水电离出来的H +或0H-结合形成弱电解质。生成的弱电解质包括能生成气体或沉淀和难电3铁钛比稳定，使水解总离子浓度稳定，对保持水解

3、速度的稳定和偏钛酸的粒度大小有肯定的意义。在水解时，钛液中硫酸亚铁浓度的大小对水解反应有肯定的影响。硫酸亚铁存在会 增加溶液的相对密度和黏度，提高了总离子浓度。水解时溶液中的TiOz含量会渐渐削减而 使其浓度不断降低，而硫酸亚铁却不会发生水解作用，它保留在母液中，使母液连续保持着 肯定的离子浓度，这就类似于保持着肯定的TiOz浓度。所以提高硫酸亚铁浓度，热水解的 速度会变慢，水解率会降低，而制得的偏钛酸粒子的粒度也较细。但是国外有资料报道，钛 液中FeSO,含量高会使产品消色力提高(见表2)。然而过低的铁钛比，虽然有利于偏钛酸的 洗涤，但会增加钛液冷冻的负担，并使制得的偏钛酸粒子的粒度变粗。因

4、此钛液中的硫酸亚 铁离子浓度与TiOz浓度之间的比值，即铁铁比(Fe/TiOz)必需保持在适当的范围内。十二、钛液F值的大小对水解和产品质t的影响钛液热水解反应的反应式如下：Ti()SO4 + 2 H2 O -H2 TiO3 I +H2SQ4在相同浓度的钛液中，F值越大其酸度也越大。从上述水解反应式可知，酸度越大, 增加了生成物硫酸的浓度，会使反应可逆，这样不仅水解反应受到抑制，使水解速度减慢, 而且生成的偏钛酸受到溶解而使粒子的粒度变细，使水解率降低。钛液中的硫酸氧钛，大部分是以短链不分支的线型聚合物(活性钛)的形态存在， 若酸度较高，仍有少部分处于不发生水解的分子状态。随着水解的进行，母液

5、的酸度越来越 高，这部分分子溶液的钛，不会转变成活性钛，这是F值高影响水解率提高的本质。从图4和水解反应式得知，钛液的F值越低，酸度越小，越有利于水解反应向正反 应方向进行，越难抑制水解的进行，越使反应开头得早。不过钛液的F值过低，它的稳定性 便大大下降，会有发生早期水解的危急，这种钛液水解时不仅得到的偏钛酸粒子的粒度粗而 且不规章，使其颜料性能较差，而且无法掌握，因此必需避开。水解的速度是随着F值的提 升而会渐渐变慢。当F2.1时，水解开头的时间要延长，水解率也要降低。I 45 I $1 I 71 I 196 20$ 221 2 32 2 45Ftfl (HjSOt/TiOj)ffi 4 F

6、依财水解开蛤时间及水解率的彩响故液含TiOr 2002088人.如人量1%F=1. 6时消色力最大，F=时吸油量最好，FG. 3时不加晶种就水解，常消失 “牛奶”事故。对于非颜料用钛白粉时生产，F值一般掌握在1. 7-1. 9之间，F值偏低对 降低硫酸的消耗、提高水解率和加快偏钛酸的水洗都有好处；对于颜料用钛白粉的生产，F 值应当相应地提高，一般加压法水解掌握的F值在L 82.1之间；常压法水解掌握F值在 1.751.95之间。十三、搅拌和加热方式对水解的影响良好的搅拌能提高传热效果，能使偏钛酸的粒子分散匀称。若搅拌过快，则偏钛酸 粒子的粒度变细，并影响其粒子絮凝长大，影响过滤和水洗速度。一般

7、用直接蒸汽加热其转 速为1030r/min。有些厂家采纳变速电动机，在加晶种期间速度较快，水解期间速度较慢。直接蒸汽加热，设施简洁，升温速度快，易掌握，蒸汽用量少，节省能源。但是蒸汽中的冷凝水会降低水解时钛液的浓度，对水解起始浓度要求严格的外加晶种水解法不利, 同时在蒸汽加热管出口处，因高温柔猛烈的气体冲击，会使偏钛酸的颗粒不规章；间接蒸汽 升温慢，蒸汽用量多，热采用率低，能耗高，盘管的制造和修理费用高，铜盘管腐蚀会污染 产品，但其不会冲淡钛液的浓度。因此外加晶种法水解，大多数厂家采纳间接加热；混合加 热是加人晶种后，先用间接加热至水解临界点，再改用直接蒸汽加热。三种加热法均能获得 相同的优质

8、水解产物。十四、若钛铁矿含三价铁高、浓废酸又全部返还采用，其F值的掌握假如钛铁矿含三价铁高，F值的掌握要放宽到L8-2.2,由于钛铁矿三价铁含量高, 酸解时放出的热量大，同时为了提高产量，缩短熟化和助冷的时间，其操作温度较高，要是 没有偏高的F值，就很难抑制钛液的早期水解。此外，为了提高回收率，将浓废酸中未水解 的钛全部回收，把浓废酸全部返还用于酸解和浸取，由于废酸的游离酸相当大，而Ti02含 量又相当少，废酸的F值达到30左右，这样高F值的废酸加到浸取的钛液中去，钛液的F 值确定偏大。实践证明，采纳加压水解的话，将F值掌握在L 8-2. 2之间，不会影响生产。十五、在加压水解的钛白粉生产中掌

9、握钛液F值偏大是否会带来弊端按常规，F值大将会带来六大弊端：酸耗增多；水解开头的时间推迟，使整个 水解时间延长；水解率降低，从水解反应的化学平衡来看T1OSO4 + 2II2OH2Ti03+Il2S0i, 钛液F值大，说明酸度增大，水解反应将受到抑制；由于酸度大，偏钛酸粒子难以长大而 粒子的粒度细，难以水洗；由于偏钛酸粒子的粒度细，造成水洗穿滤多，使回收率降低; 偏钛酸粒子过细，还会造成锻烧时易烧结而影响产品的质量。但是将F值提高到2.2,并没有消失上述弊端，对生产并没有产生不良影响，F值偏 高是靠废酸提高的，酸耗并没有增多；水解率每月平均在96. 2%以上，并不低；沉降率可 以掌握在435-

10、455之间，偏钛酸粒子的粒度并不细，因而水洗不见得难，穿滤不见得多，烧 结现象没有消失过。其实F值偏高到2.2,钛液仍属于易水解的硫酸氧钛，还没有达到2. 45 以上的难水解的硫酸钛，钛液里拥有游离酸的酸度，在常温下能抑制得住钛液的早期水解, 使钛液稳定，但是在沸腾状态下就抑制不住钛液的热水解了，也不足以阻挡偏钛酸粒子的长 大。十六、加压水解若消失沉降率高、偏钛酸粒子的粒度细的补救方法假如水解消失沉降率高、偏钛酸粒子的粒度细的状况，将会造成偏钛酸的易穿滤和 难水洗，可以实行下列措施予以补救：水解后适当增加一点氨甲基改性的聚丙烯酸胺；水解时多加一点晶种；制晶种时多加一点氢氧化钠，适当降低晶种的有

11、效酸；水解钛液浓度偏低；降低钛液的铁钛比；适当延长一些水解时间；增大一点压力，适当提高水解温度。上述这些措施，都有利于偏钛酸粒子的粒度变粗、沉降率降低，从而可以补救水解 偏钛酸粒子的粒度细、过滤水洗易穿滤和难水洗之不足。当然，若F值太高，产生不良影响 的话，可以适当加些碱液中和过多的酸，从而降低F值。十七、采纳加压水解时，掌握钛液F值偏大可以提高产量钛液的沉降质量，经常随着F值的下降而变坏。由于F值下降，钛液的稳定性也下 降，稳定性下降表示胶体杂质增多，增大了沉降的困难，影响到产量的提高。而钛液的F 值偏大，表示钛液的游离酸多，这样钛液的稳定性会提高，这就有利于抑制钛液的早期水解。 能抑制得住

12、钛液的早期水解，钛液的胶体杂质就少，沉降除渣就简洁。不同F值钛液的沉降 曲线如图5所示，从图可知，F值增大，沉降效果变好，沉降除渣就简洁，压滤也会简洁， 到后来制得的偏钛酸水洗也简洁，使整个生产从头到尾一路顺畅，这就保证了钛白粉产量的0202图5 不同F值快液的沉降曲线 I F-l. 18i 2 F-1.85i 3 F-2.03气招集m酬於十八、采纳加压法水解时，掌握钛液F值偏大可以提高产品质量有些钛白粉厂，在偏钛酸的水洗时，后期适当地加入少量硫酸，使洗水保持在pH 值21. 5,这对防止铁离子的水解、提高水洗效率和提高产品白度都有好处。有资料表明， 用倾泻法水洗5次，干基偏钛酸仍含Fe2(h

13、 5%,而用含1%硫酸的水洗4次，其Fa03含量 就降低到2%,可见酸性水可以加快水洗。而掌握钛液F值偏大，会使钛液的酸度增大，本 身就起到了不用外加酸而又相当于加了硫酸的作用，达到了像外加酸一样的效果，使偏钛酸 的水洗速度加快，从而使成品白度提高。要是钛液的F值低，钛液的稳定性差，胶体杂质多，不仅沉降困难，而且一些胶体 杂质在水解前本身已成了结晶中心，在水解时这些不规章的结晶中心起到不良作用，使得到 的偏钛酸粒子不匀称，简洁吸附较多的杂质，不仅使偏钛酸的水洗时间延长，在缎烧时粒子 还会简洁烧结，使最终产品的白度、消色力和分散性能下降。而F值掌握偏大，钛液的稳定 性提高，这样就不简洁消失早期水

14、解现象，钛液中胶质少，到水解时形成不规章的结晶中心 少，制得不匀称的偏钛酸粒子少，吸附的杂质少，甚至由于F值偏，其酸度较大，还能溶解 偏钛酸中的一些非钛杂质，而其偏钛酸粒子的粒度并不细。这样不仅水洗简洁，而且在锻烧 时也没有消失过粒子烧结的现象。使制得的钛白粉的性能比较好。这样就有利于钛白粉质量 的提高。表2中的有关数据也可以说明掌握钛液F值偏大，钛液的有效酸偏高，游离酸偏高 产品的消色力会大大提高。表2游离酸、硫酸亚铁和消色力的关系TiOz 含量/ (g/L)H2sO,含量/ (g/L)FeSO,含量/ (g/L)207. 719.60207. 71270207. 7127167消色力（标定

15、单位）消色力（标定单位）20012001670十九、加压水解时掌握钛液F值偏大可以提高回收率由于加压法水解F值可以偏大，这样浓废酸就可以全部返还采用。由于浓废酸全部 用于酸解和浸取，浓废酸就可以代替一部分硫酸，使酸解时可以少加一些硫酸，从而可以节 省硫酸。浓废酸中还含有3%-4%的未水解的钛，浓废酸全部返还采用了，这3% 4%的钛 就转移到下一周期的钛液中去，使下一批钛液的总TiOz浓度得到提高，以至于回收率达到 80%以上。二十、常压法水解与加压法水解钛液掌握F值的不同之处常压法水解钛液掌握F值与加压法截然不同，通常加压法水解钛液的F值掌握可以 放宽到2.2,而常压法钛液F值的掌握若大于1.

16、95,其水解状况就不好，所得钛白粉的消色 力都低于100。因此采纳常压水解时，必需掌握钛液的F值在1. 75-1. 95之间。一般常压 法水解使用钛液的浓度为220-230g/L,其F值可掌握在1. 85-1. 95之间，而自生晶种的常 压水解使用钛液的浓度为250-260g/L,则其F值要掌握在L 75-1. 85之间。F值的掌握不 仅与浓度有关，还与铁钛比和三价钛含量有关（见表1）。为了掌握好钛液的这些指标，以 便保证水解的质量，现代大型钛白粉厂，水解前增设了一个钛液调配工序，把钛液调配到符 合各项指标要求以后才用于水解。由于常压法水解掌握的F值较低，即酸度较小，因而酸解 用酸较少，应当在

17、下限，酸解和浸取都不能加废酸太多。这样，浓废酸就不行能用完，只能 用*部分O二十一、晶种的活性及加入量对水解和产品质量的影响晶种是以它规章的结晶中心来诱导水解进行的。因此晶种的活性和数量对热水解的 速度、水解率、回收率、偏钛酸粒子大小、成品平均粒度和消色力都有很大的影响。晶种的活性是由晶种的制备条件而定。晶种活性好，水解率就高，偏钛酸粒子匀称, 成品消色力也高。从图6可知，晶种加人量增加，水解率提升。但晶种加人量大于2%时，水解率的提升就不明显了。从图7可知，晶种加人量为。0.6%-2%时，消色力最好。晶种小于0.6%时，因结 晶中心不足，要靠自身形成的一些不规章的结晶中心，因而消色力急剧下降

18、。晶种加人量大 于2%时，消色力也缓慢下降。从图8可知，晶种加人量增加，成品平均粒度增大。由于其结晶中心的量增加，偏 钛酸原始胶粒的粒度变细，而分散成颗粒更大的分散体。在锻烧时易烧结。当晶种大于2% 时，产品粒度显著增大。08642 0 86 4 ESL/ *品种加入量/%图8品种加入H和平均粒度的关系（帽烧温度950C）12201200I1S01160114012201200I1S0116011401234水解时同介ffl 9水解温度与消色力的关系 1ioor 21141c二十二、钛液中三价钛浓度的大小对水解的影响由于三价钛的被氧化势比二价铁的被氧化势大，在钛液中既有三价钛存在，也有二 价铁

19、存在。因此若有氧化的可能，三价钛先被氧化完，才轮到二价铁被氧化。要是二价铁被 氧化成三价铁的话，则三价铁很简洁发生水解而生成红棕色的氢氧化铁混在偏钛酸中，使最 终制出的钛白粉不够纯白。因此，钛液中存在肯定的三价钛，可以防止二价铁的被氧化。但 是三价钛很简洁被氧化成四价钛。钛液在放置、运送和水解时，就有可能被氧化。所以水解 前钛液必需保持在水解后的母液里仍含有肯定量的三价钛，来抑制全过程不让二价铁被氧化 成三价铁。一般水解后三价钛在0. 5g/L左右为宜。三价钛存在得过多也不好，由于它对钛 液的热水解有抑制作用，同时三价铁是不发生热水解反应的，会留在母液中而降低水解率和 回收率。不过在加压水解时

20、，三价钛偏高一点也影响不大，由于它仍留在母液中，而母液还 进行回收采用，钛还是跑不掉。二十三、水解温度的凹凸对水解和产品质量的影响在水解过程中，温度的凹凸对水解的速度和偏钛酸的粒度都有较大的影响。钛液的热水解是吸热反应，提高温度能加快水解速度。钛液在较低温度下水解，要 沉淀出偏钛酸是较困难的。在90C时水解反应才开头微弱地进行，到100C时反应才显著加 快，但仍需较长的时间才能进行得较完全。只有在沸腾的温度下，水解速度才能符合工业生 产的需要，操作掌握也最为简洁。若温度过高，会产生以下几个弊端：铺张蒸汽；猛烈沸腾会破坏偏钛酸一次粒 子向二次粒子的絮凝，使过滤困难；水分蒸发快，影响钛液浓度；水解

21、速度过快，偏钛 酸粒子大小不匀称。一般要求在微沸状态下进行水解。为了保持微沸，经常采纳微压来观看。在低温下长时间水解，所得偏钛酸颗粒极细，这样媛烧后得到的成品呈角质状，颜 料性能很差。所以在工业生产上为了避开这种偏钛酸的产生，要求尽量缩短从80C到沸腾 的时间。国外有些讨论者认为，在100时热水解生成的偏钛酸质量较优，若在沸腾温度下 水解，则生成的偏钛酸颗粒较粗，使消色力稍有下降（见上图9）,但是在100时水解生 成的偏钛酸过滤和水洗困难。所以工业生产上仍采纳沸腾温度进行水解，虽然消色力等颜料 性能稍逊，但可以通过调整其他条件予以补偿。目前不少厂家选用微沸状态进行水解。二十四、水解时间的长短对

22、水解和产品质量的影响水解时间的长短能打算水解过程进行的完全程度。水解时间长，能提高水解率，但 对偏钛酸粒子的大小和匀称度有明显的不良影响。从图10中可以看出水解时间对水解率和 消色力的影响，诱导期开头时，水解比较快速，但在3h后便渐趋平衡，此后再延长时间， 其水解率的提高便不明显，随着水解时间的延长，由于偏钛酸粒度的变粗，时间超过4h后,消色力有所下降，一般常压水解时间（指沸腾变白后，维持沸腾状态）以2-4h为宜，加压 水解以达到压力19.6*104 Pa后保持15-30mino水解时间/h图10 水解时间对水解率和消色力的影响二十五、外加晶种、间接蒸汽加热的加压水解的操作这种方法适用于通常制

23、取细度和分散性好的颜料钛白粉。其操作过程如下：先以锅 容积的85%计，通过计量把钛液加人到加压水解锅内，开动搅拌器，以蒸汽蛇形管或蒸汽 夹套加热至60-80,然后按Ti（h计加人1%的晶种（也有在室温下加人的）。关闭加料口 并密封，以防漏气，连续进行加热，蒸汽的压力应达到（49-58.8）*10Pa,当锅内钛液升温至 沸腾时，产生的二次蒸汽使内压快速提升。要求自加人晶种关闭加料口起，在30-40min内 升至19.6*10Pa,保压15-30min,水解完毕。然后缓慢打开放空阀，让锅内缓缓降压，最终 放料。二十六、外加晶种和自生晶种的常压法水解的操作将浓缩后的钛液，加人用钢壳衬两层耐酸瓷砖的敞

24、口常压水解锅中，开动搅拌，若 采纳外加晶种水解，则用间接蒸汽加热（也有用直接蒸汽加热的），当温度升到晶种酸溶的 温度时，加入计量的晶种；若采纳自生晶种水解，则在晶种发生乳白时，马上加人待水解的 经过预热到90T00C的主体钛液中。至于水解过程的掌握，两法大同小异，各厂的生产条 件不同，其水解方法和掌握的指标亦不尽相同。当晶种加入后，约加热20min,铁液消失微沸，溶液便由黑蓝色变为暗灰色，若F值和三价钛含量偏高，则变色时间可能要延长。这个明显的变色转折点称为临界点。这段时间 工业上称为水解的诱导期。诱导期结束，即水解达到临界点时，停止搅拌和加热。此时偏钛 酸粒子仍在增长，只是增长得比较温柔、匀

25、称。这样做可以明显地转变偏钛酸的过滤和水洗 性能，使过滤和水洗速度提高50%。大约经过静止30min,又重新搅拌和加热，直到沸腾后保持微沸状态。大型水解锅为 了掌握加入的蒸汽不能过大，常采用微压计来调整。为了使水解尽可能以固定的速度进行, 加热有时在低于沸点的温度下，还有时在沸点的温度下进行，主要是依据水解速度的快慢来 调整。水解速度快时要降低温度，水解速度慢时，要提高温度。当反应处于沸腾状态，水解 速度仍不能过高时，水解主要靠加水稀释来提高水解速度。由于水是水解反应的反应物，增 加水(反应物)，有利于水解反应的进行。加水稀释，降低游离酸的浓度，亦有利于水解反 应的进行。一般沸腾后20min即

26、开头以15L/min左右的速度加人稀释水。加稀释水除了调整 水解速度外，更重要的是使Ti02含量达到160g/L,得到较高的水解率。当加完水后再保持微 沸状态至检验沉降率和水解率达到要求后，水解反应即结束。一般从沸腾至结束需要4h左 右。放料后肯定要用水洗净水解锅，以免残留物在下次水解时成为不良的结晶中心。现代改进的水解钛液浓度可掌握在W210g/L,并适当提高铁钛比，这样可以减轻浓缩 的负担，同时可以缩短水洗时间；现代加热改用直接蒸汽加热和保持微沸状态水解。在钛液 沸腾前用大流量的蒸汽直接加热，钛液沸腾以后，用小流量蒸汽直接加热，保持微沸状态。 水解锅有敞口的，也有密封的，密封水解锅的盖通过

27、液封技术防止蒸汽泄漏，整个水解过程 不必加人稀释水。二十七、水解率及其测定和计算水解率是反映水解完成程度的一个值。即液相TiOz转变成固相Ti()2的百分比。水解 的凹凸，表示钛液中TiOz转变成固相TiOz的转化率的凹凸。离物质（如水）。1 .强酸与弱碱所生成盐的水解氯化镂是由强酸（盐酸）和弱碱（氨水）中和生成的盐，它在水溶液里的水解过程如下：NHiCl-NH； +Cr+H2OOH- + H +INHj H2O在这里，由于NH跟水里的OH-结合生成了难电离的NH3- H.0,所以能发生水解反应。随着溶液里0H削减，射浓度会增大，结果酎浓度大于0H浓度，而使溶液显酸性。这一反 应也可以用离子方

28、程式来表示：NH + H2O=NH3 H2O+H-2 .强碱与弱酸所生成盐的水解乙酸钠是由强碱（氢氧化钠）和弱酸（乙酸）所生成的盐，它在水溶液里的水解过程如下：NaAcAL +Na 十+H2（）=H+OH-iHAc在这里，由于Ac一跟水里的广结合生成了难电离的乙酸，所以能发生水解。随着溶液里H+削减，0H浓度会增大，结果0H一浓度大于肘浓度，使溶液显碱性。这一反应也可以 用离子方程式来表示：Ac +H2O=HAc+OH-取水解前的浓钛液及水解后的母液样品各一份，按钛液中总钛和总亚铁的测定方法,分别测出其总Ti02和总亚铁的含量，然后按下列公式计算水解率：*H加_这线速里铉渔蛆二S液五一X100

29、% 水解率1母液亚铁浓钛液总钛一浓钛液T门二十八、沉降率及其测定方法、衡量水解好坏的方法偏钛酸粒子在水解后浆液中沉降速度的快慢程度称为沉降率。它是反映水解好坏和 偏钛酸粒子大小的一个值。沉降率高，偏钛酸粒子的粒度就细；沉降率低，偏钛酸粒子的粒 度就粗。测定沉降率的方法如下：量取125mL水解浆液，加人带磨口塞的500mL量筒内，加 水至500mL,充分摇匀，静置lh,纪录沉降浆液液固界面处的刻度(mL),即为沉降率。衡量水解的好坏，一般用水解率、沉降率、过滤速度三种方法，前两种方法前面已 有阐述。过滤速度是量取定量的水解后浆液，在布氏漏斗中抽滤，测其抽干的时间，以秒计 算。若抽滤时间长，说明过

30、滤速度慢，遇此状况，可在所抽取样品对应的那锅水解浆液中加 入少量氨甲基化改性的聚丙烯儆胺沉降剂进行处理。二十九、各水解因素对水解率和产品质量的影响 各水解因素对水解率和产品质量的影响见表3o3.弱酸与弱碱所生成盐的水解乙酸镂是由弱酸（乙酸）和弱碱（氨水）所生成的盐，它在水里的水解过程表示如 下：NH4Ac=Ac-+NHh2o=oh- h+ 卜一卜可 HAc NH3 H2O在这里，由于Ac一跟H+生成了难电离的乙酸；NH；跟0田又生成了难电离的氨水，所 以能发生水解。至于这类盐水解后溶液显酸性还是显碱性，则要取决于所生成的乙酸和氨水 的电离常数的相对大小。假如弱酸的电离常数大，那么溶液显酸性；假

31、如弱碱的电离常数大, 那么溶液显碱性；假如两者的电离常数相等，那么溶液显中性。乙酸和氨水的电离常数分别 是1.75*10甘和1.77*10一5,基本相等,所以乙酸镂的水溶液呈中性。一、钛液水解的目的及工业上对水解的要求钛液的水解是使二氧化钛组分从液相的钛液转变为固相的偏钛酸，从而与母液中的 可溶性杂质分别，以提取纯洁的二氧化钛。钛液的水解在硫酸法钛白粉生产过程中，是一个极其重要的工序。水解的好坏，不 仅影响到工业生产的经济性，而且对最终产品的质量也影响很大。工业上对水解有下列三点 要求。水解率要高。即液相中的二氧化铁组分转变为固相的二氧化钛组分的百分率要大, 在不影响成品的性能和质量的状况下，

32、水解率越高，经济效益就越好。水解所得的偏钛酸，必需是具有肯定大小而匀称的粒子，组成要恒定，同时要易 于过滤和洗涤。工艺条件要成熟，要易于掌握，水解产物的质量要稳定，设施要简洁，要适应工 业生产的需要。二、盐类的水解的定义及哪些盐类能水解在溶液中盐的离子跟水所电离出来的H+离子或0H-离子生成弱电解质的反应，称为 盐类的水解。水做盐+水聋酸+碱中和盐类水解生成了酸和碱。反过来，酸和碱进行中和反应，也生成盐和水。也就是说, 盐类的水解反应是酸碱中和反应的逆反应。强酸与弱碱所生成的盐、强碱与弱酸所生成的盐以及弱酸与弱碱所生成的盐都能发 生水解反应。这三种盐类之所以能发生水解反应，其基本缘由就在于组成

33、这些盐的离子能跟 水电离出来的H +或0H-结合形成弱电解质。生成的弱电解质包括能生成气体或沉淀和难电 离物质（如水）。1 .强酸与弱碱所生成盐的水解氯化钱是由强酸（盐酸）和弱碱（氨水）中和生成的盐，它在水溶液里的水解过程 如下：NHiCl-NH/+Cr+H2OOH-+H+Inh3 h2o在这里，由于Nf+跟水里的OH一结合生成了难电离的NH3 - H.0,所以能发生水解反应。 随着溶液里OH削减，酎浓度会增大，结果肘浓度大于0H一浓度，而使溶液显酸性。这一反 应也可以用离子方程式来表示：NH + H2O=NH3 HzO+H?2 .强碱与弱酸所生成盐的水解 乙酸钠是由强碱（氢氧化钠）和弱酸（乙

34、酸）所生成的盐，它在水溶液里的水解过程如下：NaAcNAL+Na+H2（）=H+OH-HAc在这里，由于Ac一跟水里的H+结合生成了难电离的乙酸，所以能发生水解。随着溶液里H +削减，OFT浓度会增大，结果0H一浓度大于酎浓度，使溶液显碱性。这一反应也可以 用离子方程式来表示：Ac- +H2O=HAc+OH-3 .弱酸与弱碱所生成盐的水解乙酸镂是由弱酸（乙酸）和弱碱（氨水）所生成的盐，它在水里的水解过程表示如 下：NH4Ac=Ac-+NHh2o=oh- h+卜一卜可HAc NH3 H2O在这里，由于A8跟广生成了难电离的乙酸；NH；跟0H一又生成了难电离的氨水，所 以能发生水解。至于这类盐水解

35、后溶液显酸性还是显碱性，则要取决于所生成的乙酸和氨水 的电离常数的相对大小。假如弱酸的电离常数大，那么溶液显酸性；假如弱碱的电离常数大, 那么溶液显碱性；假如两者的电离常数相等，那么溶液显中性。乙酸和氨水的电离常数分别 是1.75*10甘和1.77*10工 基本相等,所以乙酸镂的水溶液呈中性。其离子方程式如下: 七、水解的各种方法及其利弊水解的方法可以从以下三方面分类。1 .以晶种产生的形式分类可分为自生晶种稀释法和外加晶种法两种。前一种方法是 将浓钛液加到沸水中去稀释而产生品核，再进行水解。这种方法水解时间偏长，但可采纳大 设施，并能削减外来杂质的不良影响，保证颜料钛白粉的性能；后一种方法是

36、在钛液中先加 人预先制好的晶种，再进行水解，这种方法较简洁，简洁掌握，但沉淀物颜料性能较差。2.以水解压力分类，可分为加压法和常压法两种。加压法是使整个水解罐密封，让 其在大于latm（latm=101325Pa）的压力下进行水解，这种方法可以掌握较高的水解温 度，因而水解速度快，时间短，水解生成的偏钛酸粒度较细，产品消色力较好，水解不用添 加稀释水，废酸浓度高，便于回收采用。但是得到的偏钛酸粒子不匀称，全都性差，过滤洗 涤难，滤洗周期长，产量不高，而且不易洗净，使产品白度差。其设施较简单，简洁损坏漏 气，检修较困难，水解锅无法做得太大，一般只有2-5m，的容积，也影响产量的提高。同时 水解率

37、不高。而常压法是在热水解时加料口放开，让其在latm下进行水解。常压法水解具 有下列四大优点。常压法水解锅可以大到几十立方米，甚至一百多立方米。我们国家引进技术的容 积为120nl）一锅就相当于加压水解的20锅左右；常压水解制备的钛液要求铁钛比较高，钛 液中允许含硫酸亚铁较高，这样可以加快冷冻；水解生成的偏钛酸粒子匀称、圆滑，在滤饼 中保持较大的孔隙率，洗水易于通过滤层而将杂质带走，可以加快水洗和锻烧，从而可以提 高产量。常压法水解生成的偏钛酸粒子匀称、圆滑，全都性好，粒度分布范围窄，抗干扰 力量强，使产品的白度、消色力和分散性都有较大的提高，从而可以提高钛白粉的质量。常压水解的钛液要求F值偏

38、低，可以节省酸解的硫酸；钛液铁钛比提高0.08,冷 冻温度提高10左右，可以缩短冷冻时间，节省能源，冷冻液可用水代替盐水，可以降低 冷冻成本；水解量加大，可以节省煤；水洗时间缩短，可以节省水、电；煨烧加快，可以节 省柴油（或煤气）；设施损耗降低，冷冻、水解、水洗加快，可以节省动力费用，特殊是可 以节省价格昂贵的搪瓷高压锅；若采纳自生晶种，除了可以缩短水解时间和水洗时间并提高 产量和质量外，还可以提高水解率和回收率，可以削减制晶种工序，削减制晶种的人工、设 施、烧碱和升温用的蒸汽、降温用的冷冻液等。总之可以大大降低生产成本，再加上可以提 高产量和质量，则其经济效益会显著提高。常压水解设施简洁，不

39、用密封，操作、修理简洁，工作量少，可以减轻劳动强度, 同时其平安性好，完全可以避开事故的发生。正由于常压法水解比加压法水解具有较多的优点，以至于近年来绝大部分厂家都淘 汰了加压法水解而改用常压法水解。3.以加热方式分类，可分为直接蒸汽加热法、间接蒸汽加热法和混合加热法三种。 直接蒸汽加热法是将肯定压力的蒸汽直接通人到钛液内部进行加热水解，这种方法设施简 洁，热采用率高，水解速度快，水解率高。但所制得的钛白粉其颜料性能较差。这是由于水 解反应发生前的蒸汽冷凝水会降低钛液的浓度，同时在蒸汽加热管出口处，因高温柔猛烈冲 击作用会使钛液产生不规章的结晶中心，以至于产品颜料性能下降，所以以前只能用于非颜

40、 料钛白粉生产的水解，但是近年来加以改进，应用于颜料级钛白粉的钛液水解，其效果也不 错；间接蒸汽加热法是采用蛇形管或夹套导人蒸汽传热进行水解，这种方法比较好，加热易 于掌握，所以为工业生产广泛采纳；混合加热法是既有直接蒸汽加热法，也有间接蒸汽加热 法，依据水解不同阶段的要求而分别进行掌握。例如，有些厂家的常压水解，前期用间接蒸 汽加热钛液，后期用直接蒸汽加热水解。八、生产锐钛型颜料钛白粉时，对水解钛液的质量要求水解钛液的组成和质量对偏钛酸的纯度、微晶体的结构和胶粒的大小以及对产品的 质量都影响很大，因此钛液必需达到规定指标的要求（见表1）。表1 水解钛液质量要求指标名称加压水解常压水解颜料级非

41、颜料级总 TiO2含量/ (g/L)200 5215230120150F值L82. 11.75L 951.71. 9铁钛比0. 200. 250. 280. 330. 460.81三价钛含量/ （g/L）251313稳定性三50024002350澄清度合格合格合格九、钛液的稳定性和澄清度对水解和产品质量的影响钛液在贮存过程中，会有陈化作用而渐渐析出胶体的倾向，在稳定性差的钛液中， 水解前本身已产生了某些胶体物质，这些胶质存在于钛液中，在水解时成了不良的结晶中心, 使得到的偏钛酸粒子不匀称，并且简洁吸附较多的杂质，不但使偏钛酸水洗时间延长，而且 在锻烧时得到的钛白粉粒子简洁烧结，使最终的钛白粉其

42、白度、消色力和分散性都会显著下 降。钛液的澄清度不好，说明钛液中存在胶体物质或固体悬浮杂质。这些物质的存在， 将会带到水解中去成为不良的结晶中心，最终也会影响到产品的白度、消色力和分散性能。十、钛液浓度的大小对水解和产品质量的影响钛液浓度低（如TiOz浓度 150g/L）,水解得到的偏钛酸，锻烧后转化为粗分散型 二氧化钛，其颜料性能极差。非颜料钛液浓度低，生产出来的产品作不了颜料钛白粉，缘由 就在于此。从图1可知，随着Ti（h浓度的提高，消色力也提高。但是提高TiOz浓度，会减 慢水解的速度，使开头水解的时间延长（见图2）,水解率会下降（见图3）。当TiOz浓度200g/L 时，浓度的提高对产

43、品消色力的影响已不明显，还会使偏钛酸洗涤速度减慢。因此在选择钛 液的浓度时，既要满意产品的质量要求,也要考虑到水解率的提高和钛液浓缩的经济合理性。 一般非颜料用钛白粉的生产，因对产品无颜料性能的要求，多采纳低浓度钛液进行水解来获 得较高的水解率并使偏钛酸简洁水洗。在制造颜料用的细分散型钛白粉时，则必需提高钛液 浓度，使其制出的产品符合颜料性能的要求。TQ 点度/3/L)图1 水解伏液Ti6浓度对消色力的关系 mttR南庆水解，黑加入1%.水制4h.VtVtMIf. 950r(寻看法辱)委120 140 160 180 200 220 240TQl浓度 /(g/L)2016128 41、叵后图

44、2 TiOZ浓度对水解开始时间的影响图3Tig浓度对水解率的影峋水解率和最终产品的颜料性能，除受钛液最初的浓度和F值的影响外，还受水解结 束时终酸度的影响。对加压水解来说，由于水解后期不加水稀释，当钛液浓度高于230g/L 时，水解率显著下降；对在水解后期加水稀释的常压水解来说，钛液浓度对水解率虽有影响, 但不像F值那样显著。+一、铁钛比的大小对水解和产品质量的影响掌握钛液的铁钛比具有下列三方面的意义。1 .保证水解产物在冷却、贮存中不析出硫酸亚铁晶体，由于水解母液中游离酸浓度 很高，硫酸亚铁的溶解度会降低，这样就很简洁析出晶体，一旦析出晶体夹在偏钛酸中，将 会使水洗时间大大延长，这点在冬季特殊重要。2 .硫酸亚铁浓度高，母液的黏度和密度提高，使水洗放慢。