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钛白粉的介绍及硫酸法锐钛型钛白粉的生产工艺〖干货〗
2019年01月18日    阅读量:16749    新闻来源:河北方伦  |  投稿

白粉的介绍及硫酸法锐钛型钛白粉的生产工艺


 前言:首先钛白粉作为白色颜料用于涂料、色母粒等调色配方中,赋予明亮的颜色、光泽和强大的遮盖力,此外,它还作为紫外光屏蔽剂用于保护漆膜,提高耐候性。


一、  钛白粉介绍

钛白粉的学名为二氧化钛(Titanium Dioxide)颜料白6。它有金红石(Rutile)和锐钛型(Anatase)两种晶型中国涂料在线coatingol.com。A型二氧化钛白度较好,但着色力仅为R型的70,在耐候性方面加入A型二氧化钛试片仅仅经过一年以后即开始龟裂或者碎片状剥落,而加入R型二氧化钛试片,经过十年以后其外观只有很小变化。由于R型二氧化钛着色力及耐候性较佳,塑料着色使用R型二氧化钛为好。按照钛白粉的制造工艺目前有硫酸法和氯化法,两种方法都可生产A型和R型钛白粉。硫酸法于1931开始,氯化法由美国杜邦公司于1975年才开始生产A型,氯化法中氧化步骤控制粒子大小分布和晶体结构,使其可以生产具有高遮盖力和底色兰,高着色强度的钛白粉。 

二、钛白粉的用途

钛白粉的主要作用是既能遮盖底色还能与新颜色很好的融合,这种遮盖力主要基于钛白粉很高的折射系数(金红石型2.71,锐钛型2.52),以及它可以反射几乎全部的可见光。

钛白粉主要用于涂料、油墨、陶瓷、玻璃等工业中作着色颜料;造纸工业当作填料和涂覆料以提高纸张的外观、可印度和不透明度;橡胶制品以其为着色剂和补强剂;在塑料中则既是填料也是着色剂;化纤、印染工业中用于原液着色和印花色浆,还可以用于电焊条、制造海绵钛和钛合金,用于美术颜料、化妆品、医药填料、食品工业等。

1、涂料行业是钛白粉的最大用户,特别是金红石型钛白粉,大部分被涂料工业所消耗。用钛白粉制造的涂料,色彩鲜艳,遮盖力高,着色力强,用量省,品种多,对介质的稳定性可起到保护作用,并能增强漆膜的机械强度和附着力,防止裂纹,防止紫外线和水分透过,延长漆膜寿命。

2、塑料行业是第二大用户,在塑料中加入钛白粉,可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性,使塑料制品的物理化学性能得到改善,增强制品的机械强度,延长使用寿命。 

3、造纸行业是钛白粉第三大用户,作为纸张填料,主要用在高级纸张和薄型纸张中。在纸张中加入钛白粉,可使纸张具有较好的白度,光泽好,强度高,薄而光滑,印刷时不穿透,质量轻。造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉,可以起到荧光增白剂的作用,增加纸张的白度。但层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉,以满足耐光、耐热的要求。 

三、硫酸法锐钛型钛白粉的生产工艺

1、钛矿粉碎

将购进的钛矿砂用雷蒙机或者风扫磨等粉碎成符合工艺要求的钛矿粉。

2、酸解

粉碎后的钛铁矿进入酸解罐,与配置好的浓硫酸进行酸解,酸解的时候先进行空压 ,然后钛铁矿与硫酸搅拌半个小时左右,加入蒸汽引发主反应,主反应大约三个小时,反应结束后,继续空压10-15分钟,开始侵取 ,将计量好的水加入酸解罐,溶解固相物。此过程也大约三个小时,侵取结速度后,加一定量的单质FE,还原钛液中得三价铁离子。当溶液中出现三家钛时候,加入絮凝剂。用浓硫酸分解钛矿,制取可溶性的钛的硫酸盐。钛铁矿的主要成分为偏钛酸铁(FeTiO3),是一种弱酸弱碱盐,可以用强酸把它分解。这个反应是一个放热反应,最高温度达250℃。

3、沉降

酸解浸取、还原以后含有可溶性杂质和不溶性的杂质。铁、钒、铬、锰等金属的硫酸盐为可溶性的杂质,在结晶或水解、水洗的过程中除去。不溶性杂质中的大多数(如未分解的钛矿、沙粒等)靠重力的作用可以自然沉降除掉。不溶性杂质中的另一部分是硅和铝的胶体化合物,以及一些早期水解了的钛,数量不大,但稳定性高,需要另外加沉降剂,强化沉降澄清过程。

4、洗渣

通过用板框压滤机压滤的办法回收其中的大部分可以溶解的钛元素,不溶性钛和其他的未溶解杂质作为废渣排掉。将黑钛液打入沉降池,经过沉降,过滤,将钛液打入钛液预热罐。 

5、结晶

分为冷冻结晶和真空结晶。主要目的就是使钛液的温度降低。

冷冻结晶是利用制冷介质(液氨或者氟利昂或者溴化锂等)的蒸发带走热量,使冷冻盐水温度降低,同时带出部分结晶水,然后将其分离除去。

真空结晶是根据溶液绝热蒸发的原理,利用闪蒸的方式使钛液中的水分快速绝热蒸发,吸收钛液的热量从而使钛液的温度降低,同时带出部分结晶水,然后将其分离除去。

6、钛液压滤

钛液中肉眼看不到的悬浮杂质必须要精密过滤。利用板框压滤机,并以木炭粉(或者硅藻土、珍珠岩)为助滤剂进行压滤,利用木炭粉的强吸附作用进一步除去钛液中的不溶性杂质,达到净化的目的。 

7、浓缩

将钛液的浓度提高到水解所要求的指标。钛液的浓缩必须在较低温度下进行。利用溶液在真空状态下沸点降低的原理,在低温下使钛液沸腾,将钛液中的水分蒸发掉,使精滤后的钛液浓度得以提高,以符合水解要求。

8、水解

是二氧化钛从液相(钛液)重新转变为固相的过程。钛液具有普通离子溶液的性质,在PH值>0.5时便发生水解。通过控制加热的速度,使钛液按照需要的水解速度发生水解反应,生成水和二氧化钛粒子。 

9、水洗

水解后的水合二氧化钛含有硫酸以及铁、铝、锰、铜、镍、钒、铅等离子,如果随着水合二氧化钛进入转窑,经过煅烧会生成相应的氧化物,显示各种颜色。利用洗涤用水和水合二氧化钛中杂质离子的浓度差将杂质用水除去。

10、漂白

经过初次水洗的偏钛酸,在一定的浓度下,加入定量的浓硫酸,使部分偏钛酸与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,然后加入铝粉,把硫酸氧钛溶于水中的四价钛还原成三价钛,保持漂白以后的料液中有一定量的三价钛,把在水洗过程中又被氧化的铁离子还原为低价钛铁离子,使偏钛酸洗涤的更彻底。

11、盐处理

偏钛酸在煅烧前需要加入的不同类型的添加剂使煅烧过程中,温度适当,内部变化平稳,成品的二氧化钛具有稳定的晶型,良好的色相、光泽,较好的着色力、遮盖力,较低的吸油量和合适的晶粒大小、形状,以及在使用介质中良好的分散性。

12、煅烧

是把水合二氧化钛经过脱水、脱硫转变为锐钛型二氧化钛。高温下,将水合二氧化钛中的游离水、结合水、三氧化硫等除去,然后在高温区进行晶型的整理和转化,形成二氧化钛的颗粒料。

13、粉碎和包装

物料在雷蒙机内,经过高速旋转的磨辊和磨环的撞击,迅速被粉碎,再经过分级叶轮的分级,粗料返回粉碎室细料进入袋滤器,经星型下料器进入螺旋送料器,送至成品料仓,进行包装后即为成品。   


标签:工业涂料技术中心粉末涂料
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