鈦白粉生產中干燥方法選擇及其應用研究

趙蓬勃（山東道恩鈦業有限公司，山東 龍口 265700）

鈦白粉生產中干燥方法選擇及其應用研究

趙蓬勃（山東道恩鈦業有限公司，山東 龍口 265700）

本文首先介紹了鈦白粉生產中幾種常見的干燥方法，然后并從能源消耗和產品質量角度對這些干燥方法的優劣勢進行了分析評價，生產廠家應當根據實際情況選用合適的干燥方法。

鈦白粉；干燥方法；選擇；應用

鈦白粉學術用語為二氧化鈦，化學式為TiO2，是目前世界上公認性能最好的白色無機顏料，廣泛應用于涂料、塑料、造紙及紡織等諸多化工領域。目前我國鈦白粉生產主要采用硫酸法工藝，經過酸解、水解、水洗、干燥等多道工序之后最終得到純凈的鈦白粉。而干燥作為整個流程中十分重要的工序步驟，對整個鈦白粉產品的質量有著十分重要的作用。因此選用何種干燥方法是當前許多鈦白粉企業十分關注的事情。

1 鈦白粉生產中幾種常見的干燥方法

鈦白粉行業經歷了幾十年的發展，其物料干燥方法也逐漸趨于成熟，主要包括帶式干燥法、噴霧干燥法和旋轉閃蒸干燥法三種類型。

1.1 帶式干燥法

帶式干燥具有物料干燥速率快、干燥量大等優點，是鈦白粉行業早起應用最為廣泛的干燥方法。帶式干燥法顧名思義是一種利用傳送帶來達到干燥物料的方法，其主要構件包含帶式干燥機、鼓風機、換熱器以及引風機等設備。來自系統的濕物料通過料斗均勻分布于網格或孔洞板帶上，下部鼓風機送入干燥熱空氣透過孔洞與濕料進行錯流接觸，從而帶走物料中的水分，同時上部的引風機將濕氣抽走，進而保證干燥效果。

1.2 噴霧干燥法

噴霧干燥法最早是由德國GEA公司研究開發出來，而后由渝港鈦白公司引進，并逐漸成為我國較為常用鈦白粉干燥方法。噴霧干燥法是利用霧化器將二氧化鈦料漿離心分離并分散成霧狀顆粒噴入干燥器中，而后與底部熱空氣進行熱量交換，由于物料被霧化機高度分散，顆粒比比表面積增大，換熱效率大大提高，物料中的水分被迅速帶走，從而達到干燥物料的目的。噴霧干燥法具有干燥時間短、速率快等優點被廣泛應用與鈦白粉干燥工序，同時為了充分霧化物料，霧化器只能夠出來固含量較低的料漿，使得其應用受到了一定限制。

1.3 旋轉閃蒸干燥法

旋轉閃蒸干燥法具有能耗低、干燥效率高以及節省空間等諸多優點已廣泛應用于鈦白粉干燥工序之中。旋轉閃蒸系統主要由干燥主機、鼓風機、攪拌器以及進料螺旋輸送機等設備構成。其工作原理是利用螺旋輸送機將固含量較高的料漿送入到干燥主機內部，來自熱風爐的高溫氣體與空氣混合與其進行熱量交換，在攪拌器、旋轉氣流共同作用下，對送入的二氧化鈦料漿進行剪切、吹散、旋轉、破損，顆粒較大的物料下沉，較小的物料上浮，并在此過程中進行熱量交換，從而達到干燥物料的效果。

2 干燥方法的比較選擇

2.1 能源消耗比較

三種干燥方法去除水分的方式均為料漿與熱源進行熱量交換來達到干燥的效果，但是這三種方法對能源消耗相差較大，這主要是由料漿中固含量來決定的。具體一點來說，帶式干燥的適用于固含量50%左右的料漿，噴霧干燥使用于固含量45%以下的料漿，而旋轉閃蒸干燥通常需要料漿固含量在60%以上。固含量越多，則料漿中水分越少，干燥工序能源消耗就越低。例如以年產1萬噸鈦白粉為例進行計算：（1）帶式干燥：料漿固含量50%，產品水分含量1%，則年蒸發水量為9800t，每蒸發一公斤水需要熱量1250kcal，則總能耗為1.23×1010kcal。（2）噴霧干燥：料漿固含量量45%，產品水分含量0.5%，年蒸發水量為11889t，每蒸發一公斤水需要熱量約1350kcal，總能耗為1.60×1010kcal。（3）旋轉閃蒸干燥：料漿固含量60%，產品水分含量0.5%，年蒸發水量為6583t，每蒸發一公斤水需要熱量為1150kcal，總能耗為7.58×109kcal。顯然，旋轉閃蒸干燥由于料漿中固含量較大，因而水分蒸發量較小，最終能耗最低，而噴霧干燥為了完全霧化料漿，要求料漿固含量低，因而水分蒸發量較大，最終能耗最高。

2.2 干燥質量比較

產品水分含量以及物料粒徑是產品質量的重要指標，帶式干燥機進物料表面與熱源空氣進行熱交換，雖然整個傳送帶上設置了多個換熱風機，但是熱風并未與內部物料充分接觸，因而產品水分通常在1%以上，同時物料位于傳送帶上，干燥后的產品粒徑較大，對后面粉碎工序要求較高。噴霧干燥通過霧化器將料漿均勻地分布在干燥機內部，熱源空氣與濕物料充分接觸，水分能夠控制在0.5%以內，同時料漿處于高度霧化狀態，粒徑較小，對后面粉碎工序要求不高。旋轉閃蒸干燥在攪拌器、旋轉氣流共同作用下，對送入的二氧化鈦料漿進行剪切、吹散、旋轉、破損，能夠很好地干燥物料，通常水分控制在0.5%左右，同時在干燥器內部顆粒較大的物料下沉，較小的物料上浮，最終干燥得到的物料粒徑較小。總的來說，噴霧干燥能夠最大限度地降低產品中的水分含量并保證物料粒徑，一般應用與高品質的鈦白粉生產之中，而帶式干燥受限于物料與熱源的換熱方式，水分含量較高，一般應用于普通品質的鈦白粉生產之中，而旋轉閃蒸干燥介于二者之間。

3 結語

從表一可知，三種干燥方法各有優劣，帶式干燥操作簡單，能耗一般，但干燥質量較差；噴霧干燥能源消耗較高，但干燥質量很好；旋轉閃蒸干燥法能源消耗較低，干燥質量較好，但對料漿固含量要求較高。因此鈦白粉生產在選擇干燥方法時，應當根據實際情況，選擇出最為合適的方法。

表一：常見干燥方法的優劣比較

[1]鈦白粉生產中干燥方法的選擇及閃蒸干燥機的應用[J]化工設計，2012(22).