（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）2008 年前后杜邦東營(yíng)鈦白粉項目遭質(zhì)疑時(shí)，人們對氯化法鈦白粉就有著(zhù)前所未有的關(guān)注。在2008 年下半年以來(lái)國際金融風(fēng)暴的沖擊下，國內鈦白粉行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重等問(wèn)題凸顯，企業(yè)急于進(jìn)行結構調整和產(chǎn)業(yè)升級，業(yè)內對硫酸法和氯化法兩種工藝的爭議再起。
后處理的主要任務(wù)是整粒處理、表面處理和后粉碎，是通過(guò)二氧化鈦顆粒表面包覆特殊膜層，用以改善產(chǎn)品性能，提高鈦白粉的耐候性、潤濕性、遮蓋力及光澤，提高鈦白粉在不同介質(zhì)溶液、塑料、水溶性乳膠中的分散性，從而獲得不同性能特點(diǎn)的產(chǎn)品品種。后處理工藝直接決定著(zhù)最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
1 氯化法鈦白工藝
1.1 氯化法和硫酸法工藝比較
截至目前，全球氯化法鈦白粉與硫酸法鈦白粉的產(chǎn)能比例大約為56∶44，國外氯化法鈦白技術(shù)占總產(chǎn)能的55%以上，單線(xiàn)生產(chǎn)能力15 萬(wàn)噸/ 年以上，技術(shù)由少數公司壟斷，擁有氯化法鈦白技術(shù)的主要生產(chǎn)商有杜邦、科美基、克朗諾斯等。氯化法鈦白粉的生產(chǎn)主要集中在歐美，硫酸法鈦白粉主要集中在亞太。目前國內鈦白粉生產(chǎn)基本都采用硫酸法，氯化法產(chǎn)品僅占金紅石型鈦白粉產(chǎn)量的3.75％，占鈦白粉總量的1.5％。國內現今擁有氯化法鈦白技術(shù)僅有錦州鈦白，近期擬建的氯化法生產(chǎn)裝置有杜邦山東東營(yíng)20 萬(wàn)噸/ 年，阿斯創(chuàng )遼寧營(yíng)口9萬(wàn)噸/ 年，云南冶金集團6 萬(wàn)噸/ 年，河南新安電力10萬(wàn)噸/ 年，攀鋼集團10 萬(wàn)噸/ 年。
硫酸法鈦白因其具有更加廣泛的應用途徑和市場(chǎng)需求，將與氯化法鈦白粉生產(chǎn)工藝長(cháng)期共存?，F在歐美國家的硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝正在逐漸退出市場(chǎng)，但是造紙、化纖、搪陶瓷、化妝品等行業(yè)對硫酸法生產(chǎn)的銳鈦型鈦白粉依然保持旺盛的需求，這就為國內銳鈦型鈦白粉提供了生存空間。
氯化法生產(chǎn)工藝與硫酸法工藝相比，通常認為具有工藝流程短，自動(dòng)化程度高，“三廢”排量小和基建投資相對較低等優(yōu)點(diǎn)。業(yè)內人士認為，雖然如此，但氯化法對硫酸法沒(méi)有完整的替代性，就當前來(lái)講，只有優(yōu)越性和完善性。
1.2 國內鼓勵發(fā)展氯化法鈦白
氯化法在上世紀70 年代后得到快速發(fā)展，目前全球氯化法鈦白產(chǎn)能已遠遠大于硫酸法。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，硫酸法的廢酸處理雖然在裝置、技術(shù)上已經(jīng)得到改進(jìn)，但是全系統易結垢、堵管，運轉周期短的問(wèn)題依然存在；結垢后必須拆下來(lái)清洗，石墨部件維修易損壞，維修費用高等問(wèn)題都在制約著(zhù)硫酸法的發(fā)展。因此，我國應鼓勵發(fā)展氯化法。
氯化法是國際鈦白工業(yè)的總體發(fā)展趨勢，但在我國受各種因素的制約。氯化法工藝流程相對簡(jiǎn)單，對生產(chǎn)技術(shù)和裝備材質(zhì)的要求非常高，而國內絕大多數鈦白企業(yè)還達不到這種技術(shù)水平。關(guān)鍵技術(shù)難以引進(jìn)，自主開(kāi)發(fā)又無(wú)實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，這是氯化法工藝未能在我國推廣的重要原因。
1.3 鈦白行業(yè)的發(fā)展瓶頸
近幾年來(lái)，國內鈦白粉行業(yè)無(wú)論是硫酸法還是氯化法工藝技術(shù)都有很大的進(jìn)步，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，擁有了一批知名品牌。但總體來(lái)看，還存在以下問(wèn)題：硫酸法技術(shù)成熟，簡(jiǎn)單模仿較快，產(chǎn)品質(zhì)量普遍不高；氯化法技術(shù)忙于攻關(guān)和穩定運行，產(chǎn)品檔次有待提高。
對當前我國氯化法鈦白粉行業(yè)來(lái)說(shuō)，重要的是加大科研投入，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng )新，提高裝置運行效率，生產(chǎn)出高質(zhì)量、具有國際競爭力的產(chǎn)品。鈦白粉的粒徑與粒徑分布制約著(zhù)鈦白粉的產(chǎn)品質(zhì)量，不僅直接影響鈦白粉的白度、消色力、遮蓋力、吸油量等顏料性質(zhì)，而且還關(guān)系到鈦白粉的分散穩定性、光澤、耐候性等應用性能。在氯化法鈦白的生產(chǎn)過(guò)程中，二氧化鈦原級粒子的粒徑、粒徑分布、顏色、晶型是決定鈦白粉物理性能的關(guān)鍵因素。二氧化鈦的這個(gè)基本特性是由氧化工序控制決定的，由于氧化工藝參數的控制不當而使產(chǎn)品存在缺陷，在以后的工藝過(guò)程中是無(wú)法彌補的。
2 后處理工藝及設備
2.1 研磨
由氧化工序制得的二氧化鈦粗品漿料中的二氧化鈦粒子是以原級粒子、聚集粒子、附聚粒子、絮凝粒子的形式存在，因此在經(jīng)過(guò)漿料分散后，還必須通過(guò)研磨、分級操作來(lái)獲得符合無(wú)機表面處理（即包膜）要求的二氧化鈦粒徑與粒徑分布。在燃燒器（氧化爐）形成基料的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生結塊。砂磨工序的目的是通過(guò)砂磨機進(jìn)行濕法研磨，加入分散劑分級，最終把顏料研磨到要求粒徑。
濕磨對漿料的濃度、溫度、黏度、KL、分散狀態(tài)和裝珠量都有一定的要求。氯化法鈦白濕磨生產(chǎn)中采用的密閉立式砂磨機對其排料的溫度也有嚴格的控制要求。砂磨機容易出現的問(wèn)題是砂子上浮堵住頂篩的孔，造成出料困難，以致影響研磨的質(zhì)量。因此砂磨機的研磨效果將直接影響二氧化鈦無(wú)機表面處理的效果，從而影響二氧化鈦產(chǎn)品的耐候性和化學(xué)穩定性。
2.2 濕法分級
濕法分級是對漿料中二氧化鈦粒子研磨效果的把關(guān)環(huán)節，主要通過(guò)離心式分級器中的水力旋流器分離漿料中的粗細顆粒，并將分離出來(lái)的大顆粒聚集返回，重新研磨，同時(shí)除去被磨碎的細砂等機械雜質(zhì)，進(jìn)一步確保獲得符合工藝要求的粒徑和粒徑分布狹窄的二氧化鈦粉體。實(shí)踐證明，分級對鈦白粉的消色力等應用性能有著(zhù)重要的影響。
2.3 無(wú)機表面處理
包膜過(guò)程實(shí)質(zhì)上是運用了溶膠－凝膠理論，表面處理時(shí)通過(guò)沉淀或吸附，在二氧化鈦粒子表面包上一層或多層無(wú)機水合氧化物，堵塞晶格缺陷，提高二氧化鈦顏料的耐侯性和化學(xué)穩定性。無(wú)機表面處理劑通常有Al2O3、SiO2、ZrO2 等。如Si 包膜的化學(xué)反應式為：
Na2SiO3+H2SO4+（x- 1）H2O=SiO2·xH2O+Na2SO4
無(wú)機包膜的主要設備是恒溫水浴鍋，一般都是不銹鋼內膽，水溫控制十分精確，通常在±0.1℃以下。無(wú)機表面處理最理想的狀態(tài)是將包膜劑包在每一個(gè)原級粒子的表面，而濕磨是除去二氧化鈦漿料中聚集粒子、附聚粒子等大顆粒最有效的超微粉碎手段。
2.4 水洗、過(guò)濾與干燥階段
無(wú)機表面處理后的二氧化鈦漿料經(jīng)過(guò)濾、洗滌和干燥后，二氧化鈦粒子之間存在著(zhù)絮凝、附聚等現象，導致二氧化鈦的吸油量高，研磨分散性差，顏料體積濃度低，消色力、遮蓋力、光澤等物性指標差，因此必須通過(guò)二次
超微粉碎，即采用氣流粉碎機進(jìn)行解聚，利用高速氣流或過(guò)熱蒸氣的能量，使顆粒相互沖擊、碰撞、摩擦，將絮凝、附聚的大顆粒粉碎，有效地確保了二氧化鈦產(chǎn)品的粒徑和均勻、狹窄的粒徑分布，使二氧化鈦粒子表面光滑，顆粒形態(tài)規整，保證了二氧化鈦產(chǎn)品的消色力、吸油量、分散性、光澤、抗老化性等顏料性能。
2.5 有機包膜與包裝
鈦白后處理的微粉碎基本都采用氣流粉碎機，產(chǎn)品細度通?？蛇_1μm~5μm，在此過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行有機包膜，微粉碎之后的鈦白產(chǎn)品便可包裝出廠(chǎng)。有機表面處理劑可以有效改善鈦白在溶劑中的表面能、表面潤濕性、電性和分散性能等，主要有偶聯(lián)劑、高級脂肪酸、不飽和有機酸及有機硅等，近年使用性能比較好的是有機硅表面處理劑，生產(chǎn)廠(chǎng)家主要有成都道奇威實(shí)業(yè)有限公司、美國道康寧公司，國內也有生產(chǎn)有機硅的廠(chǎng)家，如廣州億克有機硅有限公司。
3 結論
氯化法鈦白具有強有力的競爭能力，有其優(yōu)越性和完善性。隨著(zhù)國內的3 家氯化法鈦白陸續上馬，氯化法鈦白大量依賴(lài)進(jìn)口的局面很快便會(huì )結束。后處理通過(guò)砂磨、包膜、過(guò)濾、干燥、汽粉、儲存、包裝幾個(gè)環(huán)節，不僅實(shí)現對二氧化鈦產(chǎn)品的性能改善，同時(shí)實(shí)現了對其粒徑和均勻、狹窄的粒徑分布的控制。
?歡迎進(jìn)入【粉體論壇】
|
