鈦白粉學(xué)名為二氧化鈦(TiO2)，是一種白色無機(jī)顏料，具有無毒、極佳的不透明性、白度和光亮度等特點(diǎn)，被認(rèn)為是目前世界上性能最好、最重要的一種白色顏料，鈦白粉占全部白色顏料使用量的80%以上，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠和化妝品等行業(yè)。
為什么要進(jìn)行后處理？
當(dāng)前金紅石型鈦白粉的生產(chǎn)主要有兩種途徑：硫酸法和氯化法。二者相較之下，多數(shù)情況下都傾向于使用氯化法，因?yàn)榱蛩岱ㄔ斐晌廴据^為嚴(yán)重同時(shí)成品質(zhì)量不高。然而這兩種方法雖然在具體的實(shí)施中有著細(xì)節(jié)性的不同，但大體的生產(chǎn)過程都是一致的，都是由鈦白粉基料的生產(chǎn)以及對(duì)其進(jìn)行后處理加工兩部分構(gòu)成。
后處理加工是對(duì)鈦白粉基料進(jìn)行表面處理，克服二氧化鈦粉體存在的一些固有缺陷(如光化學(xué)活性)，防止二氧化鈦與光、空氣、水的直接接觸，提高產(chǎn)品的光澤度、白度和耐候性等。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)的鈦白粉后處理工藝還不成熟，很多企業(yè)出于規(guī)避麻煩和節(jié)省成本的目的，選擇粗糙性的處理，有些極端的直接就刪除了后處理這一不可或缺的環(huán)節(jié)，基料生產(chǎn)完成后直接進(jìn)行使用和銷售。這種做法極大降低了鈦白粉的工業(yè)價(jià)值，因此，如何改進(jìn)后處理的工藝成為重要研究方向。
后處理工藝
當(dāng)前國(guó)內(nèi)一般的鈦白粉后處理工藝流程如圖所示：
1、研磨
研磨又稱為研磨分散，該工序是將加入分散劑分散后的TiO2漿料進(jìn)行機(jī)械研磨，目的是使團(tuán)聚在一塊的TiO2顆粒分離成單個(gè)粒子。常用的機(jī)械研磨設(shè)備為振動(dòng)磨、珠磨和砂磨。經(jīng)過研磨后的鈦白粉顆粒呈球狀，沒有棱角，在2μm以下的粒徑比較集中，對(duì)于氯化法鈦白粉研磨后的目標(biāo)粒徑通常控制在0.2～0.4μm范圍內(nèi)。
2、分級(jí)
分級(jí)即將經(jīng)過研磨的漿料中的大顆粒物料分離出來，進(jìn)一步控制鈦白粉的粒徑，使鈦白粉粒子達(dá)到原級(jí)粒子狀態(tài)，滿足包膜的要求。國(guó)內(nèi)廠家普遍使用重力水選的方法對(duì)鈦白粉粒子進(jìn)行分級(jí)，但這個(gè)方法效率低，產(chǎn)能小，而且難以控制產(chǎn)品的粒徑分布。
3、包膜
包膜即表面處理，這是整個(gè)后處理工藝中的核心步驟也是難點(diǎn)所在。當(dāng)前包膜的方法種類較多，如圖所示。而國(guó)內(nèi)一般是在包膜罐中，利用化學(xué)反應(yīng)在分級(jí)后的粒子表面形成一層薄膜，而后通過添加不同的包膜劑以及改變反應(yīng)時(shí)的相關(guān)條件，從而得到各種型號(hào)的鈦白粉成品。但由于國(guó)內(nèi)包膜產(chǎn)業(yè)起步較晚，技術(shù)生產(chǎn)條件相對(duì)不足，因此包膜的整體水平還有待提高。
4、洗滌
經(jīng)過表面處理后，TiO2漿料的表面在反應(yīng)過程中會(huì)附著少許水溶性鹽，特別是氯化物鹽類的氯根，這些都將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的應(yīng)用性能(如耐候性、白度等)，所以必須采用水洗的方式將鹽類除去。國(guó)內(nèi)廣泛采用的洗滌設(shè)備是葉濾機(jī)。葉濾機(jī)洗滌方案工藝流程簡(jiǎn)單、投資少、操作要求不高，設(shè)備易于維修。但洗滌水耗高，濾餅的含固量低(35%～40%)，且需要消耗大量的燃料，最終表現(xiàn)為生產(chǎn)成本高。
5、干燥
鈦白粉結(jié)束洗滌和過濾后，里面含有大量的水分，需要對(duì)其進(jìn)行干燥處理。常見的生產(chǎn)工序中，主要有旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥、帶式干燥以及噴霧干燥。噴霧干燥的熱利用率比較高，不過只適合固含量低的物料，而帶式干燥的熱利用率低，且出料凝聚塊的直徑比較大，會(huì)給后續(xù)處理工藝增加麻煩。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥所使用的干燥機(jī)是一種連續(xù)式干燥設(shè)備，其對(duì)熱的利用率很高，不過，國(guó)內(nèi)鈦白粉生產(chǎn)廠主要使用煤氣為干燥機(jī)提供燃料，其對(duì)煤氣有較高的要求，要求煤氣中的硫和灰含量都比較低。
6、粉碎
經(jīng)干燥后收集下來的鈦白粉大都是粒子聚集物，需要粉碎后才能使粒度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，從而獲得盡可能高的不透明度及遮蓋性能。由于沒有合適的超微粉碎設(shè)備，國(guó)內(nèi)一些鈦白粉廠家直接取消粉碎的工序，干燥后的鈦白粉即成為成品。即使少數(shù)廠家有粉碎工序，其粉碎后的產(chǎn)品質(zhì)量也達(dá)不到國(guó)際要求。
后處理工藝的改進(jìn)
1、分級(jí)工藝的改進(jìn)
不同于國(guó)內(nèi)主流的重力水選法，國(guó)外多數(shù)使用水力旋流器進(jìn)行分級(jí)處理，這種處理方法在極大提升分級(jí)效率的同時(shí)，也可以使得分級(jí)出的粒子的質(zhì)量也有極大地提升，使其能夠更好的進(jìn)入到下一步包膜的工序之中。以往的分級(jí)工藝分離出的粒徑＞20μm的粒子占比小于0.005%，＞2μm的粒子占比小于0.1%，而這種相對(duì)先進(jìn)的分級(jí)工藝可以使得粒徑達(dá)到＞20μm的粒子占比小于0.001%，＞2μm的粒子占比小于0.05%，同時(shí)可以保證粒徑整體的合格率在99.95%。而這個(gè)合格率已經(jīng)是相當(dāng)精細(xì)的水準(zhǔn)了。鑒于其多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)近段時(shí)間也開始積極引進(jìn)相關(guān)設(shè)備，對(duì)以往一直使用的分級(jí)工藝進(jìn)行改進(jìn)，改用這種先進(jìn)的方法進(jìn)行分級(jí)處理。
2、包膜工藝的改進(jìn)
鈦白粉后處理中最關(guān)鍵的工序之一就是包膜，選擇包膜罐時(shí)，最好選擇大型包膜罐。國(guó)外包膜工序由全自動(dòng)控制完成，通過DCS系統(tǒng)來操作整個(gè)包膜過程，DCS系統(tǒng)首先會(huì)根據(jù)包膜的配方進(jìn)行計(jì)算，并在控制系統(tǒng)中進(jìn)行演示，通過計(jì)算結(jié)果來進(jìn)行包膜，等到包膜結(jié)束后，再次對(duì)包膜工藝的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，再次修正。該全自動(dòng)控制通過數(shù)據(jù)計(jì)算并修正，精確控制了包膜劑的加入量，進(jìn)而使產(chǎn)品的質(zhì)量更加穩(wěn)定，同時(shí)極大地降低了人力成本，提高了生產(chǎn)效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
參考來源：
[1]王永珊等.金紅石型鈦白粉后處理工藝技術(shù)分析.
[2]張成國(guó).金紅石型鈦白粉后處理工藝技術(shù)研究
[3]姜亞玲.金紅石型鈦白粉后處理工藝技術(shù)進(jìn)展
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