蘇東隔膜壓濾機在鈦白粉生產(chǎn)中的應用案例
我國鈦白粉工業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，實現(xiàn)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(chǎn)非顏料級產(chǎn)品，1959年逐步試驗生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉，至1992年產(chǎn)量僅68kt，產(chǎn)品以銳鈦型為主。進入20世紀90年代，我國鈦白粉工業(yè)加速發(fā)展，2001年全國鈦白粉產(chǎn)量達330kt，超越日本躍居世界第二位，生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質量持續(xù)提升，為裝備國產(chǎn)化奠定了堅實基礎。在鈦白粉生產(chǎn)的固液分離關鍵環(huán)節(jié)，蘇東隔膜壓濾機憑借優(yōu)異性能，成為推動行業(yè)節(jié)能降耗、提質增效的核心裝備之一。
鈦白粉生產(chǎn)核心工藝及裝備需求
磨機及風掃磨系統(tǒng)
鈦白粉生產(chǎn)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(tǒng)小型鈦白粉廠沿用的雷蒙磨存在產(chǎn)量低、能耗高、故障多等弊端，后續(xù)通過國產(chǎn)大型球磨機和風掃磨工藝改進，優(yōu)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(tǒng)，可滿足15kt/a鈦白粉生產(chǎn)的粒度要求，實現(xiàn)了磨礦環(huán)節(jié)的國產(chǎn)化升級。
酸解及尾氣處理
酸解是鈦白粉生產(chǎn)的核心反應環(huán)節(jié)，圍繞該環(huán)節(jié)的工藝優(yōu)化的核心目標是穩(wěn)定操作、降低酸耗、達標排放，具體改進如下：
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配礦工藝：采用1?5種不同組成礦粉混合配礦，有效穩(wěn)定生產(chǎn)操作，降低酸耗，為后續(xù)反應奠定基礎。
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酸解罐大型化：小型裝置酸解罐容積30m3、單批投礦6.5t，現(xiàn)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(chǎn)效率。
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還原工藝優(yōu)化：摒棄傳統(tǒng)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(jīng)濟效益顯著。
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降低酸耗技術：優(yōu)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(jié)約用酸450kg。
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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(tǒng)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(xiàn)達標排放。
連續(xù)澄清桶
連續(xù)澄清桶用于酸解液澄清，傳統(tǒng)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(yōu)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(jīng)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(chǎn)連續(xù)性。
真空結晶技術
硫酸亞鐵結晶是鈦白粉生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，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(yōu)勢，成為優(yōu)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(jīng)真空結晶離心分離后濃度可達170~180g/l，優(yōu)于冷凍結晶工藝。
以10kt/a鈦白粉生產(chǎn)裝置為例，真空結晶與冷凍結晶的性能對比如下：
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對比項目
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真空結晶法
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冷凍結晶法
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備注
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廠房面積
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390
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800
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投資費用（萬元）
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430
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450
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按設備價格計算
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運行費用（萬元）
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310
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580
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據(jù)工業(yè)實際數(shù)據(jù)
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能耗
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70650
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106416
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–
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目前，國產(chǎn)化真空結晶工藝已成功應用于20kt/a鈦白粉生產(chǎn)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(yōu)勢，但設備投資較高。隨著國產(chǎn)化設備升級，相關離心分離設備逐步替代進口產(chǎn)品，降低投資成本的同時，滿足生產(chǎn)需求。
蒸發(fā)
蒸發(fā)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(fā)能力可減少50%，大幅節(jié)省基建投資。傳統(tǒng)升膜蒸發(fā)器蒸汽全部冷凝，優(yōu)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(xiàn)節(jié)能降耗。
水解
外加晶種微壓水解新工藝優(yōu)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(nèi)維持300~500Pa壓力，無需加入稀釋水，提升生產(chǎn)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(yōu)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(xù)固液分離環(huán)節(jié)奠定基礎。
蘇東隔膜壓濾機在鈦白粉生產(chǎn)中的核心應用及優(yōu)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(chǎn)品、國家環(huán)保局首批認定產(chǎn)品，擁有60多項國家專利，其生產(chǎn)的隔膜壓濾機規(guī)格齊全、性能優(yōu)異，可廣泛應用于鈦白粉生產(chǎn)多個關鍵固液分離環(huán)節(jié)，尤其在水洗、漿料壓濾等環(huán)節(jié)的應用效果突出，成為鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)提質增效的優(yōu)選裝備。
蘇東隔膜壓濾機不僅適用于鈦白粉生產(chǎn)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(chǎn)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(jié)省后續(xù)煅燒環(huán)節(jié)能耗，其核心優(yōu)勢如下：
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節(jié)省廠房空間：蘇東隔膜壓濾機結構緊湊，相較于傳統(tǒng)過濾設備，可大幅縮減廠房建筑面積，降低基建投入成本。
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簡化操作，節(jié)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(xiàn)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(xiàn)自動卸泥，大幅簡化操作流程，減少人工投入，降低人工成本。
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改善環(huán)境，提升產(chǎn)品質量：設備密封性能優(yōu)良，濾板采用“三A”牌復合橡膠板、增強聚丙烯板等優(yōu)質材料，耐酸堿腐蝕、抗老化，可有效避免物料泄漏，改善生產(chǎn)環(huán)境；同時，過濾精度高，能有效去除雜質，提升鈦白粉產(chǎn)品純度與質量穩(wěn)定性。
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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(jīng)濃縮后可返回酸解工序循環(huán)使用，進一步降低硫酸單耗，提升經(jīng)濟效益。
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節(jié)水減排，綠色環(huán)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(yè)綠色低碳發(fā)展需求，兼具顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
蘇東隔膜壓濾機經(jīng)江蘇鈦白粉廠工業(yè)實驗驗證，在TiO?洗滌和進轉窯前漿料壓濾環(huán)節(jié)應用效果顯著，已成功應用于工程設計中；針對一洗、漂洗環(huán)節(jié)的優(yōu)化正在持續(xù)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(guī)模鈦白粉生產(chǎn)裝置的需求。
鈦白粉生產(chǎn)后續(xù)關鍵工藝
漂白
漂白是提升鈦白粉白度的關鍵環(huán)節(jié)，主要有兩種傳統(tǒng)方法：一是調(diào)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(xiàn)偏鈦酸漂白。
優(yōu)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(wěn)定。
偏鈦酸煅燒
偏鈦酸在回轉窯內(nèi)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(nèi)小型裝置多采用直徑2.2m（或2.3m）、長36m的小轉窯，經(jīng)優(yōu)化改造（降低進料水分、增設窯內(nèi)襯擋圈、提升控制水平等），轉窯生產(chǎn)能力可提升21%。目前，15-20kt/a大型轉窯系統(tǒng)已實現(xiàn)國產(chǎn)化，技術成熟可靠。
后處理
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濕磨分級：為滿足涂料、塑料等行業(yè)對鈦白粉分散穩(wěn)定性、粒徑均勻性的要求，采用砂磨機和分級機工藝提升產(chǎn)品檔次。
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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(xiàn)大型化，采用DCS控制實現(xiàn)精準加料、便捷操作。
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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(chǎn)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(yè)模擬實驗，即將實現(xiàn)工業(yè)應用。
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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(chǎn)化氣粉機已逐步替代進口產(chǎn)品，解決了耐磨性等關鍵問題，滿足生產(chǎn)需求。
concluding remarks
我國鈦白粉工業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，除大型雷蒙磨外，各類核心生產(chǎn)設備均已實現(xiàn)國產(chǎn)化，為行業(yè)高質量發(fā)展奠定了堅實基礎。產(chǎn)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(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質量持續(xù)提升。
在鈦白粉生產(chǎn)固液分離關鍵環(huán)節(jié)，蘇東隔膜壓濾機憑借結構緊湊、操作便捷、節(jié)能降耗、綠色環(huán)保等突出優(yōu)勢，在TiO?洗滌、進轉窯前漿料壓濾等環(huán)節(jié)實現(xiàn)成功應用，有效幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本、提升產(chǎn)品質量、減少環(huán)保壓力，成為鈦白粉行業(yè)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(xù)研發(fā)投入，將進一步推動鈦白粉行業(yè)綠色化、智能化、高效化發(fā)展。
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