硫酸法钛白生产酸解正交实验.docx

正交试验优选硫酸法钛白酸解生产 1刖言 1.1钛白粉的化学名称为二氧化钛，商用名为钛白，分子是TiO2。钛白粉具有稳定的物理、化学性 质，优良的光学、电学性质以及优异的颜料性能，因此其用途十分广泛，涂料、塑料、造纸、化纤、 油墨、橡胶、电子工业、化妆品等都要用到钛白粉。特别是颜料钛白粉，因其具有其他白色颜料无可 比拟的优异性能，以至于其面世后，很快就取代了传统的铅白、锌白、锌钡白等白色颜料，成为白色 颜料之王。 1.2国内多数企业采用硫酸法钛白粉生产工艺。酸解是决定钛白粉质量的第一个有化学反应的工序， 工业生产一般采用固相法，用硫酸分解原料钛铁矿，得到含有硫酸氧钛［TiOSO4］、硫酸亚铁、硫酸高 铁和水，工业上称钛液。在酸解反应中，钛液中钛总量（以TiO2计）占所投钛铁矿中所含钛总量（以 TiO2计）的百分比，称为酸解率。因此提高酸解率对提高企业收率，降低生产成本具有十分重要的意 义。 1.3主要工艺指标：酸矿比：酸解时加入的硫酸（以100%计）与钛铁矿的质量比。反应酸浓：硫酸 反应时的稀释浓度。熟化：主反应后关闭压缩空气，保持固相物温度，未反应钛矿同固相物内游离酸 继续反应，以提高酸解率（5—10%）。熟化时间一般60分钟以上。浸取：熟化反应后，按先后顺序 分批加入定量废酸及工艺水，开启压缩空气搅拌将固相物溶解，使钛和铁等金属的硫酸盐转至溶液中。 1.4本文主要是通过正交试验方法，以：选择矿酸比、反应酸浓、熟化时间、浸取时间作为因素， 采用两组L9［34］正交表，以酸解率作为指标进行正交优选，获得酸解工艺参数对酸解率的影响趋势， 从而实现酸解工艺参数优化。 2试验部分 试验目的：通过正交试验方法，获得酸解工艺参数对酸解率的影响趋势，从而实现酸解工艺参数 优化。试验方案：为保证试验结果可比性，本次试验均选取同一口酸解锅进行。本次试验方案采取正 交方法，设计为四因素三水平共计9组酸解试验，且进行二次试验共18组试验。除涉及的四因素外， 其余操作均与目前酸解岗位工艺条件一致， 3试验结果与分析 表1试验结果表 矿酸反应 熟化 浸取 实验 矿酸 反应 熟化 浸取 实验 编号 编 号 比 酸浓 时间 时间 结果 比 酸浓 时间 时间 结果 验1 1.61 86 70 150 94.62 实验10 1.61 86 70 150 96.82 实验2 1.61 87 80 180 95.52 实验11 1.61 87 80 180 94.06 实验3 1.61 88 90 210 93.96 实验12 1.61 88 90 210 96.61 实验4 1.63 86 80 210 96.00 实验13 1.63 86 80 210 96.19 实验5 1.63 87 90 150 96.13 实验14 1.63 87 90 150 95.62 实验6 1.63 88 70 180 96.34 实验15 1.63 88 70 180 94.82 实验7 1.65 86 90 180 96.58 实验16 1.65 86 90 180 95.60 实验8 1.65 87 70 210 95.61 实验17 1.65 87 70 210 95.57 实验9 1.65 88 80 150 96.17 实验18 1.65 88 80 150 95.47 表2酸解率正交试验直观分析表 因素 1 2 3 4 水平 矿酸比 反应酸浓 熟化时间 浸取时间 均值1 96.265 95.968 95.630 95.805 均值2 95.850 95.418 95.568 95.487 均值3 95.833 96.562 96.750 96.657 极差 0.432 1.144 1.182 1.170 4结果与讨论 根据极差大小，四因素对酸解率的影响程度依次为：熟化时间 浸取时间〉反应酸浓〉酸矿比由表 2可知，本次试验最佳工艺条件：酸矿比：1.61 ；反应酸浓：88%；浸取时间：210min；熟化时间： 80min，在此条件下酸解率最高。 5结论 利用正交试验确定了硫酸法钛白酸解过程的最佳工艺参数：酸矿比：1.61、反应酸浓：88%、浸取 时间：210min、熟化时间：80min、在此条件下酸解率最高。该优化指标能满足质量要求，生产效益 得到保证。