[发明专利]一种偏钛酸煅烧过程化学反应热动力学参数的确定方法

说明书

本发明涉及一种偏钛酸煅烧过程化学反应热动力学参数的确定方法，包括以下步骤：1)偏钛酸反应过程：Ti(OH)subgt;2/subgt;→TiOsubgt;2/subgt;(α)+Hsubgt;2/subgt;O(气)；TiOSOsubgt;4/subgt;·Hsubgt;2/subgt;O→TiOSOsubgt;4/subgt;+Hsubgt;2/subgt;O(气)；TiOSOsubgt;4/subgt;→TiOsubgt;2/subgt;(α)+Hsubgt;2/subgt;O(气)；TiOsubgt;2/subgt;(α)→TiOsubgt;2/subgt;(r)；3)固体物质转化率为：改变加热速率β得到不同活化能E和指前因子A，计算不同加热速率条件下E和A的平均值。本发明通过理论公式对偏钛酸煅烧过程中的主要反应过程的动力学参数活化能和指前因子进行了计算，解决了偏钛酸煅烧过程反应进程难以确定的问题。

技术领域

本发明属于钛白粉生产技术领域，尤其涉及一种偏钛酸煅烧过程化学反应热动力学参数的确定方法。

背景技术

金红石型钛白粉具有广泛的用途，其生产工艺包括氯化法和硫酸法。硫酸法工艺中，钛铁矿或钛渣在硫酸的消化作用下得到含有FeSO₄和TiOSO₄的浆料。将固态FeSO₄和TiOSO₄溶于冷水中，通过真空结晶除去FeSO₄·7H₂O，剩下含TiOSO₄的溶液在添加蒸汽作用下水解并形成尺寸大约为5-15纳米大小的锐钛型晶粒，然后沉降因为晶粒表面附有OH^-原子团，形成了完整的TiO(OH)₂。由于脱硫过程不完全，大约有5-10％的固态物质仍然为TiOSO₄·H₂O和TiOSO₄·2H₂O。水解产物进行真空转鼓脱水，直到产物的含水率约为55％(质量含量)。然后进入煅烧回转窑脱去自由水、吸附水和硫，最后在温度为800-1000℃的条件下完成锐钛型→金红石型晶相转变。煅烧过程为吸热反应，需要消耗大量能量。

为了合理设定和优化偏钛酸煅烧过程的工艺参数，有必要对偏钛酸煅烧过程进行模拟计算，模拟计算需要知道固体物随时间和温度的变化关系，即需要确定各反应过程的热动力参数。

专利公开号CN104495919A，公布了一种金红石型钛白煅烧温度调节方法及自动控制方法，通过某一产量条件下的晶型转化带的设定温度和检测值进行对比，根据二者的差值进行煤气流量调节，从而实现晶型转化带的温度控制。该发明在硫酸法生产钛白转窑温度控制方面能够取得积极作用，但缺乏主要反应过程的反应焓，同时也未考虑热动力参数的取值问题，很难实现工艺过程精准控制。

专利公开号CN104495920A，公开了一种钛白粉煅烧工艺中晶体转变带温度的调节方法，基于转窑产量和温度控制表，对晶型转化带进行温度调节。该发明能够对钛白转窑煅烧起到积极作用，但钛白转窑煅烧过程的难点在于准确的温度控制，不同生产调节下，转窑内部各煅烧段可能出现向前和向后移动的现象，即晶型转化带不易确定，工艺控制难度大。该发明同样缺乏主要反应过程动力学参数，很难实现工艺过程精准控制。

偏钛酸在回转窑中的煅烧过程是一个多反应过程，为了优化偏钛酸煅烧过程工艺参数，有必要对偏钛酸煅烧过程进行数值模拟，需要开发一种确定偏钛酸煅烧过程各反应的热动力学参数的方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种偏钛酸煅烧过程化学反应热动力学参数的确定方法，为优化偏钛酸在回转窑煅烧过程数值模拟提供依据。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种偏钛酸煅烧过程化学反应热动力学参数的确定方法，包括以下步骤：