本實用新型涉及鈦白粉生產技術領域，尤其涉及鈦白粉生產系統技術領域。
背景技術：
鈦白粉是目前世界上性能最佳的白色顏料，被廣泛應用于涂料、塑料、造紙、油墨、橡膠、化纖等工業領域。由于其應用領域的進一步拓展，鈦白粉已經滲透到人們生活的各個角落，成為一種重要的無機化工產品，其銷售值位于世界無機化工產品的第三位，僅次于合成氨和磷酸。因此，鈦白粉消費量的多寡，可以衡量一個國家生活水平的高低。
我國鈦資源十分豐富，但是鈦白工業卻相對落后。目前全國的鈦白粉人均消費量不足1.5千克，相當于北美地區的四分之一、西歐的二分之一。除了產量低之外，國內鈦白粉的產品結構也極不合理，低檔鈦白粉產能過剩，而高檔銳鈦型、金紅石型鈦白粉嚴重短缺，主要依賴進口。
目前，鈦白粉的制造方法主要有硫酸法、氯化法、鹽酸法等。其中，硫酸法生產涂料級鈦白粉要經過五大步驟：原礦準備、鈦的硫酸鹽制備、水合二氧化鈦制備、水合二氧化鈦煅燒、二氧化鈦后處理；氯化法生產涂料級鈦白要經過原礦準備、鈦的氯化物制備、鈦的氯化物氧化、二氧化鈦表面處理。其中在氯化工序中，目前有兩種工藝：熔鹽氯化和沸騰氯化，各適用于不同的鈦礦。熔鹽氯化中需要加入大量的鹽(氯化鈉)，這些鹽最終會從氯化爐以廢鹽的形式排出，變成廢渣；沸騰氯化不加入鹽，其它用料和熔鹽氯化基本相同，反應溫度比熔鹽氯化高。而鹽酸法生產涂料級鈦白要經過原礦準備、鈦的氯化物的水溶液制備、鈦的氯化物的水溶液水解制得鈦酸鹽、鈦酸鹽處理及煅燒、二氧化鈦表面處理。
鹽酸法主要有美國ANT法、加拿大CTL法、中國ZLC法。國外目前發 展情況沒有介紹，而且國外這方面的專家到我國介紹這方面的工藝，沒有談及技術轉讓的事項。國內業界普遍認為，鹽酸法生產鈦白粉的工藝不成熟。
硫酸法制造鈦白粉工藝的缺點是：工藝路線流程長、濕法操作、硫酸和水消耗高、廢物及副產物多、對環境污染大。目前我國對新建硫酸法鈦白項目已經暫停審批，個別省市拒絕硫酸法鈦白擴產項目用地審批。
而氯化法生產鈦白粉需要在800℃或者更高的條件下進行氯化。在氯化過程中，氯、氯氧化物、四氯化鈦具有高腐蝕性，較之硫酸法成本更高；另外，氯化法設備結構復雜，對材料的要求高、投資較大；設備材料要耐高溫、耐腐蝕，而且難以維修，危險性非常高；涉及到重大危險源時，一旦氯氣泄漏會造成嚴重后果。我國的氯化法鈦白工業目前只有遼寧錦州的一家工廠在正常生產。
技術實現要素：
針對上述問題，本實用新型旨在解決上面描述的問題。本實用新型的一個目的是提供一種解決以上問題中的任何一個的鈦白粉生產系統。具體地，本實用新型提供一種流程短、設備簡單的鹽酸法鈦白粉生產系統。
為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種鹽酸法鈦白粉生產系統，所述鹽酸法鈦白粉生產系統包括依次相連接設置的酸解裝置、冷卻結晶裝置、氧化裝置、萃取裝置、水解裝置、水洗壓濾裝置、鹽處理及過濾裝置、煅燒裝置；所述鹽酸法鈦白粉生產系統還包括萃酸裝置和高溫煅燒裝置，所述萃取裝置通過所述萃酸裝置與所述酸解裝置相連通，所述水解裝置與所述萃酸裝置相連通；所述冷卻結晶裝置與所述高溫煅燒裝置相連通，所述高溫煅燒裝置與所述萃酸裝置相連通。
其中，所述萃酸裝置包括第一反萃裝置和酸再生裝置，其中，所述萃取裝置與所述第一反萃裝置之間設置有兩條流向相反的通道，所述第一反萃裝置與所述酸再生裝置之間設置有兩條流向相反的通道，所述高溫煅燒裝置與所述酸再生裝置相連通，所述水解裝置與所述酸再生裝置相連通，所述酸再生裝置與所述酸解裝置相連通。
其中，所述鹽酸法鈦白粉生產裝置還包括逆流萃取裝置和第二反萃裝置， 所述水洗壓濾裝置通過所述逆流萃取裝置與所述第二反萃裝置相連通。
其中，所述鹽酸法鈦白粉生產系統還包括高溫分解裝置，所述高溫分解裝置與所述第二反萃裝置之間設置有兩條流向相反的通道，所述高溫分解裝置與所述酸解裝置相連通。
其中，所述逆流萃取裝置包括一級逆流萃取裝置和二級逆流萃取裝置，其中，所述水洗壓濾裝置依次通過所述一級逆流萃取裝置和所述二級逆流萃取裝置與所述第二反萃裝置相連通，且所述第二反萃裝置與所述一級逆流萃取裝置之間設置直接連通的通道。
其中，所述第二反萃裝置與所述一級逆流萃取裝置相連通。
其中，所述鹽酸法鈦白粉生產系統還包括水凈化裝置，所述一級逆流萃取裝置與所述水凈化裝置相連通。
其中，所述水凈化裝置內依次設置有PH調節槽、隔膜壓濾機和砂濾池。
其中，所述鹽酸法鈦白粉生產系統還包括水解母液裝置，所述二級逆流萃取裝置與所述水解母液裝置相連通。
其中，所述水解母液裝置內依次設置有PH調節槽、隔膜壓濾機、砂濾池和反滲透裝置。
本實用新型提供的鹽酸法鈦白粉生產系統，設備簡單，工藝流程短，絕大部分工序在常溫下進行，容易操作；對原料的要求較低，而且產生的廢水是硫酸法制備工藝的1/20、氯化法制備工藝的1/10，可以做到清潔生產。該生產系統充分考慮能量回收以及環保設施，只有極少的酸性固廢和廢水排出，90％的鹽酸可循環利用，資源利用率高；萃取劑和產生的氯化亞鐵、氯化鎂、氧化鎂等都可以循環利用，副產物氧化鐵紅的經濟價值較高。
參照附圖來閱讀對于示例性實施例的以下描述，本實用新型的其他特性特征和優點將變得清晰。
附圖說明
并入到說明書中并且構成說明書的一部分的附圖示出了本實用新型的實施例，并且與描述一起用于解釋本實用新型的原理。在這些附圖中，類似的 附圖標記用于表示類似的要素。下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，而不是全部實施例。對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1示例性地示出了根據本實用新型的鹽酸法鈦白粉生產系統的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
本實用新型提供了一種完整的鹽酸法鈦白粉生產系統，可以利用普通鈦鐵礦作為原料進行鈦白粉的生產，而且生產過程中的鹽酸、萃取劑以及產生的副產品都可以回收再利用。該生產系統以濃鹽酸和鈦精礦發生酸解反應，經鈦液除雜、升溫水解、鹽處理及過濾、煅燒，最后磨細過濾得到成品金紅石型鈦白粉。
下面結合附圖，對根據本實用新型所提供的鹽酸法鈦白粉生產系統進行詳細描述。
圖1示出了根據本實用新型的鹽酸法鈦白粉生產系統的一種實施例的結構示意圖。參照圖1所示，該鹽酸法鈦白粉生產系統包括依次相連接設置的酸解裝置、冷卻結晶裝置、氧化裝置、萃取裝置、水解裝置、水洗壓濾裝置、鹽處理及過濾裝置、煅燒裝置，原料鈦精礦和濃鹽酸經過酸解、冷卻結晶、氧化、萃取、水解、水洗壓濾、鹽處理及過濾、煅燒等一系列工藝，最終可以產得成品鈦白粉。另外，該鹽酸法鈦白粉生產系統還包括萃酸裝置和高溫煅燒裝置。其中，萃取裝置通過萃酸裝置與酸解裝置相連通，水解裝置與萃酸裝置相連通；冷卻結晶裝置與高溫煅燒裝置相連通，高溫煅燒裝置與萃酸 裝置相連通。示例性地，高溫煅燒裝置可以采用回轉煅燒窯，并采用天然氣作為燃料。
具體地，萃酸裝置包括第一反萃裝置和酸再生裝置。其中，萃取裝置與第一反萃裝置之間設置有兩條流向相反的通道，萃取裝置中的含鐵萃取劑通過一條通道進入第一反萃裝置加以利用，第一反萃裝置中得到的萃取劑通過另一條通道進入萃取裝置使用；第一反萃裝置與酸再生裝置之間設置有兩條流向相反的通道，第一反萃裝置中產生的含鐵酸水通過其中一條通道進入酸再生系統中作為酸的吸收液使用，同時可以除去其中的剩余鐵及其他雜質，產生的酸性廢水則通過另一條通道進入第一反萃裝置中加以使用。高溫煅燒裝置與酸再生裝置相連通，水解裝置與酸再生裝置相連通；高溫煅燒裝置中產生副產物氧化鐵紅和HCl氣體，其中氧化鐵紅作為副產物收集，而HCl氣體則進入酸再生裝置中生產酸液，水解裝置中產生的HCl氣體也進入酸再生裝置中回收，用以生產酸液；酸再生裝置與酸解裝置相連通，酸再生裝置中產生的酸液可以直接進入酸解裝置進行酸解使用。該過程中的中間產物得以充分利用，并且循環使用，幾乎無廢物排放，實現環保生產。
具體地，該鹽酸法鈦白粉生產裝置還包括逆流萃取裝置和第二反萃裝置，水洗壓濾裝置通過逆流萃取裝置與第二反萃裝置相連通。水洗壓濾裝置中產生的酸水進入逆流萃取裝置中加以回收利用，與萃取劑共同作用，產生循環萃酸劑，并進入第二反萃裝置中加以利用。
具體地，該鹽酸法鈦白粉生產系統還包括高溫分解裝置，高溫分解裝置與第二反萃裝置之間通過兩條流向相反的通道連通，高溫分解裝置與酸解裝置相連通；第二反萃裝置中產生的鹽溶液可以直接進入高溫分解裝置中進行分解，形成氧化物和HCl，其中氧化物返回第二反萃裝置中進行循環利用，而HCL則可以直接返回酸解裝置中加以利用。
其中，逆流萃取裝置包括一級逆流萃取裝置和二級逆流萃取裝置。水洗壓濾裝置依次通過一級逆流萃取裝置和二級逆流萃取裝置與第二反萃裝置相連通，并且第二反萃裝置與一級逆流萃取裝置之間設置直接連通的通道。具體地，第二反萃裝置與一級逆流萃取裝置之間通過一條通道直接相連通，從而第二反萃裝置中產生的萃取劑可以直接進入一級逆流萃取裝置中進行回收 利用。
需要指出的是，根據本實用新型的鹽酸法鈦白粉生產系統還包括水凈化裝置，一級逆流萃取裝置與水凈化裝置相連通。一級逆流萃取裝置中產生的廢水經過水凈化裝置進行凈化處理后，可以進行充分回收利用，有效減少廢水排放量。具體地，水凈化裝置內依次設置有PH調節槽、隔膜壓濾機和砂濾池。
其中，PH調節槽主要將酸性廢水調節為中性，以免對隔膜壓濾機造成腐蝕；隔膜壓濾機和砂濾池對廢水進行分離雜質，凈化水質。隔膜壓濾機將廢水中的鐵及其它金屬雜質等較大的顆粒雜質濾出，砂濾池通過混凝、澄清、過濾等一系列工序，去除水中的其余微小雜質，從而將廢水完全凈化。經過水凈化裝置凈化處理后的廢水，可以進行再利用，以節約水資源，例如，可以作為水解工序的補充水。
另外，該鹽酸法鈦白粉生產系統還包括水解母液裝置，二級逆流萃取裝置與水解母液裝置相連通。二級逆流萃取裝置中產生的廢水進入水解母液裝置內進行處理，并進行充分回收利用，進一步檢索廢水的排放。具體地，水解母液裝置內依次設置有PH調節槽、隔膜壓濾機、砂濾池和反滲透裝置。
與水凈化裝置的原理相似，PH調節槽主要將酸性廢水調節為中性，以免對隔膜壓濾機造成腐蝕；隔膜壓濾機和砂濾池對廢水進行分離雜質，凈化水質。隔膜壓濾機將廢水中的鐵及其它金屬雜質等較大的顆粒雜質濾出，砂濾池通過混凝、澄清、過濾等一系列工序，去除水中的其余微小雜質，從而將廢水完全凈化。而反滲透裝置利用半透膜能夠透過水而不透鹽的選擇透過性，去除水中的各種鹽分，從而可以得到高純度的水。經過水解母液裝置處理后的高純度水，可以利用到水洗工序中進行回收再利用。
根據本實用新型的鹽酸法鈦白粉生產系統，可以使用普通鈦鐵礦作為原料進行生產。將礦粉和濃鹽酸分別經過計量后混入酸解裝置，進行酸解，過濾殘渣之后可以得到粗鈦酸。粗鈦酸經過冷凍結晶，過濾分離FeCl2晶體和初步凈化的鈦液；其中，FeCl2晶體進入高溫煅燒裝置中進行煅燒，可以制得副產品氧化鐵紅Fe2O3，此過程中產生的HCl充分利用到酸再生裝置中。初步凈化的鈦液進入氧化裝置，加入NaNO3可以把鈦液中的Fe2+氧化成Fe3+ 后，鈦液再經過萃取裝置進行除雜，得到純凈的鈦液。
純凈的鈦液進入水解裝置，加入鋁片和水解助劑，并利用過熱蒸汽進行加熱，同時攪拌，進行水解，可以制得鈦酸和可以循環利用的HCl；HCl可以進入酸再生裝置進行充分利用。水解后的鈦酸進入水洗壓濾裝置進行水洗、沉降、壓濾之后，可以將水合二氧化鈦與母液進行分離。
其中，水洗后的酸水進入一級逆流萃取裝置進行逆流萃取，萃取后的水進入水凈化裝置進行凈化處理，然后回收利用；而循環萃酸劑和酸水則進入二級逆流萃取裝置中繼續進行萃取，萃取后的水進入水解母液處理裝置中進行處理，再加以回收利用；二級逆流萃取后的循環萃酸劑進入第二反萃裝置中進行反萃，得到的萃取劑返回至一級逆流萃取裝置中進行回收利用，而金屬鹽溶液則進入高溫分解裝置中進行分解處理。高溫分解后的金屬氧化物返回第二反萃裝置中繼續利用，HCl則回收至酸解裝置中加以利用。
水合二氧化鈦進入鹽處理及壓濾裝置中，利用工藝水調節密度，按照一定比例加入鹽處理劑和氯酸鈉進行處理，然后進行壓濾處理，例如，可以用隔膜壓濾機進行壓濾，從而達到對二氧化鈦的改性處理。然后再進入煅燒裝置進行煅燒及冷卻，得到的鈦白粉再進行打磨粉碎，并進行過濾，即可得到鈦白粉成品。
根據本實用新型的鹽酸法鈦白粉生產系統，相較于硫酸法鈦白粉生產系統和氯化法生產系統，其工序簡單，工藝流程短、原料要求較低，設備簡單、操作容易，投資少；而且，其中絕大部分工序在常溫下進行，對設備耐酸、耐高溫、耐腐蝕的要求較低，能耗低、風險低，企業易于擴大生產規模。另外，其生產過程中的鹽酸、萃取劑、氯化亞鐵、氯化鎂、氧化鎂等均可以循環利用，資源利用率接近100％；并且，其副產物氧化鐵紅的經濟價值較高，可以提高生產效益；其產生的廢水是硫酸法工藝的1/20，是氯化法生產工藝的1/10，可以有效實現清潔生產，其環保效益極佳。
上面描述的內容可以單獨地或者以各種方式組合起來實施，而這些變型方式都在本實用新型的保護范圍之內。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示 這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者設備中還存在另外的相同要素。
以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，僅僅參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。