徐军+毕业设计文档格式.docx
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1.1概述
钛白粉（Ti02）是一种白色无机颜料，无毒、遮盖力强、白度和光亮度高，是目前世界上性能最好的一种白色颜料。
是精细化工厂产品。
占世界无机颜料总消费量的50％以上。
占世界白色颜料总消费量的80％以上，主要用于涂料，其次是塑料、造纸、橡胶、化纤等。
随着经济和科技的不断发展，人们对钛白的认识不断加深，钛白的市场需求越来越大，有着极其宽大的发展和应用前景。
不论是溶剂型还是水性涂料，若使用了钛白粉，它的作用不仅仅是遮盖和装钸，更重要作用是改善涂料的物化性能，增强化学稳定性能，以到于提高遮盖力，消色力，防腐蚀性，耐光性，耐候性，增强漆膜的力学强度和附着力，防止裂纹，防止紫外线和水分的透过，从而推迟老化，延长涂膜寿命。
攀枝花地区拥有占全国90%、世界35%的钛资源，然而，现有钛白的生产规模并没有充分发挥攀枝花的钛资源优势，与全国钛工业基地的称号也相差甚远，现有的钛白产品品种和质量也不能满足国内市场的需求，更谈不上参与国际钛白市场的竞争，为了彻底扭转这一局面，钛锐公司公司决定走发展大钛白的道路，以低成本生产出高质量的产品，在激烈的国内外市场竞争中赢得自己的一席之地。
本工程的建设，将形成2万吨/年国内紧缺的锐钛型钛白粉的供应能力，这对有效缓解国内市场钛白供应的紧张状况，替代进口产品，节省国家外汇都将起到积极作用，同时对巩固攀枝花钛工业基地，推动国内钛白工业技术进步，提高我国钛白工业在国际同行中的地位和市场竞争能力也将具有十分重要的意义。
1.2编制原则
①积极贯彻国家基本建设的方针政策，严格执行国家和项目所在省、市颁布的标准、规范、规定，使设计做到切合实际。
②重视优化设计工作，通过设计方案来降低工程投资额，以最大程度节省成本。
③引进国内外知名公司的软件技术和关键设备，力争使本项目技术经济指标达到国内领先水平。
④“三废”治理措施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。
治理措施要切实可靠，排除物必须符合国家及地方的“三废”排放标准，并尽可能做到综合利用。
1.3研究内容
①本项目采用国内先进技术，建设2万吨/年锐钛型钛白的装置。
这一装置的建立，可有效缓解国内市场对钛白粉的需求。
②通过对分别采用高钛渣和铁精矿作原料进行硫酸法钛白粉生产的分析比较，可以看出，高钛渣原料在酸耗、能耗、投资、占地、环保等方面具有明显优势，因此，本可行性研究报告拟采用高钛渣为原料的硫酸法钛白生产原料路线。
③采用高钛渣为原料和废硫酸浓缩技术，将有效的缓解环境压力，并有效的治理了“三废”，保护生态平衡。
④本可研的原料高钛渣可从攀枝花周边和云南地区外购，硫酸可由攀枝花附近和攀西地区供应，其它辅助材料由市场采购供应。
综上所述：
以酸溶性高钛渣为原料，本工程综合条件优越，其技术上先进可靠，项目总投资为7625万元，项目年净收入为2877.55万元，投资回收期为2.6年，经济上效益显著，产品具有市场竞争力，抗风险能力较强，符合环保要求，研究结论是可行的。
2市场分析
2.1钛白粉产品概况及用途
钛白粉学名二氧化钛（TiO2），分子量：
79.88，是一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、化妆品及食品添加和医药等工业。
钛白粉分为颜料级和非颜料级，颜料级又分为金红石型（R型）和锐钛型（A型）。
金红石型钛白粉具有优良的光学性能和颜料性能,纯度高,白度好,遮盖力强,消色力高且易于分散,适用于内墙涂料,室内装饰用漆,底漆,橡胶,造纸,皮革等领域。
锐钛型钛白粉白色粉末，不溶于水，溶于热而浓的强酸强碱中，化学性能稳定。
具有较强的消色力、遮盖力等优良的颜料性能，可广泛用于涂料、油墨、橡胶、玻璃、皮革、化妆品、肥皂、塑料和造纸等领域。
近年来，国外在大力发展它的新应用领域，如催化剂、二氧化钛溶胶无机粘合剂、吸附剂、紫外线吸收剂、钛纤维、纳米二氧化钛、光催化剂二氧化钛等。
钛白粉有如此众多与国民经济的发展息息相关的用途，因此钛白粉消费量的多寡，可以衡量一个国家人民生活水平的高低[4]。
2.2国内外钛白粉市场现状
2.2.1国内外钛白粉市场供需现状
①国外钛白粉市场供需现状。
历年统计数据表明，TiO2工业呈现长期稳定的增长趋势。
TiO2总的需求受到涂料、塑料、造纸等主要应用部门的制约，而这些部门对TiO2的需求量又要受到房地产、建筑业、加工工业、季节性等多种因素的影响。
这些影响因素的综合性结果是TiO2的需求量与GDP之间存在密切的关系。
近年来世界钛白需求量见表2.1[5,6]。
表2.1近年来世界钛白需求量
年份
2003
2004
2006
2007
2008
产量（万吨）
406.3
426.7
460
482
510
据有关方面预测，今后几年，钛白粉的需求量将会持续增长，全球钛白粉需求增速将超过产能增长速度，未来几年全球钛白粉需求年均增速将达到4.1%，2013年全球需求将达到630万吨。
现有装置的生产能力不能满足需求。
②国内钛白粉市场供需现状。
我国钛白粉近年产量统计如表2.2。
表2.2我国近年钛白产量
2005
42
59
70
86
110
132
我国钛白工业从90年代到21世纪初，无论是在产能、产量上还是在市场需求上，都有了几倍的增长。
2006年，中国钛白粉行业继续保持快速发展势头，钛白粉全年产量达到86万多吨，2001～2006年总产量年均增长率达到了22.5%。
同时2006年我国钛白粉表观消费量也达到了91.28万吨。
企业纷纷建成或转产金红石型钛白粉生产线，2006年国内金红石型钛白粉产量较上年增长34.6%，钛锐型及非颜料型产量增长15.5%的高度增长。
全年金红石型产量达到30.7万吨，钛锐型及非颜料型产量达54.3万吨。
金红石型产量所占全国总产量比例由上年的32.6%跃升至36.1%。
产品市场竞争力逐步提高。
2007年，国际钛矿资源及硫磺、硫酸等原料供应紧张，中国钛白粉企业生产成本激增，同时面对国际大型钛白粉生产商在高端产品及市场方面的激烈竞争现状，中国钛白粉产业将进入新一轮的行业发展周期。
2008年亚洲约占全球钛白粉新增需求的80%，其中中国占了50%，未来几年中国钛白粉市场将以年均8.5%的速度快速增长。
2009年在金融危机的影响下，钛白粉行业也面临着发展的机遇与挑战。
2009年3月以来，我国的房地产业逐渐苏醒，同时将带动建筑涂料的销售，与建筑涂料关系密切的钛白粉行业也将迎来新的销售高峰.预计2010年前后中国钛白粉产能将达到约160万吨/年，有望超过美国成为世界第一大钛白粉生产国。
2.2.2国内外钛白粉主要消费去向
①国外钛白粉主要消费去向。
随着时代的发展，人们的生活水平不断提高，对钛白产品的消费在质量和数量上要求也越来越高，消费结构也随着国家和地区的发达程度、经济特点和生活水平高低而变化。
目前世界钛白粉消费结构如表2.3所示。
表2.3世界钛白粉消费结构
用户
涂料
塑料
造纸
油墨
化纤
其它
比例，%
60
25
8
3
2
由上表可以看出，钛白粉的主要消费客户是涂料、塑料、和造纸等行业。
但不同国家和地区其消费结构比例变化很大，如北美地区造纸工业钛白消费为27%，日本油墨颜料工业钛白消费量为18%-19%。
②国内钛白粉主要消费去向。
国内钛白粉的消费去向除涂料外，与发达国家相比有较大差别。
目前国内钛白粉的消费构成如表2.4。
表2.4我国钛白粉消费构成
搪瓷
电焊条
橡胶
57
14.3
9.5
4.8
4.7
3.8
2.9
1.9
1.1
2.2.3近几年钛白粉进出口情况
①进口情况。
迄今为止，我国钛白工业虽有很大发展，但产品结构严重不合理，为满足涂料及其它工业对高档钛白品种、质量的需求，国家不得不花费外汇从国外进口。
最近两年的进口情况为：
2006年进口量达到25.7万吨，较上年增长12.7%，2007年上半年，进口量13.1万吨，较上年同期增长12.93％[7,8]。
②出口情况。
我国钛白粉出口多为低档产品，附加值很低。
近两年钛白出口情况为：
2006年出口量达到19.37万吨，较上年增长23%。
2007年上半年，出口量8.8万吨，较上年小幅回落1.7％[7,8]。
2008年下半年由于金融危机影响我国钛白粉的出口量下滑明显，同比下滑50%。
2.2.4国内外钛白粉价格分析
影响钛白粉价格的主要因素，除市场的供需关系起着重要作用外，还与科学技术的发展、环境保护法令、通货膨胀等因素有关。
根据最新的权威性预测，TiO2工业前景继续良好，国际市场对TiO2的需求良仍会持续上涨。
2005年，国内市场钛白粉价格稳定运行，钛白粉（R930）价格在18320元/吨左右，锐钛型市场报价9700～9800元/吨，钛白粉R902市场报价20050～20150元/吨。
2007年，国外市场，钛白粉价格具体如下：
①美国：
钛白粉（595）为19800元/吨，钛白粉（568）为19200元/吨，钛白粉（R-CL69）为19700元/吨。
②日本：
钛白粉（CR60-2）为19500元/吨，钛白粉（R930）为19600元/吨。
2008年1月以来钛白粉市场价格看涨西南钛白粉锐钛型市场报价10400～10600元/吨，钛白粉R902市场报价19950～20000元/吨。
2008年总体上与去年年末水平持平。
然而市场分歧较大，部分厂商抬高价格，向上询盘，而更多厂商则维持现价，观望氛围较浓。
在行业未来预期等影响因素下，市场均价缓慢下探。
纵观整个钛白行业产业链条，上游的原料价格方面，许多大型企业都有自己固定的原料供应商，钛精矿价格相对平稳。
虽然，部分地区硫酸价格略有上升，但上升幅度不大，对钛白行业的生产成本影响较小，尚处于可接受的范围内。
因众多造纸、涂料、塑料和相关的化工生产企业年后生产恢复缓慢，钛白粉市场下游需求相对比较清淡，市场产品供应充足，成交情况偏弱，贸易商销售一般。
2009年1-3月份，国内钛白市场价格可以说经历了一个从观望、期待、迷茫和混乱的过程。
面对金融风暴，中国国内各钛白企业面对市场供需失调后的心态也各有不同。
一月份鉴于春节的缘故，钛白粉市场平均价格受到年底炮火的影响，一路走低到13400元/吨，锐钛型钛白粉平均价格则从每吨9200元走低到8450元附近，钛白粉市场呈现有价无市的状态。
2月份随着各地钛白粉企业的陆续开工，出现了短期上扬，但是犹如昙花一下，钛白粉市场的热闹也只持续了一周左右，随即有进入了缓慢下滑的状态。
金红石型钛白粉市场销售平均价格在12650-12500左右浮动。
进入3月上旬，国内钛白粉市场需求依旧不旺。
金红石型钛白粉市场销售平均价持续走低，逼近每吨12300元。
钛白行业第二季度市场整体情况与第一季度相比有所好转。
不少企业纷纷计划扩能，钛矿石价格也基本稳定。
4月初有几家企业将价格上调了400元每吨，5月锐钛型钛白粉价格在每吨10000元左右。
3锐钛型钛白粉技术方案
3.1生产规模及产品方案
根据国内现有的生产能力和市场需要，本可研规模确定为2万吨/年，产品方案确定为锐钛型钛白粉BA01-01。
锐钛型钛白粉质量指标见表3.1与表3.2。
表3.1基本要求
项目
指标
BA01-01
BA01-02
优等品
一等品
合格品
TiO2含量，%（m/m）≥
98.0
92.0
105°
挥发物，%（m/m）≤
0.5
0.8
水溶物，%（m/m）≤
0.6
筛余物（45m筛孔），%（m/m）≤
0.1
表3.2条件要求
要求
颜色a
与商定的参比样相近
散射力a
商定
在（23±
2）°
C和相对湿度（50±
5）%下预处理24h后105°
C挥发物，%b≤
0.5
0.8
水悬浮pH值
吸油量
水萃取液电阻率
3.2生产工艺的确定
3.2.1生产方法及原料的选择
①生产方法的选择。
目前，世界上二氧化钛的工业生产方法主要有硫酸法和氯化法两种。
20世纪90年代以前，硫酸法一直占据钛白粉工业的主导地位。
1992年后，转为氯化法占主导地位，世界上新建或改扩建的钛白粉厂多以氯化法为主，杜邦公司全部采用氯化法。
氯化法钛白粉生产在技术上有一定难度，基本上由少数几家大公司所垄断。
我国在20世纪90年代初才引进第一套氯化法生产装置。
鉴于我国对氯化法工艺的不成熟，故本项目采用硫酸法[9]。
②原料的选择。
硫酸法钛白生产原料有两种：
一是品位较高的酸溶性钛渣（或富钛料），另一种是廉价易得的钛精矿，这两种原料都能生产出满足用户需要的钛白产品。
但由于环保等原因，国外硫酸法钛白生产厂家常以酸溶性好的高钛渣（或富钛料）作原料。
采用酸溶性钛渣为原料进行硫酸法钛白生产，由于二氧化钛品位高，铁含量低，不仅杜绝了绿矾的产生，而且能降低硫酸消耗，同时酸解后的钛液浓度较高，使得单位产品的能耗降低。
因此采用酸溶性钛渣为原料，对于保护生态环境、简化生产流程、降低生产成本、有效利用资源具有重要意义。
而钛精矿虽较易获得且成本低，但生产中存在“三废”量大、不利于环境保护、生产流程复杂、资源利用率低等缺点。
鉴于以上比较，综合本厂实际情况，本项目拟采用高钛渣为原料[10]。
3.2.2主要工艺技术方案
①原矿的粉碎。
钛渣一般粒度比较粗，比表面积较小，酸解时与硫酸接触面积小，不易被硫酸有效地分解，因此在使用前必须将其磨细，以增加反应接触面，使酸解反应能够正常进行。
一般矿粉细度要求为：
325目筛余不大于1.5%。
②酸解。
将细度达到要求的钛渣与98%的硫酸混合酸解，用蒸汽加热引发反应，再用废酸、小度水、生产水对反应产物进行浸取，得到酸解的钛液。
酸解采用大型酸解罐，批量操作。
其酸解反应的质量和收率可以用酸解率来衡量，其酸解率公式为：
酸解率（%）=
×
100%式（3.1）
③钛液的净化。
钛液净化的好坏直接影响到工艺控制和产品性能。
其方法为：
采用重力沉降方法将钛液与固体杂质分离，将分离杂质后的钛液进行过滤，以除去细颗粒和胶体杂质，得到符合水解要求的清钛液。
再将沉降的泥浆进行多次洗涤，以回收可溶性钛，提高收率。
④浓缩。
将过滤后的清钛液送入浓缩高位进料槽，然后进入多效蒸发系统，通入蒸汽加热进行真空蒸发，将清钛液的浓度提高至水解所需要的指标。
⑤水解。
在工业生产上有三种水解方法：
外加晶种加压法水解、外加晶种常压法水解和自生晶种常压法水解，目前工业上最常用的是后两种方法。
由于外加晶种需要另设一套晶种制备设施，考虑到资金的节约问题，故本项目采用自生晶种常压水解技术。
其具体操作为：
上步中浓缩后的钛液通过浓钛液预热槽将浓钛液预热至一定温度，再将浓钛液加入到盛有底水的水解槽中，维持一定的搅拌强度，同时导入饱和蒸汽，使钛液升温至微沸腾，直至钛液水解完全，所得偏钛酸经冷却后送水洗工序。
⑥水洗、漂洗。
采用目前最先进的压榨洗涤技术对偏钛酸进行水洗、漂洗，除去偏钛酸中的铁离子，使铁含量小于50ppm。
⑦漂白。
采用硫酸和铝粉漂白工艺。
用硫酸和铝粉先还原清钛液，然后利用被还原的三价钛液作还原剂用于漂白，将存在于偏钛酸中的高价铁还原为低价铁，以便在后续漂洗工序中进一步除去。
⑧盐处理及窑前脱水。
采用在偏钛酸中加入盐处理剂，以便降低煅烧温度，同时使产品具有良好的色相、光泽，较高的消色力、遮盖力，较低的吸油量和合适的晶粒大小等。
生产锐钛型颜料钛白粉时的盐处理时，为使产品具有优良的颜料性能，稳定锐钛晶型，抑制金红石晶型的生成，常需要加入添加剂钾盐和磷酸（或磷酸盐）。
窑前脱水采用隔膜压榨脱水，脱水后偏钛酸的含固量可达50%，煅烧能耗较低，同时可提高转窑产能。
⑨煅烧。
硫酸法钛白生产中，偏钛酸是通过高温煅烧转变为二氧化钛的。
煅烧过程主要是除去偏钛酸中的水分和三氧化硫，同时使二氧化钛转变成所需要的锐钛型，并呈现出钛白的基本颜料性能。
⑩成品粉碎。
工业上粉碎钛白粉的方法可分为湿式粉碎和干法粉碎，本生产拟采用干法粉碎中的雷蒙磨。
煅烧冷却后的TiO2送入雷蒙磨内进行粉碎，磨碎后的TiO2由风机送入旋风分离器中进行气固分离，旋风分离器底部出来的TiO2经螺旋输送机送入TiO2贮斗，旋风分离器顶部分离出的气体经袋滤器进一步除去夹带的少量TiO2颗粒后排空，磨碎后的TiO2经打浆送到后处理工段。
不需后处理的产品则通过锤磨分散后包装外运。
3.3主要原辅材料
3.3.1原材料的主要技术规格
①钛渣。
钛渣的化学成分如表3.3所示。
表3.3钛渣化学成分
化学成分
含量%
TiO2
75.00
Al2O3
2.17
TFe
11.20
SiO2
6.16
FeO
13.64
CaO
0.391
MnO
1.17
MgO
1.81
②浓硫酸（98%H2SO4）。
浓硫酸的化学成分如表3.4所示。
表3.4浓硫酸化学成分
序号
名称
1
硫酸（H2SO4）含量，%
≥98%
铅（Pb）含量，%
≤0.1
铁（Fe）含量
，%
≤0.010
4
砷（As）含量，%
≤0.0001
5
灰分，%
≤0.03
6
色度，ml
≤2.0
7
透明度，mm
≥50
3.3.2原辅材料的年需用量
原辅材料的年需用量见表3.5。
表3.5原辅材料的年需用量表
单位
数量
钛渣
万吨/年
3.1
98%硫酸
5.4
石灰
氢氧化钠
0.9
磷酸
吨/年
125
絮凝剂
50
氢氟酸
3.7
铝粉
1.5
9
煤
4.1
10
包装袋（25Kg/袋）
万条/年
81
3.3.3原辅材料的来源
①主要原料的来源。
主要原料名称及来源见表3.6。
表3.6主要原料的名称及来源
供货来源
运输条件
高钛渣
外购
汽车运输
工业硫酸
钛渣可在攀枝花周边购得，如金港、穗金、润物、嘉锐等公司。
硫酸可由攀西地区供应，如攀化科技、会东铅锌厂、德铭化工等。
②辅助材料供应。
主要辅助材料名称及来源见表3.7。
表3.7主要辅助原料的名称及来源
氢氧化钠（NaOH）
市场购得
氢氧化钾
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