鈦白粉三種生產(chǎn)工藝介紹及定性比較

鈦白粉三種生產(chǎn)工藝介紹及定性比較0前言鈦(Titanium)：元素符號Ti，原子序數(shù)22，原子量47．88，在元素周期表中位于第4周期ⅣB族。鈦是地殼中分布最廣和豐度高(6320×10-6)的元素之一，占地殼質(zhì)量的0．61％列居第9位；而鈦資源則僅次于鐵、鋁、鎂而列居第4位，是制取鈦渣、人造金紅石、鈦白、海綿鈦、鈦金屬及鈦材、焊條涂料的重要原料。由于金屬鈦呈銀白色，具有熔點高(1727℃)、比重輕(4．5)、機械強度高(5)、耐低溫(超低溫下電阻率幾乎為0)、耐磨蝕、線鈦塑性良好(能薄壁化使用)、不易氧化、還原性強等特點；鈦的氧化物——二氧化鈦(鈦白粉)，具有無毒、良好的物理化學穩(wěn)定性(1000℃煅燒后不熔于任何酸和堿)、折射指數(shù)高(2．55～2．70)，以及很強的白度、著色力(雷諾值1150～1950)、遮蓋力(40～50g／m2)、耐溫性、抗粉化等特征，被稱為“顏料之王”。，鈦白不僅是性能優(yōu)異的白色顏料，而且是重要的化工原料。它廣泛用于涂料、油墨、塑料、橡膠、造紙和化纖工業(yè)。鈦白涂料，色彩鮮艷，色調(diào)純正；鈦白是紙張的高級填料，使紙張薄而不透明，白度高，光澤好，強度大和光滑好用。鈦白用于塑料工業(yè)，是不透明的著色劑；用于橡膠工業(yè)，使白色和淺色橡膠強度高，伸展率大，耐老化和不易褪色。它也是化學纖維的最佳消光材料，使透明的化纖具永久性消光效果， 并可提高韌性。此外，還用于搪瓷、電器、電子原料等等方面。鈦白的生產(chǎn)工藝根據(jù)采用的原料工藝路線可分為硫酸法和氯化法、鹽酸法。鈦白生產(chǎn)工藝介紹1．1硫酸法工藝硫酸法生產(chǎn)涂料級鈦白要經(jīng)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。包括環(huán)節(jié)如下：干燥、磁選與磨砂、酸解、凈化、濃縮、晶種與水解、水洗、漂白與漂后水洗、鹽處理、煅燒、二氧化鈦打漿分散分級、無機表面處理、水洗、干燥、氣流粉碎和有機處理、包裝、廢副產(chǎn)品的回收、處理和利用。可以生產(chǎn)銳鈦、金紅石型、搪瓷等各級別種類的二氧化鈦產(chǎn)品。1．2氯化法工藝氯化法生產(chǎn)涂料級鈦白要經(jīng)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。包括環(huán)節(jié)如下：礦焦干燥、礦焦粉碎、氯化、鈦的氯化物精制、鈦的氯化物氧化、二氧化鈦打漿分散分級、無機表面處理、水洗、干燥、氣流粉碎和有機處理、包裝、廢副產(chǎn)品的回收、處理和利用。氯化鈦白生產(chǎn)工藝研究始于上世紀五十年代初，工藝發(fā)展到現(xiàn)在己比較完善，雖然各廠家有不同的特色， 但主要的流程都幾乎相同。 首先是原料的準備， 主要是石油焦和鈦礦，應工藝要求，對二者進行干燥，使水分和含氫有機物降到一定的要求值，然后送入氯化爐進行氯化，鈦等金屬被氯化形成氯化物，氣態(tài)的氯化物被氣流輸送到后面的收集槽分階段冷卻，高沸點、高熔點的氯化物首先分離出來，其次是低沸點的氯化物如四氯化鈦冷凝出來，液體四氯化鈦送精制工序進行除雜，通過加入還原劑將影響產(chǎn)品質(zhì)量的雜質(zhì)含量將低到要求值，精制好的精四氯化鈦送入氧化工序，通過高溫氧化轉(zhuǎn)化為二氧化鈦粉末，同時加入鹽粒、鉀鹽、三鋁化鋁等以保證氧化初品的顏料性能和生產(chǎn)的連續(xù)進行。氯氣送回氯化工序。二氧化鈦粉末進行打漿分散砂磨分級，合格的料將送表面處理工序，按要求程序加入試劑，對二氧化鈦顆粒進行表面處理，處理后的料漿進行洗滌，除去呵溶性的鹽份，洗滌合格的料漿送干燥工序脫去游離鈦的水，水分合格后利用中壓過熱蒸汽進行氣流粉碎，同時進行必要的有機表面處理，粉碎合格的產(chǎn)品送包裝崗位進行包裝。在氯化工序，目前有兩種工藝，熔鹽氯化和沸騰氯化兩種，各適用于不同的鈦礦，溶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，反應溫度比溶鹽氯化高。1．3鹽酸法工藝鹽酸法生產(chǎn)涂料級鈦白要經(jīng)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、鈦酸鹽處理及煅燒、二氧化鈦表面處理。包括環(huán)節(jié)如下：礦粉碎、鹽酸酸解、鈦的氯化物的水溶液凈化、萃取、水解制鈦酸、鈦酸鹽處理、煅燒、二氧化鈦打漿分散分級、無機表面處理、水洗、干燥、氣流粉碎和有機處理、包裝、廢副產(chǎn)品的回收處理和利用。2002年4月23日，美罔俄特爾納米材料公司(AltairNanomaterialsInc．)申請了發(fā)明專利(10．11)。該工藝即不是硫酸法生產(chǎn)工藝，又不是氯化法生產(chǎn)工藝，應該說是鹽酸法生產(chǎn)工藝。鹽酸浸取鈦鐵礦，分離不溶的殘渣。浸取液進行高價鐵還原為低價鐵，冷卻結(jié)晶出氯化亞鐵，分離氯化亞鐵；分離出氯化亞鐵后的含鈦浸取液進行第一次溶劑萃取，萃取相為含鈦和高鐵溶液，萃取余相為含亞鐵的水溶液，返回工藝用于再生鹽酸，回到浸取工序；含鈦的萃取相進行第二次萃取，萃取相為含鈦的水溶液，萃取余相為含高鐵的水溶液，返回鹽酸再生工序；經(jīng)過萃取提純后的氯化鈦溶液進行水解，最好的水解是噴霧加熱水解，得到偏鈦酸，氣相的鹽酸和水返回鹽酸再生系統(tǒng)。水解后的偏鈦酸進行煅燒、濕磨、無機包膜、過濾洗滌、干燥、汽粉和包裝。鹽酸法的優(yōu)點是：該工藝可生產(chǎn)納米鈦白粉、銳鈦性和金紅石型鈦白粉。在冷卻結(jié)晶分離出的氯化亞鐵進行熱解得到氧化鐵固體，氣體為氯化氫和水蒸氣返回開始的浸取工序。其特征是鹽酸循環(huán)使用，副產(chǎn)只產(chǎn)生氧化鐵渣。鹽酸法國外目前發(fā)展情況沒有介紹，但國外這方面的專家到我國介紹過這方面的工藝，同時也沒有談及技術(shù)轉(zhuǎn)讓的事項。

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