鈦白粉學(xué)名二氧化鈦（TiO2），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，是目前用途最廣、應(yīng)用效果最好的白色顏料，有著白色顏料之王的美譽(yù)。
圖片來(lái)源：中核鈦白
鈦白粉生產(chǎn)方法有硫酸法、氯化法、鹽酸法等，本文主要介紹這三種生產(chǎn)方法。
1 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。
1.1 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?，轉(zhuǎn)變成為精制的四氯化鈦。
1.2 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。
1.3 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。
2 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。
3 鹽酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝流程
當(dāng)鈦白粉產(chǎn)品的原料為鈦鐵礦時(shí)可采用鹽酸法，鹽酸法鈦白粉的生產(chǎn)過(guò)程主要包括酸解、還原、結(jié)晶、萃取、水解、煅燒、破碎以及鹽酸回收等工序。金紅石類鈦白粉最常應(yīng)用鹽酸法，此類原料的顆粒較松軟，且粉碎性強(qiáng)，其整個(gè)生產(chǎn)流程都會(huì)完成在含氯介質(zhì)內(nèi)部。其工藝流程示意圖如圖3所示。
圖3 鹽酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝流程示意圖
鹽酸法特點(diǎn)
與硫酸法和氯化法相比，鹽酸法鈦白粉具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。該工藝在鈦白粉制備過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物氯化亞鐵和氯化鐵可以通過(guò)熱水水解轉(zhuǎn)化為氧化鐵加以利用，同時(shí)生成的鹽酸可以返回鈦白粉生產(chǎn)主線中，這樣既降低鈦白粉的生產(chǎn)成本，也避免了因硫酸法生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物硫酸亞鐵無(wú)法處理而帶來(lái)的環(huán)保壓力; 鹽酸法可以采用普通鈦鐵礦作為原料進(jìn)行生產(chǎn)，與對(duì)原料要求較高的氯化法相比，在原料選擇方面，具有一定的優(yōu)勢(shì)。
但鹽酸法也存在缺點(diǎn)，當(dāng)鹽酸體積分?jǐn)?shù)在35% 以下時(shí)，則鹽酸溶解的速度就會(huì)有所下降，影響產(chǎn)品生成的質(zhì)量，同時(shí)，當(dāng)其揮發(fā)溫度處在較低的狀態(tài)時(shí)，會(huì)給設(shè)備帶來(lái)較大的腐蝕性，且此類缺陷較難很快改善，因此，在工業(yè)生產(chǎn)中鹽酸法的應(yīng)用范圍較窄。
小結(jié)
除上述硫酸法、氯化法、鹽酸法制備鈦白粉外，鈦白粉制備工藝還包括混合法、磷酸法、硝酸法等。目前，工業(yè)制備鈦白粉的方法主要是硫酸法和氯化法，其他的方法均因設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、副產(chǎn)物多且難以處理、三廢污染大、能耗高等問(wèn)題而無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
隨著技術(shù)水平的不斷提升，鈦白粉行業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)于產(chǎn)品的要求更是精益求精，技術(shù)人員需大力發(fā)展鈦工藝的生產(chǎn)技術(shù)，加大相關(guān)產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)，不斷整合鈦白粉的生產(chǎn)與應(yīng)用方法，借助國(guó)內(nèi)外的鈦資源，在實(shí)踐中大膽創(chuàng)新，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)上的突破。
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