硫酸法钛白粉的生产酸解、浸取、还原.doc

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1、硫酸法钛白粉的生产-酸解、浸取、还原一、酸解方法 根据参与反应的硫酸浓度和最终反应产物的状态，钛铁矿酸解的方法有液相法、两相法和固相法三种。 1.液相法 采用55%-65的硫酸，酸解反应在液相进行，反应温度为130-140，反应时间为12-16h,为了防止早期水解，酸比值（F）控制在3-3.2，直接得到硫酸钛溶液。 2.两相法 采用65%-80的硫酸，反应温度为150-200，反应时间为6-8h，F值控制在1.8-2. 2，加热至有沉淀析出为止，所得产物呈糊状，加水浸取后，生成悬浮溶液，反应率达85一90。 3.固相法 采用80以上的硫酸，反应剧烈迅速，在5-30min内完成，反应最高温度达2

2、50，由于硫酸的沸点为338，所以能够适应这一要求。所得产物为固相物，然后加水浸取为溶液，控制F值在1. 6-2. 0，最高酸解率可达97。 二、固相法酸解的优点 液相法和两相法酸解的反应时间长，耗用硫酸多，钛铁矿的分解率低。与这两种方法比较，固相法具有下列优点： 耗用硫酸量最少； 反应最迅速，可减少加温时间，缩短生产周期，提高设备利用率和产量，节约燃料； 酸解率最高； 溶液F值比较低，有利于后期水解的进行； 设备强度大，生产能力高。 正是由于固相法酸解的优点多，所以工业生产一般都采用固相法。 三、酸解发生的化学反应 钛铁矿的化学组成是偏钛酸亚铁(FeTi03），它是一种弱酸弱碱盐，能与强酸反

3、应，并能进行得比较完全。硫酸分解铁铁矿的反应一般认为是按下列反应式进行： 酸解后生成的硫酸钛和硫酸氧钛之间的比例，由酸解条件而定，从反应式(1)、反应式(2)可以看出，每生成lmol的硫酸钛，需要2mo1的硫酸，而每生成lmol的硫酸氧钛，只需要1 mol的硫酸。由此可见，硫酸过量得越多，越有利于反应的进行，且生成硫酸钛。 四、有效酸 在酸解产物浸取所得的钛液中，硫酸主要以三种形式存在：与钛结合的硫酸；与其他金属（主要是铁）结合的硫酸；未被结合，过剩的游离酸。由于无法单独测定与钛结合的酸和游离酸，只能测定这二者的总和，因此就把这两者的总和称为有效酸。 有效酸=与铁结合的酸游离酸 同样的钛液，如

4、果经过浓缩或稀释，其浓度变化了，但其性质仍没有变化。 五、酸比值及其影响因素，酸比值的高低将产生的影响 钛液中有效酸与总钛含量之比值称为酸比值，酸比值又称酸度系数，通常用F来表示： 从公式看，游离酸、与钛结合酸和总TiO2含量等三个因素会影响F值。但是F值只是一个酸比值，它在很多情况下，并不能说明一些本质的问题。例如，钛液经过浓缩或稀释后，其总TiO2浓度和有效酸浓度变化了，但其性质和F值是保持不变的，溶液中硫酸氧钛与硫酸钛的比值改变时，游离酸也随之而变，但是其F值却不会改变；有效酸的测定由于终点不够明显，也容易出现误差，因此F值只能作为生产参考，对其数值要结合工艺过程进行具体分析。 F值的高

5、低，除了能显示钛液中钛的组成、能评价酸的效果与质量外，还会影响水解速率、水解率和水解产物偏钛酸的结构。 六、固相法酸解所得钛液可用硫酸氧钛表达中，既有硫酸钛，也有硫酸氧钛。可以认为，如果全部是硫酸钛，则其F值应为2. 45，再加上铁液中尚有一定量的游离酸，那么，其F值更应该大于2. 45。但是固相法浸取所得的钛液的F值，一般只有1.6-2.0，其F值远远没有达到2. 45，更没有超过2.45，因此铁液中硫酸钛的含量不会很多，而铁液的F值2. 45时，都说明其含量是以硫酸氧钛为主。固相法钛液的F值只有1.6-2.0，就可以用硫酸氧钛表达。在酸解反应的200以上，反应物水和反应生成的水都已蒸发了，

6、具备生成Ti(S04)2的条件，但是用酸矿比为(1. 45-1. 55)：1，不足以将钛变成Ti (S04）2，所以在固相物中还存在TiOS04。Ti (S04）2只存在于固相物，一旦浸取遇水即水解生成TiOS04，因此钛液的钛均以TiOS04的形式存在。 七、与钛结合酸和游离酸的计算 固相法酸解得的钛液，一般F值在1.6-2. 0之间，则FOA值就在30. 45-63. 07之间。F值每相差0.1，则FOA值相差8.15，使用FOA值来表示，更易于控制。九、钛液的稳定性及其对生产的影响 稳定性又称稳定度，就是在钛白粉生产中，铁液在条件变化的情况下，有发生早期水解而析出白色胶体粒子的倾向，这种

7、倾向的强弱程度称为钛液的稳定度。表示这种倾向强弱的特性称为钛液的稳定性。钛液的稳定性是以每毫升钛液，用25的蒸馏水稀释到刚出现白色浑浊时，所需要蒸馏水的毫升数来表示： 稳定性是衡量钛液质量好坏的重要指标。一般颜料级加压水解钛液的稳定性控制在K350;常压水解钛液可以放宽到K300。要是出现稳定性差的钛液，则会对钛白粉生产带来下列不良影响： 钛液容易出现早期水解而生成胶体微粒悬浮于钛液中，造成沉降和压滤的困难，以至于影响产量的提高； 钛液产生的含钛胶体微粒，最终要跟残渣一起沉降而被除掉，使钛的回收率降低； 钛液属于非颜料级钛液，只能生产出低档的搪瓷钛白粉，这种钛白粉价格较低； 钛液后期水解所生成

8、的偏钛酸，有一部分粒子较小，容易造成水洗穿滤流失，直至锻烧时从烟囱飘散不少，使回收率降低； 这种钛液本身就已经产生早期水解而生成有胶体微粒，这种胶体微粒极易穿过滤层而存在于钛液中，到后期水解时，成为不良的结晶中心，使水解得到的偏钛酸粒子大小不均匀，容易吸附较多杂质，不仅使水洗时间延长而影响产量，还使产品带色影响白度。同时不规则的小颗粒多，还会造成锻烧时易烧结，而使产品的白度、消色力和分散性能降低，影响到产品的质量。 十、钛液的早期水解及影响钛液稳定性的因素 一般来说，从酸解后到未进行后期正式水解之前，钛液中不应含有偏钛酸和正钛酸这两种胶体粒子，但是有时在钛液的浸取、还原、输送和存放过程中，由于

9、操作不当或条件变化，而在钛液中出现上述两种白色胶体物质，这种现象称为钛液的早期水解。 要想了解影响钛液稳定性的因素，还得从钛铁矿的酸解和钛液的水解中去找原因。 1.由酸解的反应式(1)、反应式(2)比较可知，在相同的钛铁矿下，反应式(1)用酸多，得到的是稳定的硫酸钛，而反应式(2)用酸少，得到的是不稳定的硫酸氧钛，说明酸解时用酸多对提高铁液的稳定性有好处。 钛液水解的主要反应式如下： 从反应式(7)、反应式(8)、反应式(9)可知，三个水解反应都生成新硫酸，说明钛液中酸多会使水解反应可逆，可以抑制早期水解的发生。所以酸解时用酸较多或浸取时加废酸较多，使钛液中含酸浓度增大，对提高钛液的稳定性有好

10、处。 从实验可知，取浓钛液1mL,测得其稳定性为400；若取同样的浓钛液1mL，再加人浓硫酸1滴，结果测得其稳定性为450，说明多加酸其稳定性会提高。 2.从水解的反应式(7)、反应式(8)、反应式(9)可知，水是反应物，按化学反应规律，增加反应物会使反应向右进行，增加了水，就增加了反应物，就有利于水解的进行，而使钛液不稳定，说明水多没有好处。 由反应式(8)、反应式(9)比较可知，在同等的硫酸氧钛的情况下，反应式(9)加水多，反应式(9)在冷的条件下也能发生水解反应。由此可见，在相同的条件下，钛液越稀（水越多）其稳定性就越差。 3.从反应式(7)、反应式(8)、反应式(9)三个水解反应式可知

11、，钛液的水解是吸热反应，因此加热会使反应向右进行，会促进钛液发生早期水解而使钛液不稳定。从实验可知，同是1mL钛液，在12，K=500；在25，K400；在65，K200；在100，K=0。由此可见，温度上升，钛液的稳定性下降，加热对钛液的稳定性不利。 综上所述，影响钛液稳定性差的主要原因是酸少、水多、加热。那么要提高钛液的稳定性，就必须针对钛液的酸度、浓度、温度这三个主要因素进行分析研究并加以控制。 1酸度 酸解用酸多既可提高钛液的稳定性，又可使酸解反应较完全而提高酸解率，但是用酸过多，既会增加硫酸的消耗，增大钛白粉的生产成本，又会增大后工序钛液后期水解的困难，因为从水解反应式可知，酸多会使

12、水解反应可逆，偏钛酸粒子难以长大，水解率降低，水洗时由于偏钛酸粒子细而出现穿滤流失造成损失。因此要权衡利弊，优化出一个既使钛液稳定，不至于出现早期水解，又要有利于后期水解的最佳用酸量。 根据酸解反应式计算，要想得到稳定性高的硫酸钛，则要按反应式(1)反应，这样其酸矿比是1. 932：1,也就是说，1吨钛铁矿要用1. 932吨的硫酸；要想得到稳定性差的硫酸氧钛，则要按反应式(2)反应，这样其酸矿比是1.29：1，也就是说，1吨钛铁矿要用1. 29吨的硫酸。除此之外，其他化合物特别是铁的氧化物也要消耗一定量的酸。一般来说，酸矿比越大，用酸越多，钛液就越稳定；酸矿比越小，用酸越少，钛液就越不稳定。从

13、理论分析和实践应用证实，加压水解流程采用酸矿比在(1.50-1.60)：1为最佳比值；常压水解流程采用的酸矿比在(1.45-1.55)：1为最佳比值。究竟采用多少才适宜，还要视钛铁矿的质量、工艺要求的酸度和浸取时是否加废酸及废酸加人量而定。 2.浓度 酸的浓度 使用硫酸的浓度和控制反应时硫酸的浓度，对铁液的稳定性影响较大。使用时硫酸其浓度大于96时，酸解反应所得到的固相物硬实，多孔性差，浸出时很难溶解，所得钛液的稳定性会下降，当然酸解率也低；若使用的硫酸浓度小于92，则酸解后的固相物不易固化，甚至呈糊状，反应不完全，浸出所得的铁液稳定性也差，还会造成沉降等净化的困难，酸解率也不高。一般使用硫酸

14、的浓度在92-96之间为宜。现在很多厂家都摸索并掌握了浓酸反应的规律而直接采用98的硫酸进行酸解。 反应时硫酸的浓度大于90%，则反应温度高，使反应初期的生成物在反应结束时已发生早期水解而使钛液不稳定；反应时硫酸的浓度小于85，浸取所得铁液的稳定性也差，一般控制反应时硫酸的浓度在85-90之间。实践证明，使用越浓的硫酸，反应时稀释的浓度要偏低限；使用较稀的硫酸，反应时稀释的浓度要偏高限。不过使用稀酸时，由于酸解加水较少，水与硫酸作用产生的热量少，常常需要用加蒸汽的方法来提高引发热，才能获得较好的酸解效果。 钛液的浓度 较少、钛液的Ti02浓度较高，溶液不容易析出胶体颗粒，稳定性较好；水太多，浸

15、取的浓度太低，则钛液不稳定，容易发生早期水解，同时对后期水解产物偏钛酸的颗粒大小和结构也会产生不良影响，还会增加浓缩的工作量。为此在加水浸取时，必须严格控制，相对密度一般控制在1. 5-1. 55之间，即总Ti02含量要120g/Lo为了减少水分，在将钛液结晶时，除去大部分硫酸亚铁的同时，也带走了大量的结晶水，使钛液的总Ti02浓度得到提高，有利于钛液稳定性的提高。为了减少水分，还必须将钛液进行浓缩，使其继续除去一部分水，使总Ti02含量达到(2005) g/L（加压水解）或215-230g/L（常压水解），以利钛液浓度增大、稳定性提高和后期水解时制出具有优越颜料性能的钛白粉。 基于酸度小、浓

16、度低（水多）会引起钛液稳定性差，易出现早期水解现象，因此洗残渣、洗硫酸亚铁晶体、洗设备的水，尽量不用大量的自来水，而用少量的废酸水。 3.温度 温度上升，钛液的黏度下降，这对杂质颗粒的沉降有利，但是对钛液的稳定性却不利。因为温度过高，钛液的稳定性下降，会出现早期水解。钛液要采取负压蒸发浓缩的原因，一就是因为常压蒸发温度高，钛液稳定性下降，很快就会出现早期水解。而钛液水解的临界温度为80，采用真空浓缩，沸点可以降低到80以下，这样既保证了水分的大量蒸发，又保证了不会出现早期水解。由此可见，温度上升，钛液的稳定性下降，温度下降对钛液的稳定性有利。一般浸取时控制温度要小于75，净化时控制温度在（60

17、士5）。 若钛铁矿中三价铁含量高，其酸解浸取所得的钛液其稳定性会差一些。原因之一是三价铁含量高，其酸解反应放出的热量多，温度高，反应剧烈，有时甚至出现冒锅现象，极容易出现早期水解而使钛液不稳定；原因之二是三价铁含量高，酸解反应本身就需要多消耗硫酸，况且制出的钛液需要很多铁屑（或铁粉）来将三价铁还原成二价铁，而多消耗铁屑还原，也需要多消耗硫酸，这些消耗的硫酸属于无效酸。在定量的酸中，无效酸多了，相对来说有效酸就少了，即游离酸少了，这样钛液的稳定性就会下降。 影响钛液稳定性的三个因素作用顺序为：温度酸度浓度。在较低的温度和较弱的酸度下，浓度高，含水少，钛液较稳定；浓度低，含水多，钛液稳定性差。但是

18、在温度高、酸度大的情况下，钛液浓度的高低影响钛液的稳定性居次要地位。在80以下，钛液的稳定性随酸度的增大而提高。但是在80以上甚至更高的温度下，酸度偏大的钛液也不稳定，也能进行热水解而生成偏钛酸，只不过酸度大，水解将受到一定程度的抑制，甚至难以水解，水解得到的偏钛酸粒子偏小，水解率也偏低。当然酸度很大的话，那就不是抑制水解的问题了，而是反应可逆，生成的偏钛酸被溶解的问题了。 十一、酸解锅的构造及酸解操作 酸解锅的构造是：外壳为钢板，锅内先搪一层铅，然后用耐酸胶泥砌上两层耐酸砖；烟囱用钢衬两层耐酸砖，或用厚的硬聚氯乙烯塑料板制成，要大一些，使反应产生的大量水蒸气、S02、S03等气体能及时排出；

19、锥底的分布板用铅或耐酸陶瓷制成，开孔的角度要保证压缩空气能均匀地吹到反应锅的四周而不留死角，好让固相物溶解完全，大型酸解锅的分布板常设计成泡罩形，有利于压缩空气分布均匀和防止杂物堵塞孔眼；放料阀既要耐温、耐腐蚀，又要能满足放料、通压缩空气、通蒸汽的功能；国内通常使用的容积为12-50m3，国外一般为90m3，引进国外的3套装置的容积都为130m3，酸解每锅投矿为27-30吨。酸解锅的高度（含锥底部分）是直径（圆柱部分）的两倍。锥底夹角a为60。酸解锅的构造如下图所示。 酸解的操作：在我国引进的技术中，酸解前普遍采用原料硫酸预稀释和矿酸预混合。酸解是在酸解锅中进行的。在锥底通人压缩空气强烈地搅拌

20、下，先按配方投人硫酸，然后投人矿粉，使矿粉与硫酸充分混合，再加定量的稀释用的废酸水，继续搅拌，由于废酸中的水与硫酸发生水化作用而生成大量的热，使锅内物料的温度上升很快。再用蒸汽直接加热（若水化热已足够引发主反应，就不必外加热）。当锅内反应物温度升高到80-120时，立即停止加热，一般加完稀释废酸水后10-20min，即发生剧烈反应。由于反应是放热反应，反应物的温度会急剧上升，在数分钟内达到最高温度（约250）。在这一阶段内，反应非常剧烈，酸解锅会出现可以察觉到的震动感，同时排出大量的SO2、SO3和水汽，反应经过黏稠阶段而逐渐凝固成多孔的蜂窝状固相物。主反应结束后，停止鼓人压缩空气，让其熟化一

21、段时间，使其继续反应而反应得更完全，有利于提高酸解率。熟化时间过后，即通人压缩空气进行助冷，当冷却到90-120，即加废酸、淡钛液和自来水进行浸取。然后加铁屑（或铁粉）进行还原，即得到钛液。有时加铁屑还原时，反应剧烈，有气泡冒锅，可撒人少量洗衣粉消泡。 国内钛白粉厂的浸取，大都是从锅顶一次性加人，这样浸取液自上而下地渗人固相物，受到从底部上升的用来搅拌的压缩空气流阻挠，渗人的速度较慢，位于固相物上部的浸取液的酸度不能很快提高，加水量又大，溶液浓度稀，酸度小，就会或多或少地发生早期水解，导致沉降效果的恶化。 国外有采用将少量废酸加人洗渣水和洗硫酸亚铁晶体的淡钛液中，然后将其从酸解锅的底部加人，这

22、样，容易将固相物空隙中的空气排出，而且酸水在上升的过程中，酸度逐渐提高，当酸水充满固相物时，开始用压缩空气搅拌，这时固相物上部的温度可达80，但不会产生早期水解现象。原因是温度高的浸取液，酸度也高，随着水的继续加人，温度很快降到70以下。 十二、酸解率和提高酸解率的方法 溶液中可溶钛总量（以Ti02计）占所投铁铁矿中所含钛总量（以Ti02计）的百分比，称为酸解率： 可以从下列八方面提高酸解率。 1.适当延长熟化时间 酸解反应后要进行熟化，其目的是让固相物逐渐冷却，在这个冷却过程中，让一部分未酸解的矿粉继续与存在的游离酸作用，以利提高酸解率。熟化时间长，酸解率得到提高，但固相物温度低，浸取速度慢

23、；熟化时间短，固相物温度高，浸取时间短，但酸解率抵。一般根据酸解锅容积的大小、投矿量多少、室温高低而控制在1-6h,投矿量大，熟化时间要长，投矿少，熟化时间要短。笔者做过这样的试验，在12m3的酸解锅中，熟化时间由3h缩短到1h,其酸解率并未见降低。对此笔者认为，在酸解剧烈反应阶段，硫酸浓度大、反应温度高，能起反应的矿都应该起反应了。而反应后，特别是再经熟化1h后，酸度和温度都大为降低。这样，寄望于延长熟化时间来提高酸解率是有困难的。延长了熟化时间，只能延长酸解周期，影响到产量的提高。 2.适当提高反应硫酸的浓度 硫酸是一种活泼的强酸，可以任何比例溶于水，同时放出大量热，硫酸浓度对酸解反应影响

24、较大，在酸矿比一定时，适当提高反应硫酸浓度，有利于加快酸解速度和提高酸解率。大于96的硫酸比92. 5的硫酸反应急剧，这不仅因为将其稀释至工艺要求时放出的热量多，而且由于浓度增大时，H+离子和S02-4离子渗人钛铁矿物表面裂缝中的概率增大，使H+-SO2-4离子对的偶极作用和固体表面的在位作用加强而使钛铁矿的分解速度加快。 3.适当提高酸矿比 酸矿比越高，反应越完全，酸解率也越高。但过高的酸矿比使硫酸单耗上升，而酸解率的提高却不显著。 4.适当提高酸解温度 钛铁矿粉与硫酸的分解反应，本身会放出大量的热，反应式如下： 一般情况下，开始时物料需要适当加温，以引发酸解反应，这种引发热，常常是在加人稀

25、释的废酸时，由于水与浓硫酸作用而产生一定量的热，若所产生的这些热尚未达到引发热的要求，则要外加蒸汽加热；若这些热已足以达到引发热的要求，则不必再加热。 一般来说，温度越高，反应越剧烈，也越完全，酸解率也越高，但是酸解反应是放热反应，当引发反应开始时便放出大量的热，使反应温度迅速上升，短时间内达到200以上。要是事先估计不足，加热过多，物料温度过高，例如130，则会使主反应来得过早，不仅会使反应过于猛烈而发生冒锅或早期水解现象，还使酸解率降低，甚至生成的固相物难以浸取；如果加温过低，例如60，则引发主反应的时间长，反应不剧烈，容易生成难溶的固相物，酸解率也低。主反应结束，立即停止吹风，继续保持高

26、温，有利于提高酸解率。 5.矿粉粒度小而均匀 矿粉粒度越大，反应越慢，甚至有些粗颗粒不反应，而使酸解率降低；矿粉粒度不均匀，有粗有细，在反应时，细粒先反应，细粒反应后，硫酸浓度降低了，粗粒反应不完全，酸解率也低。 6.搅拌要均匀 反应前搅拌不均匀，有未扩散的矿粉团，会影响酸解率。搅拌得太猛，物料过多地溅在锅壁上，无法反应，也会降低酸解率。 7.选用好矿 选用酸溶性好的矿，钛溶出率高，酸解率也高；由于金红石型矿极难被硫酸分解，因此必须选用金红石成分少的矿，方能提高酸解率。 8.避免发生早期水解和出现不溶的固相物。因为出现这些现象都会使酸解率降低。十三、浓硫酸和废硫酸加入量的计算 酸解时浓硫酸和废

27、硫酸的加人量可以采用下列计算公式进行计算：式中 x浓硫酸加量，kg; y废硫酸加量，L； f酸矿比； C1浓硫酸浓度，； C2废硫酸浓度，； p废硫酸密度，kg/L； C3反应时硫酸浓度，； G矿粉投料量。 【例】试计算，投矿粉3100kg,酸矿比为1.55：1，浓硫酸浓度为95，废硫酸浓度为21，废硫酸密度为1. lkg/L,反应时硫酸浓度为87. 5，求应加浓硫酸和废硫酸各多少？ 解：设应加浓硫酸为xkg，应加废硫酸为yL 十四、影响浸取的因素 1.固相物的多孔性 若固相物为多孔物，则遇水易渗人微孔内部，接触面大，极易溶解；若固相物硬实少孔，则难以浸取。 2.固相物的温度 固相物温度高有利

28、于浸取。但是80，易使钛液稳定性变差，甚至发生早期水解。 3.浸取的浓度 浸取钛液的浓度越高，则浸取越慢，但浓度不能过低，过低会发生早期水解，会增加浓缩的工作量，甚至对水解产物偏钛酸的结构产生不良影响。 4.是否发生早期水解 固相物如发生不同程度的早期水解，浸取时就有大量僵块，溶化不掉，影响浸取速度。 5.加浸取水的速度 加浸取水的速度要与固相物的溶解速度相适应。一般来说，设备大加水速度要快，设备小加水速度可慢些。 十五、固相物的浸取操作 根据影响钛液稳定性的酸、水、热的关系，在铁铁矿与硫酸进行酸解以后，对固相物浸取时，一开始溶液浓度低、酸度小、温度高，易发生早期水解，即易由其热敏性而产生胶体

29、物。或一开始加水多，刚加到固相物表面的那部分含钛少，局部达到稀释度而发生早期水解。为了防止产生这种缺陷，应先加人大流量的回收废酸和有一定酸度的洗残渣、洗硫酸亚铁晶体的淡钛液，使其增加酸度，同时加人大流量的水。并加大冲气、加快浸取，要是加浸取水的速度太慢、量太少，则浸取初期的温度太高，浸得的钛液稳定性会下降，亦容易发生早期水解。因此要严格控制浸取时的温度、酸度和浓度，尽量避免钛液发生早期水解，以免影响钛液沉降、净化和后期水解。水洗，进而造成钛白粉产量和质量的降低。 十六、钛液的还原 铁在钛铁矿中以二价和三价两种不同状态存在，因此在浸取的钛液中既有硫酸亚铁(FeS04），又有硫酸高铁Fe2(S04

30、 )3。这两种铁盐在一定条件下，会发生水解而生成沉淀，其水解反应式如下： 上述两个反应只有在达到一定的pH值时才会发生。硫酸亚铁在酸性溶液中是稳定的，只有在pH值大于6.5时才开始水解，因此在钛液水解过程中，由于钛液酸度大，它始终保持溶解状态，待到偏钛酸洗涤时才得以除去。而硫酸高铁在溶液中的危害性比较大，因为它在pH值为1.5的酸性溶液中即开始水解，生成氢氧化高铁沉淀。在偏钛酸洗涤时，当pH值达到1. 5就会水解生成氢氧化高铁沉淀混杂在偏钛酸中，待到媛烧时即变成红棕色的三氧化二铁混在钛白粉中，而影响产品的白度。为了防止这种现象的发生，在钛液中就不允许有三价铁的存在，因此必须把三价铁还原成二价铁

31、。 铁屑或铁粉是一种廉价的还原剂，加人铁屑或铁粉的目的主要是将钛液中的三价铁还原成二价铁。其还原反应的反应式如下： 究竟还原到什么程度才算将三价铁还原完毕呢？钛液中高价态的有三价铁和四价钛，由于三价铁的被还原势大于四价钛的被还原势，必须将三价铁全部还原完毕，才轮到四价钛的被还原，也即是说，当钛液中出现三价钛，说明钛液中已经没有三价铁了，三价铁已经全部还原成二价铁了。其四价钛还原为三价钛的反应式如下： 加铁屑的另一个目的是可以将一部分重金属离子还原为金属随残渣而被除去。 由于在生产过程中钛液经常遇到与空气接触或以压缩空气搅拌等氧化条件，要是没有三价钛存在，则二价铁很快被氧化为三价铁。但是，由于三

32、价钛的被氧化势大于二价铁的被氧化势，有氧化条件的话，其必然先将三价铁全部氧化完，才轮到二价铁的被氧化。因此在钛液中保持有一定量的三价钛，可以保证二价铁不被氧化，使钛液始终保持没有三价铁的存在。不过，过多的三价钛存在是不利的，因为在水解时，三价钛不会发生热水解生成偏钛酸沉淀，冷水解也要在pH值3才能水解，故其留在母液的废酸里，若废酸不加以回收利用，则会造成钛的损失。 十七、酸解、浸取和还原需要控制的指标 硫酸浓度92.5。 钛铁矿的质量要求。 蒸汽压力0. 5MPa。 空气压力0. 3MPa。 酸矿比为（1.50一1.60）：1（加压水解法），或（1.451.55）：1（常压水解法）。 反应时硫

33、酸浓度85-90。 预热引发温度80-120。 成熟时间1-6h。 助冷时间10 - 30min o 浸取温度75。 还原温度。这90kg硫酸是与非钛杂质起反应而消耗的，是白白浪费了的，属于无效酸。由于总有效酸基本上是控制在一定范围的，无效酸多了，相对来说有效酸就少了。为了使钛液保证含有一定量的有效酸，就必须多用酸要是非钛杂质少了，一就可以少用酸，从而可以节约硫酸，并且可以减少生产上除杂质的困难程度。为此，有些厂家将买回的矿砂在粉碎之前进行一次磁选。 2.选用含Fe203少的矿和铁屑 在钛铁矿含总铁大体相同的前提下，其中含Fe203越多，其消耗硫酸就越多；在使用铁屑或铁粉时，铁锈（含Fe203）越多，其消耗酸也越多。其反应式如下： 从上述反应式可知，1 mol Fe2O3（相当于2mo1 Fe)，需要消耗3mo1硫酸，而1 mol FeO或lmol Fe,只需要消耗l mol的硫酸，说明钛铁矿或铁屑中Fe2O3含量高，消耗的硫酸就多。另外，Fe2O3与硫酸作用生成的是三价的硫酸铁，最终要用铁屑或铁粉全部还原成二价的硫酸亚铁，还原越多，耗用的硫酸和铁屑都多。因此，为了节约硫酸和铁粉，生产上就应该选用含Fe2O3较少的钛铁矿和铁屑。