钛白后处理---乘钒钛文化之风创钒钛经济之业

1、钛白后处理-乘钒钛文化之风 创钒钛经济之业原创 邹建新等钛白后处理（1）后处理概述二氧化钛后处理是按照不同用途对煅烧所得二氧化钛进行各种处理以弥补它的光活性缺陷，并改变它的表面性质。后处理包括分级，无机和有机表面包膜处理，过滤，干燥、超微粉碎和计量包装等，从而获得表面性质好，分散性高的二氧化钛成品。无机包膜是在钛白颗粒表面沉积一层金属的氢氧化物或水合氧化物，以降低光化学活性，提高耐候性。有机包膜即表面活性处理，主要目的是改进钛白在不同介质中的分散性。铝包膜 常用的是硫酸铝，当以碱中和时，它即水解为氢氧化物或它的聚合物HO-Al-Oy的沉淀，式中y2，其反应式为：Al2(SO4)3+6NaOH+

2、(x-3)H2O=Al2O3·xH2O+3Na2SO4包膜剂的用量，以Al2O3 计，一般为钛白重量的0.5%-5%。硅包膜 常用的有硅酸钠、硅的卤素化合物、醋酸硅或一些有机硅化合物，经过水解，成为Si(OH)4 、SiO(OH)2等。处理剂的用量，以SiO2计应为1-10%。有机包膜有机处理剂种类很多，二异丙醇胺特别适用于油性漆用钛白，也可用于水性乳胶漆或丙烯酸树脂工业装饰漆以及塑料、造纸用钛白。有机处理剂的用量，一般为钛白重量的0.01-3.0%。（2）后处理工艺流程钛白后处理的核心是表面处理，TiO2包覆金属（或非金属）氧化物的工艺核心是溶胶-凝胶法制备粉体材料，国内外实际生产

3、厂家的工艺不尽相同，国内近年才开始模仿国外技术完善了大部分工艺，如增加了砂磨阶段，对一洗、二洗和三洗阶段进行了隔膜压滤处理，干燥阶段采用喷雾方式。总的来说，不论实际生产中采用何种工艺流程，进行钛白后处理主要工艺路线原则上如图4.5.13所示。分散剂 无机处理剂 有机处理剂 煅烧后TiO2干磨打浆分散湿磨分级表面处理水洗干燥粉碎成品图4.5.13 钛白后处理原则工艺流程 （3）主要原辅材料金红石钛白初品。主要颜料性能如表4.5.7所示。某两种代表性钛白初品的平均粒径均为0.26m。渝钛白初品的粒径分布相对较窄。分散剂：六偏磷酸钠等。无机包膜剂：硅酸钠；偏铝酸钠；硫酸铝；硫酸锆；硝酸铈等。有机包膜

4、剂：三羟甲基丙烷（TMP）等。酸碱中和剂：硫酸；氢氧化纳等。表4.5.7 某两种代表性钛白初品的主要颜料性能序号编号亮度Jasn色调Ton消色力TCS蓝相光谱特征值SCX（L*a*b）分散性(m)1渝钛白初品92.77-7.5817103.245502锡宝粗初品93.88-7.6818102.39550（4）主要仪器与设备打浆分散阶段：高速分散机，转速>2000 r/min。砂磨阶段：立式（卧式）砂磨机，不锈钢内衬材质，玻璃（刚玉）珠研磨，平磨仪，震筛机，如Mini Zeta型循环型砂磨机（耐弛公司进口），内衬刚玉材质。无机包膜阶段：包膜槽（表面处理罐）。水洗、过滤与干燥阶段：真空泵；板

5、框式压滤机；喷雾干燥器等。粉碎阶段：超音速气流粉碎机。检测阶段：激光粒度分析仪；色彩色差仪；目试比色箱；涂层测厚仪；湿膜制备器；数显光泽度仪；白度仪；刮板细度计；反射率测定仪等。（5）表面处理原理 打浆分散：目的是使粉状TiO2与除盐水充分混合形成液态浆料，使TiO2颗粒均匀分散在水溶液中，作为无机包膜的母液。为了使TiO2不发生凝聚，需要加入分散剂，本项目中采用六偏磷酸钠作分散剂，并控制pH值在9-11之间。砂磨：由于钛白初品中仍然含有少量的1-10m的粗颗粒，因此在表面处理前必需进行湿磨，本项目采用砂磨机对打浆分散后的浆料进行湿磨，使大部分颗粒达到0.5m以下，再通过筛余法除去极少量45m

6、以上颗粒。无机包膜：由于TiO2表面存在晶格缺陷，因而具有光化学活性，通过无机包膜，可以堵塞其晶格缺陷，遮蔽其表面上的光活化点，从而提高颜料抵抗紫外线的耐候性。无机表面处理使用的离子通常有Si、Al、Zr、Ce、Ti、Zn等。包铝：氧化铝包膜通常采用NaAlO2或Al2(SO4)3，在酸性或碱性条件下发生中和反应，水合Al2O3膜沉淀到TiO2表面，反应式如下所示：Al2(SO4)3 + 6NaOH + ( x-3)H2O Al2O3 xH2O + 3Na2SO42 NaAlO2 + H2SO4 + ( x-1)H2O Al2O3 xH2O + Na2SO4包硅：氧化硅包膜通常采用Na2SiO

7、3(水玻璃)，在酸性条件下发生中和反应，水合SiO2膜沉淀到TiO2表面，反应式如下所示：Na2SiO3 + H2SO4 + ( x-1)H2O SiO2xH2O + Na2SO4 包锆：氧化锆包膜通常采用Zr(SO4) 2，在碱性条件下发生中和反应，水合ZrO2膜沉淀到TiO2表面，反应式如下所示：Zr(SO4)2 + 4NaOH + ( x-2)H2O ZrO2xH2O + 2Na2SO4包铈：氧化铈包膜通常采用Ce(NO3)3，在碱性条件下发生中和反应，水合CeO2膜沉淀到TiO2表面，反应式如下所示：2Ce(NO3)3 +6NaOH + ( x-2)H2O 2CeO2xH2O + 6N

8、aNO3包膜过程控制：在无机包膜过程中，控制浆料的pH值、化学反应温度、时间和反应速度相当重要，否则会严重影响包膜产品的质量，使氧化膜不能均匀包覆在二氧化钛颗粒表面，甚至出现包覆不上的现象。不同的工艺条件决定了不同的钛白颜料性能。这也就是钛白表面处理在全世界范围内都是一个高技术的原因。水洗：经过包膜后的TiO2浆料含有大量的Na2SO4、NaNO3等可溶性盐类和其它杂质，必需通过水洗去除，否则会影响到钛白颜料的性能，并对下游用户产品如涂料、塑料等存在不同的影响。有机包膜：经过水洗后的浆液在高速搅拌下加入有机包膜剂三羟甲基丙烷（TMP），使其沉积在颗粒表面，增强TiO2颜料的湿润性和分散性。浆料

9、经过滤、干燥后其含水量需控制在0.5%以下。粉碎：由于干燥后的TiO2颜料颗粒会凝聚在一起，直径达到几个至几十个微米，必须进行超微粉碎，通过气流粉碎机粉碎可以使TiO2颜料呈现单颗粒状，直径达到0.5微米以下，最终获得包膜钛白产品。 经过后处理包膜后的典型钛白粉颜料性能如表4.5.8所示。表4.5.8 后处理包膜后钛白颜料典型性能指标序号亮度Jasn色调Ton消色力TCS蓝相光谱特征值SCX分散性(m)192.6-8.0216804.1820294.12-8.2917305.2210393.9-8.1218364.38154.5.8 钛白生产过程中的大型主体设备国内钛白生产装置的设备选型一般是

10、本着可靠、先进、适用的原则，充分考虑设备的大型化。建设过程中为了节省工程投资，设备立足在国内采购，对于国内不能满足工艺要求的关键设备则从国外引进。国内某6万t/a钛白生产线的主题装备如表4.5.9所示。表4.5.9 某6万t/a钛白生产装置主体设备一览表序号名称规格材料序号名称规 格材料1球磨机2800,L=5900mm组合件15煅烧窑回转窑4000,L=80000mm,i=3.5%,附：燃烧器碳钢衬耐火砖2酸解罐Vg=160m3,5300×11135mm碳钢,耐酸耐温砖,橡胶衬里16冷渣机RC-D-15*L碳钢、不锈钢3澄清槽V=500m3,10000×10000

11、5;4200 mm砼、玻璃钢、耐酸砖17辊压磨10m3/hr组合件4泥浆槽V=123m3,5600，H=5000mm,加热管加热面积:F=6m2碳钢,橡胶18砂磨机V=1000L,成套设备国外引进碳钢、不锈钢5泥浆板框过滤面积F=250m2碳钢,聚丙烯19表面处理罐5500×5200mm,V=110m3钢、耐酸瓷砖6钛液板框F=250m2碳钢,不锈钢;PP20隔膜压滤机过滤面积:500m2，滤板规格:1500×2000mm组合件7薄膜蒸发器换热面积:F=82m2钛21旋转闪蒸干燥器1850×2500 mm，附：热风炉，除尘器等8水解槽V=112m3 ,5600, H=5000mm碳钢,橡胶22汽流粉碎机组合件9上片、洗涤槽6290×2440 mm，Ht = 2200，V=33.5m3钢玻璃钢23包装机25kg/袋组合件10叶滤机叶片规格2140×1630 mm,n= 30，过滤面积F=208.8m2碳钢,PP24除盐水系统制水能力：100t/hr11漂白罐V=62.4m3,D=4000mm,Ht=5400钢衬胶衬砖25煤气炉320012叶滤机桥吊Q