二氧化鈦水解過程的系統(tǒng)研究及優(yōu)化.pdf

1、在硫酸法鈦白粉的生產(chǎn)中,水解技術(shù)是其中關(guān)鍵的一環(huán).水解過程的操作,直接影響成品的粒度、粒度分布及純度從而影響最終鈦白產(chǎn)品的質(zhì)量.目前國內(nèi)的鈦白粉生產(chǎn),大多數(shù)都以較低端產(chǎn)品為主,并且普遍存在產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題.導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量差和不穩(wěn)定的因素較多,落后的水解工藝是其中一個(gè)重要的因素.以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量為目的,本文對(duì)硫酸法制備鈦白粉的水解工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究. 研究了晶種對(duì)水解過程的影響.通過實(shí)驗(yàn)初步考察了在自生晶種水解方法中,加

2、料速率對(duì)晶種數(shù)量和活性,最終晶體尺寸以及產(chǎn)品粒度分布(PSD)的影響.利用在線聚焦光束反射測(cè)量?jī)x(FBRM)對(duì)水解過程中粒子的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)觀察了整個(gè)水解過程中粒子的變化情況.首次將水解過程分為誘導(dǎo)水解期、聚結(jié)水解期、破碎再水解期和熟化期四個(gè)時(shí)期,并對(duì)四個(gè)時(shí)期粒子總數(shù)和平均粒徑隨時(shí)間的變化過程進(jìn)行了模型化.研究結(jié)果表明,水解過程粒子的增長滿足S型曲線的生長模型.根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)水解過程機(jī)理的研究與理解,研制開發(fā)了一套自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),用于

3、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量. 通過實(shí)驗(yàn)對(duì)水解反應(yīng)工藝的摸索,確定了四個(gè)影響較大的操作條件:攪拌速率,加料速率,加熱速率及底水量.并根據(jù)實(shí)際的工藝條件確定了四因素三水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案.利用響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件(RSM)來輔助設(shè)計(jì),根據(jù)實(shí)際的輸入與響應(yīng)的結(jié)果,研究了攪拌速率、加料速率、加熱速率和底水量對(duì)水解產(chǎn)物的粒度及粒度分布、過濾時(shí)間和硫酸氧鈦的水解率的影響,推導(dǎo)了四個(gè)因素對(duì)四個(gè)響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,分析其試驗(yàn)誤差,最后得到優(yōu)化試驗(yàn)的預(yù)測(cè)結(jié)果,用于指導(dǎo)