1317-80-2 / 鈦白粉的生產(chǎn)工藝

鈦白粉的化學(xué)名稱為二氧化鈦，英文名稱為titanium dioxide或titania。商用名稱為鈦白粉，分子式為T(mén)iO2，相對(duì)分子質(zhì)量為79.9。

性能與應(yīng)用

基于鈦白粉具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性質(zhì)，優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)以及優(yōu)異的顏料性能，因此其用途十分廣泛，涂料、塑料、造紙、化纖、油墨、橡膠、電子工業(yè)、化妝品、電焊條、搪瓷、陶瓷和冶金等都要用到鈦白粉。特別是顏料鈦白粉，因其具有其他白色顏料無(wú)可比擬的多種優(yōu)異性能，以至于其面世后，很快就取代了傳統(tǒng)的鉛白、鋅白、鋅鋇白等白色顏料，成為白色顏料之王。

由于它是白色和淺白色最好的遮蓋顏料和消色顏料，因此被廣泛地應(yīng)用于需要著白色或淺白色的涂料、紙張、塑料、油墨、橡膠等領(lǐng)域。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類科技的進(jìn)步，人們對(duì)鈦白粉的認(rèn)識(shí)將越來(lái)越深，鈦白粉的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越廣，鈦白粉的市場(chǎng)需求將越來(lái)越大，鈦白粉有著及其寬廣的發(fā)展和應(yīng)用前景。

鈦白粉在各個(gè)方面的消費(fèi)增長(zhǎng)率都與國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值成正比，因此經(jīng)濟(jì)學(xué)家把鈦白粉消費(fèi)量的多少，作為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人民生活水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志。

我國(guó)蘊(yùn)藏著極其豐富的鈦礦資源，這得天獨(dú)厚的鈦礦，是發(fā)展鈦白粉生產(chǎn)雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)，目前，我國(guó)鈦白粉工業(yè)得到很大發(fā)展，生產(chǎn)能力僅次于美國(guó)，已躍居世界第二位。

生產(chǎn)工藝

氯化法鈦白粉生產(chǎn)工藝流程

氯化法被認(rèn)為是當(dāng)今鈦白粉制取技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在利用該技術(shù)生產(chǎn)鈦白粉時(shí)，需要將其生產(chǎn)流程分成三個(gè)階段：氯化階段、氧化階段以及后處理工段。

氯化階段

在氯化階段，首先，高純度的焦炭要與礦石混合，在高溫作用下，二者會(huì)與氯氣形成化學(xué)反應(yīng)，并生成鈦氯化物，但此類物質(zhì)的雜質(zhì)較多，屬粗狀TiCl4。然后，借用化學(xué)處理劑或蒸餾法將粗狀TiCl4進(jìn)行多種離子的去除工作，其離子包含鉻錳鐵釩，使四氯化鈦?zhàn)兊酶鼮榧儍簦D(zhuǎn)變成為精制的四氯化鈦。

氧化階段

在經(jīng)過(guò)了氯化工段之后最終得到精制TiCl4，還需要經(jīng)過(guò)一定的氧化才能夠最終得到對(duì)應(yīng)的二氧化鈦。將得到的精制TiCl4，以及氧氣和成核劑等一系列反應(yīng)物共同加入反應(yīng)器之中，然后對(duì)其工作的環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)和提高，進(jìn)一步地發(fā)揮氧化工段的效果和作用。最后通過(guò)低溫的循環(huán)氯氣來(lái)將其驟冷至700℃以下，再利用管路冷卻到200℃，這時(shí)候的氯氣中就會(huì)存在一定量的二氧化鈦，將二氧化鈦進(jìn)行分離并且通過(guò)脫氯處理將其收集，從而進(jìn)入到后處理工段中。

后處理階段

TiCl4在實(shí)行氣相氧化以后，要進(jìn)一步處理其粗狀的TiO2，在對(duì)其脫氯后，應(yīng)繼續(xù)處理與打磨其表面與球磨。當(dāng)前國(guó)內(nèi)一般的鈦白粉后處理工藝流程如圖1所示：

氯化法特點(diǎn)

采用氯化法進(jìn)行鈦白粉的產(chǎn)品生產(chǎn)能有效縮短生產(chǎn)時(shí)間，減少其工藝控制點(diǎn)，由于能連續(xù)生產(chǎn)，其產(chǎn)品生產(chǎn)的效率較高，控制能力強(qiáng)。氯化法的控制方式為自動(dòng)控制，其并不會(huì)產(chǎn)生污染物，可有效降低環(huán)境污染，與此同時(shí)，此類鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，其雜質(zhì)較少，且消色力大，在其粒徑均一的情況下，還有較強(qiáng)的分散性，因此，應(yīng)用此方式生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)品能有效降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)該行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝流程

最早應(yīng)用硫酸法的時(shí)間在1918 年，當(dāng)前其生產(chǎn)方法已較為成熟，其主要的原料為酸溶性鈦渣或鈦鐵。

該方法的流程為硫酸法是用硫酸分解鈦礦成TiOSO4， 經(jīng)凈化、濃縮后，鈦液水解成 TiO2·H2O，水解產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過(guò)濾、煅燒后再進(jìn)行表面處理，并適時(shí)開(kāi)展分離與除雜工作，進(jìn)而得到完整的鈦白粉產(chǎn)品。

有三種鈦白粉會(huì)采用硫酸法，其分別為二氧化鈦產(chǎn)品、銳鈦類鈦白粉與金紅石類鈦白粉，其生產(chǎn)過(guò)程中主要分為酸解、浸取、水解及煅燒等階段。其生產(chǎn)工藝流程圖如圖2所示：

圖2硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝流程圖

硫酸法特點(diǎn)

鈦白粉在生產(chǎn)過(guò)程中采用硫酸法的優(yōu)勢(shì)較多，其一，該方法采用的原料為酸溶性鈦渣或鈦鐵，不但較易獲得而且價(jià)格低廉，因而生產(chǎn)成本不高。其二，硫酸法的應(yīng)用歷史較早，其生產(chǎn)方法較成熟，且應(yīng)用的設(shè)備簡(jiǎn)單，具有較強(qiáng)的可復(fù)制性，同時(shí)，由于多項(xiàng)技術(shù)的完善，使其在產(chǎn)品生產(chǎn)上也取得較好的效果。但硫酸法的劣勢(shì)在于其生產(chǎn)的時(shí)間長(zhǎng)，且產(chǎn)品質(zhì)量也正處在進(jìn)步的過(guò)程中，由于水與硫酸的消耗量較大，會(huì)衍生出較多的副產(chǎn)物與廢物，從而造成環(huán)境污染。