苏东隔膜压滤机在钛白粉生产中的应用案例

2026/03/23 Category.化工行业 appliance 环保行业 9

苏东隔膜压滤机在钛白粉生产中的应用案例

我国钛白粉工业历经数十年发展，实现了从无到有、从弱到强的跨越式提升。1954年我国开始硫酸法钛白粉研究试制，初期仅能生产非颜料级产品，1959年逐步试验生产锐钛型钛白粉，至1992年产量仅68kt，产品以锐钛型为主。进入20世纪90年代，我国钛白粉工业加速发展，2001年全国钛白粉产量达330kt，超越日本跃居世界第二位，生产规模和产品质量持续提升，为装备国产化奠定了坚实基础。在钛白粉生产的固液分离关键环节，苏东隔膜压滤机凭借优异性能，成为推动行业节能降耗、提质增效的核心装备之一。

钛白粉生产核心工艺及装备需求

磨机及风扫磨系统

钛白粉生产第一道工序为磨矿，进料矿料粒度通常在60-100目，要求出料达到325目、筛余10%〜15%。传统小型钛白粉厂沿用的雷蒙磨存在产量低、能耗高、故障多等弊端，后续通过国产大型球磨机和风扫磨工艺改进，优化磨机衬板、钢球配比、分级器结构及风机配置，单台350kW、10kV电机驱动的磨机系统，可满足15kt/a钛白粉生产的粒度要求，实现了磨矿环节的国产化升级。

酸解及尾气处理

酸解是钛白粉生产的核心反应环节，围绕该环节的工艺优化的核心目标是稳定操作、降低酸耗、达标排放，具体改进如下：

配矿工艺：采用1〜5种不同组成矿粉混合配矿，有效稳定生产操作，降低酸耗，为后续反应奠定基础。
酸解罐大型化：小型装置酸解罐容积30m³、单批投矿6.5t，现万吨级装置酸解罐容积扩大至130m³，单批投矿27〜28t，大幅提升生产效率。
还原工艺优化：摒弃传统机械加工铁屑还原剂，采用铁粉（铸铁粉）替代，解决了铁屑油污多、计量不准、Ti³+合格率低等问题，还原时间缩短、消耗量减少，经济效益显著。
降低酸耗技术：优化酸解矿粉最佳酸用量，将F值从1.6〜2.1放宽至1.8-2.2，利用水解后返回的20%~23%废稀硫酸替代部分浓硫酸，大幅降低硫酸单耗，典型案例中吨钛白粉可节约用酸450kg。
尾气处理改进：酸解反应每吨矿粉可排出约450kg水蒸汽（180~200℃）、1300m³气体及2000mg/m³酸雾，主反应期小时排气量可达1.0×10⁵m³以上。传统多级喷射吸收法难以达到45mg/m³的国家排放标准，引进装置采用二级喷水工艺实现达标排放。

连续澄清桶

连续澄清桶用于酸解液澄清，传统设计中1个酸解罐配置1个同容积澄清桶，钛液静置沉降需8〜10h；优化后澄清桶容积提升至单个酸解罐的3~5倍，钛液与絮凝剂经泵送入后，仅需2.5~3h即可分离上部清液，大幅缩短澄清周期，提升生产连续性。

真空结晶技术

硫酸亚铁结晶是钛白粉生产的重要环节，直接影响水解沉淀效果，主要有机械冷冻结晶和真空结晶两种方式。真空结晶凭借降温均匀、效率高、利于晶核成长、附带浓缩等优势，成为优选工艺——冷冻结晶需10-12h，而真空结晶仅需3h；澄清后含TiO₂125~135g/l的钛液，经真空结晶离心分离后浓度可达170~180g/l，优于冷冻结晶工艺。

以10kt/a钛白粉生产装置为例，真空结晶与冷冻结晶的性能对比如下：

对比项目	真空结晶法	冷冻结晶法	备注
厂房面积	390	800	–
投资费用（万元）	430	450	按设备价格计算
运行费用（万元）	310	580	据工业实际数据
能耗	70650	106416	–

目前，国产化真空结晶工艺已成功应用于20kt/a钛白粉生产装置，适用于3kt/a~20kt/a厂家的扩建改造。

亚铁分离

硫酸亚铁与钛液的分离主要采用离心分离和圆盘过滤分离，其中离心分离具有滤饼含水量低、钛损失少、占地小等优势，但设备投资较高。随着国产化设备升级，相关离心分离设备逐步替代进口产品，降低投资成本的同时，满足生产需求。

蒸发

蒸发工序能力与水解方法密切相关：常压自生晶种水解需将钛液浓度从170g/l浓缩至>240g/l，而加晶种微压水解仅需浓缩至190~210g/l，蒸发能力可减少50%，大幅节省基建投资。传统升膜蒸发器蒸汽全部冷凝，优化后将蒸汽分两部分利用，一部分冷凝，另一部分与新鲜蒸汽混合作为加热热源，实现节能降耗。

水解

外加晶种微压水解新工艺优势显著：一是配置高活性晶种；二是将水解液TiO₂浓度从240g/l降至190~210g/l，减轻浓缩负荷，挂片时间从1.5h缩短至20~40min，水洗时间从14-16h缩短至5~6h；三是采用蒸汽直接加热替代铜管间接加热，罐内维持300~500Pa压力，无需加入稀释水，提升生产效率。

水洗

水洗（含一次水洗、漂洗和TiO₂洗涤）目前仍以叶滤机工艺为主，各厂家通过改进叶滤机结构、更换滤布（涤纶布改为聚丙烯滤布）、优化助滤层（聚丙酰胺改为纤维素）、控制水洗水温和加水方式等，缩短水洗时间、提升水洗质量，为后续固液分离环节奠定基础。

苏东隔膜压滤机在钛白粉生产中的核心应用及优势

苏东机械从事压滤机研究、设计和制造二十余年，是原化工部定点产品、国家环保局首批认定产品，拥有60多项国家专利，其生产的隔膜压滤机规格齐全、性能优异，可广泛应用于钛白粉生产多个关键固液分离环节，尤其在水洗、浆料压滤等环节的应用效果突出，成为钛白粉生产企业提质增效的优选装备。

苏东隔膜压滤机不仅适用于钛白粉生产中一洗、漂洗、TiO₂洗涤，还可替代真空转鼓过滤机应用于进转窑前的浆料压滤（该应用场景已在钛白粉生产中得到实践验证，如部分厂家将转鼓过滤机改为隔膜压滤机用于窑尾进料压滤），有效提高滤饼含固量，节省后续煅烧环节能耗，其核心优势如下：

节省厂房空间：苏东隔膜压滤机结构紧凑，相较于传统过滤设备，可大幅缩减厂房建筑面积，降低基建投入成本。
简化操作，节约人力：设备支持PLC程控、DCS远程控制及HMI人机界面操作，可实现全自动运行，部分型号配备龙门振打与水冲洗机架，解决滤布粘泥问题，实现自动卸泥，大幅简化操作流程，减少人工投入，降低人工成本。
改善环境，提升产品质量：设备密封性能优良，滤板采用“三A”牌复合橡胶板、增强聚丙烯板等优质材料，耐酸碱腐蚀、抗老化，可有效避免物料泄漏，改善生产环境；同时，过滤精度高，能有效去除杂质，提升钛白粉产品纯度与质量稳定性。
提高废酸回收率，降本增效：通过高效过滤，可提高废酸回收率，回收的废酸经浓缩后可返回酸解工序循环使用，进一步降低硫酸单耗，提升经济效益。
节水减排，绿色环保：大幅减少水洗用水量和废水排放量，降低废水处理费用，契合钛白粉行业绿色低碳发展需求，兼具显著的经济效益和社会效益。

苏东隔膜压滤机经江苏钛白粉厂工业实验验证，在TiO₂洗涤和进转窑前浆料压滤环节应用效果显著，已成功应用于工程设计中；针对一洗、漂洗环节的优化正在持续推进，进一步拓展应用场景。设备过滤压力可达0.2~2.0MPa，滤板使用寿命达5年以上，综合维护成本低，可适配不同规模钛白粉生产装置的需求。

钛白粉生产后续关键工艺

漂白

漂白是提升钛白粉白度的关键环节，主要有两种传统方法：一是调整一洗后偏钛酸浓度，注入漂白罐并加入硫酸加热，再用锌粉（或铝粉）将Fe³+还原为Fe²+；二是将水洗后偏钛酸与硫酸反应生成可溶性TiOSO₄，再用锌粉（或铝粉）还原生成Ti³+盐，实现偏钛酸漂白。

优化后的漂白工艺的操作流程为：先将少量偏钛酸悬浮液注入漂白罐，加入硫酸充分反应生成Ti³+，静置一段时间后加入锌粉混合均匀，再注入剩余偏钛酸，全程搅拌、加热、保温，确保漂白效果均匀稳定。

偏钛酸煅烧

偏钛酸在回转窑内完成脱水、脱氟、晶型转化和粒子成长，决定钛白粉颜料粒子的基本性能。国内小型装置多采用直径2.2m（或2.3m）、长36m的小转窑，经优化改造（降低进料水分、增设窑内衬挡圈、提升控制水平等），转窑生产能力可提升21%。目前，15-20kt/a大型转窑系统已实现国产化，技术成熟可靠。

后处理

湿磨分级：为满足涂料、塑料等行业对钛白粉分散稳定性、粒径均匀性的要求，采用砂磨机和分级机工艺提升产品档次。
化学处理（包膜）：采用无机包膜工艺，在钛白颗粒表面沉积金属氢氧化物或水合氧化物，降低光化学活性、提高耐候性；目前包膜罐已实现大型化，采用DCS控制实现精准加料、便捷操作。
干燥：包膜后滤饼干燥主要采用喷雾干燥、带式干燥、旋转闪蒸干燥三种方式，国产化大型带式干燥机已投入试运行，旋转闪蒸干燥正在开展工业模拟实验，即将实现工业应用。
气粉：采用气流粉碎技术，使钛白粉达到亚微米级细度，粒度分布狭窄、表面光滑、分散性好，不受杂质污染。国产化气粉机已逐步替代进口产品，解决了耐磨性等关键问题，满足生产需求。

concluding remarks

我国钛白粉工业历经数十年发展，除大型雷蒙磨外，各类核心生产设备均已实现国产化，为行业高质量发展奠定了坚实基础。产量从1992年的59.5kt/a增长至2001年的330kt/a，年均增长率达20.9%，远超世界同期水平，跃居世界第二位，生产规模和产品质量持续提升。

在钛白粉生产固液分离关键环节，苏东隔膜压滤机凭借结构紧凑、操作便捷、节能降耗、绿色环保等突出优势，在TiO₂洗涤、进转窑前浆料压滤等环节实现成功应用，有效帮助企业降低生产成本、提升产品质量、减少环保压力，成为钛白粉行业升级改造的核心装备选择。未来，随着苏东机械在超高压压滤机等领域的持续研发投入，将进一步推动钛白粉行业绿色化、智能化、高效化发展。

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