蘇東隔膜壓濾機在鈦白粉生產中的應用案例

2026/03/23 分類:化工行業應用環保行業 175

蘇東隔膜壓濾機在鈦白粉生產中的應用案例

我國鈦白粉工業歷經數十年發展，實現了從無到有、從弱到強的跨越式提升。1954年我國開始硫酸法鈦白粉研究試制，初期僅能生產非顏料級產品，1959年逐步試驗生產銳鈦型鈦白粉，至1992年產量僅68kt，產品以銳鈦型為主。進入20世紀90年代，我國鈦白粉工業加速發展，2001年全國鈦白粉產量達330kt，超越日本躍居世界第二位，生產規模和產品質量持續提升，為裝備國產化奠定了堅實基礎。在鈦白粉生產的固液分離關鍵環節，蘇東隔膜壓濾機憑借優異性能，成為推動行業節能降耗、提質增效的核心裝備之一。

鈦白粉生產核心工藝及裝備需求

磨機及風掃磨系統

鈦白粉生產第一道工序為磨礦，進料礦料粒度通常在60-100目，要求出料達到325目、篩余10%?15%。傳統小型鈦白粉廠沿用的雷蒙磨存在產量低、能耗高、故障多等弊端，后續通過國產大型球磨機和風掃磨工藝改進，優化磨機襯板、鋼球配比、分級器結構及風機配置，單臺350kW、10kV電機驅動的磨機系統，可滿足15kt/a鈦白粉生產的粒度要求，實現了磨礦環節的國產化升級。

酸解及尾氣處理

酸解是鈦白粉生產的核心反應環節，圍繞該環節的工藝優化的核心目標是穩定操作、降低酸耗、達標排放，具體改進如下：

配礦工藝：采用1?5種不同組成礦粉混合配礦，有效穩定生產操作，降低酸耗，為后續反應奠定基礎。
酸解罐大型化：小型裝置酸解罐容積30m3、單批投礦6.5t，現萬噸級裝置酸解罐容積擴大至130m3，單批投礦27?28t，大幅提升生產效率。
還原工藝優化：摒棄傳統機械加工鐵屑還原劑，采用鐵粉（鑄鐵粉）替代，解決了鐵屑油污多、計量不準、Ti3+合格率低等問題，還原時間縮短、消耗量減少，經濟效益顯著。
降低酸耗技術：優化酸解礦粉最佳酸用量，將F值從1.6?2.1放寬至1.8-2.2，利用水解后返回的20%~23%廢稀硫酸替代部分濃硫酸，大幅降低硫酸單耗，典型案例中噸鈦白粉可節約用酸450kg。
尾氣處理改進：酸解反應每噸礦粉可排出約450kg水蒸汽（180~200℃）、1300m3氣體及2000mg/m3酸霧，主反應期小時排氣量可達1.0×10?m3以上。傳統多級噴射吸收法難以達到45mg/m3的國家排放標準，引進裝置采用二級噴水工藝實現達標排放。

連續澄清桶

連續澄清桶用于酸解液澄清，傳統設計中1個酸解罐配置1個同容積澄清桶，鈦液靜置沉降需8?10h；優化后澄清桶容積提升至單個酸解罐的3~5倍，鈦液與絮凝劑經泵送入后，僅需2.5~3h即可分離上部清液，大幅縮短澄清周期，提升生產連續性。

真空結晶技術

硫酸亞鐵結晶是鈦白粉生產的重要環節，直接影響水解沉淀效果，主要有機械冷凍結晶和真空結晶兩種方式。真空結晶憑借降溫均勻、效率高、利于晶核成長、附帶濃縮等優勢，成為優選工藝——冷凍結晶需10-12h，而真空結晶僅需3h；澄清后含TiO?125~135g/l的鈦液，經真空結晶離心分離后濃度可達170~180g/l，優于冷凍結晶工藝。

以10kt/a鈦白粉生產裝置為例，真空結晶與冷凍結晶的性能對比如下：

對比項目	真空結晶法	冷凍結晶法	備注
廠房面積	390	800	–
投資費用（萬元）	430	450	按設備價格計算
運行費用（萬元）	310	580	據工業實際數據
能耗	70650	106416	–

目前，國產化真空結晶工藝已成功應用于20kt/a鈦白粉生產裝置，適用于3kt/a~20kt/a廠家的擴建改造。

亞鐵分離

硫酸亞鐵與鈦液的分離主要采用離心分離和圓盤過濾分離，其中離心分離具有濾餅含水量低、鈦損失少、占地小等優勢，但設備投資較高。隨著國產化設備升級，相關離心分離設備逐步替代進口產品，降低投資成本的同時，滿足生產需求。

蒸發

蒸發工序能力與水解方法密切相關：常壓自生晶種水解需將鈦液濃度從170g/l濃縮至>240g/l，而加晶種微壓水解僅需濃縮至190~210g/l，蒸發能力可減少50%，大幅節省基建投資。傳統升膜蒸發器蒸汽全部冷凝，優化后將蒸汽分兩部分利用，一部分冷凝，另一部分與新鮮蒸汽混合作為加熱熱源，實現節能降耗。

水解

外加晶種微壓水解新工藝優勢顯著：一是配置高活性晶種；二是將水解液TiO?濃度從240g/l降至190~210g/l，減輕濃縮負荷，掛片時間從1.5h縮短至20~40min，水洗時間從14-16h縮短至5~6h；三是采用蒸汽直接加熱替代銅管間接加熱，罐內維持300~500Pa壓力，無需加入稀釋水，提升生產效率。

水洗

水洗（含一次水洗、漂洗和TiO?洗滌）目前仍以葉濾機工藝為主，各廠家通過改進葉濾機結構、更換濾布（滌綸布改為聚丙烯濾布）、優化助濾層（聚丙酰胺改為纖維素）、控制水洗水溫和加水方式等，縮短水洗時間、提升水洗質量，為后續固液分離環節奠定基礎。

蘇東隔膜壓濾機在鈦白粉生產中的核心應用及優勢

蘇東機械從事壓濾機研究、設計和制造二十余年，是原化工部定點產品、國家環保局首批認定產品，擁有60多項國家專利，其生產的隔膜壓濾機規格齊全、性能優異，可廣泛應用于鈦白粉生產多個關鍵固液分離環節，尤其在水洗、漿料壓濾等環節的應用效果突出，成為鈦白粉生產企業提質增效的優選裝備。

蘇東隔膜壓濾機不僅適用于鈦白粉生產中一洗、漂洗、TiO?洗滌，還可替代真空轉鼓過濾機應用于進轉窯前的漿料壓濾（該應用場景已在鈦白粉生產中得到實踐驗證，如部分廠家將轉鼓過濾機改為隔膜壓濾機用于窯尾進料壓濾），有效提高濾餅含固量，節省后續煅燒環節能耗，其核心優勢如下：

節省廠房空間：蘇東隔膜壓濾機結構緊湊，相較于傳統過濾設備，可大幅縮減廠房建筑面積，降低基建投入成本。
簡化操作，節約人力：設備支持PLC程控、DCS遠程控制及HMI人機界面操作，可實現全自動運行，部分型號配備龍門振打與水沖洗機架，解決濾布粘泥問題，實現自動卸泥，大幅簡化操作流程，減少人工投入，降低人工成本。
改善環境，提升產品質量：設備密封性能優良，濾板采用“三A”牌復合橡膠板、增強聚丙烯板等優質材料，耐酸堿腐蝕、抗老化，可有效避免物料泄漏，改善生產環境；同時，過濾精度高，能有效去除雜質，提升鈦白粉產品純度與質量穩定性。
提高廢酸回收率，降本增效：通過高效過濾，可提高廢酸回收率，回收的廢酸經濃縮后可返回酸解工序循環使用，進一步降低硫酸單耗，提升經濟效益。
節水減排，綠色環保：大幅減少水洗用水量和廢水排放量，降低廢水處理費用，契合鈦白粉行業綠色低碳發展需求，兼具顯著的經濟效益和社會效益。

蘇東隔膜壓濾機經江蘇鈦白粉廠工業實驗驗證，在TiO?洗滌和進轉窯前漿料壓濾環節應用效果顯著，已成功應用于工程設計中；針對一洗、漂洗環節的優化正在持續推進，進一步拓展應用場景。設備過濾壓力可達0.2~2.0MPa，濾板使用壽命達5年以上，綜合維護成本低，可適配不同規模鈦白粉生產裝置的需求。

鈦白粉生產后續關鍵工藝

漂白

漂白是提升鈦白粉白度的關鍵環節，主要有兩種傳統方法：一是調整一洗后偏鈦酸濃度，注入漂白罐并加入硫酸加熱，再用鋅粉（或鋁粉）將Fe3+還原為Fe2+；二是將水洗后偏鈦酸與硫酸反應生成可溶性TiOSO?，再用鋅粉（或鋁粉）還原生成Ti3+鹽，實現偏鈦酸漂白。

優化后的漂白工藝的操作流程為：先將少量偏鈦酸懸浮液注入漂白罐，加入硫酸充分反應生成Ti3+，靜置一段時間后加入鋅粉混合均勻，再注入剩余偏鈦酸，全程攪拌、加熱、保溫，確保漂白效果均勻穩定。

偏鈦酸煅燒

偏鈦酸在回轉窯內完成脫水、脫氟、晶型轉化和粒子成長，決定鈦白粉顏料粒子的基本性能。國內小型裝置多采用直徑2.2m（或2.3m）、長36m的小轉窯，經優化改造（降低進料水分、增設窯內襯擋圈、提升控制水平等），轉窯生產能力可提升21%。目前，15-20kt/a大型轉窯系統已實現國產化，技術成熟可靠。

后處理

濕磨分級：為滿足涂料、塑料等行業對鈦白粉分散穩定性、粒徑均勻性的要求，采用砂磨機和分級機工藝提升產品檔次。
化學處理（包膜）：采用無機包膜工藝，在鈦白顆粒表面沉積金屬氫氧化物或水合氧化物，降低光化學活性、提高耐候性；目前包膜罐已實現大型化，采用DCS控制實現精準加料、便捷操作。
干燥：包膜后濾餅干燥主要采用噴霧干燥、帶式干燥、旋轉閃蒸干燥三種方式，國產化大型帶式干燥機已投入試運行，旋轉閃蒸干燥正在開展工業模擬實驗，即將實現工業應用。
氣粉：采用氣流粉碎技術，使鈦白粉達到亞微米級細度，粒度分布狹窄、表面光滑、分散性好，不受雜質污染。國產化氣粉機已逐步替代進口產品，解決了耐磨性等關鍵問題，滿足生產需求。

結語

我國鈦白粉工業歷經數十年發展，除大型雷蒙磨外，各類核心生產設備均已實現國產化，為行業高質量發展奠定了堅實基礎。產量從1992年的59.5kt/a增長至2001年的330kt/a，年均增長率達20.9%，遠超世界同期水平，躍居世界第二位，生產規模和產品質量持續提升。

在鈦白粉生產固液分離關鍵環節，蘇東隔膜壓濾機憑借結構緊湊、操作便捷、節能降耗、綠色環保等突出優勢，在TiO?洗滌、進轉窯前漿料壓濾等環節實現成功應用，有效幫助企業降低生產成本、提升產品質量、減少環保壓力，成為鈦白粉行業升級改造的核心裝備選擇。未來，隨著蘇東機械在超高壓壓濾機等領域的持續研發投入，將進一步推動鈦白粉行業綠色化、智能化、高效化發展。

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