一、概述(Introduction)
自1791年發(fā)現(xiàn)鈦元素到1918年采用硫酸法商業(yè)生產(chǎn)鈦白粉以來(lái)，至今已有80多年的生產(chǎn)和商業(yè)使用歷史。鈦白粉生產(chǎn)方法主要有硫酸法和氯化法。
硫酸法是用鈦精礦或酸溶性鈦渣與硫酸反應(yīng)進(jìn)行酸解反應(yīng)，得到硫酸氧鈦溶液,經(jīng)水解得到偏鈦酸沉淀;再進(jìn)入轉(zhuǎn)窯煅燒產(chǎn)出TiO2。硫酸法以間歇法操作為主，生產(chǎn)裝置彈性大，利于開(kāi)停車(chē)及負(fù)荷調(diào)整。但其工藝復(fù)雜，需要近二十幾道工藝步驟，每一工藝步驟必須嚴(yán)格控制，才能生產(chǎn)出*好質(zhì)量的鈦白粉產(chǎn)品，并滿(mǎn)足顏料的*優(yōu)性能。硫酸法既可生產(chǎn)銳鈦型產(chǎn)品，又可生產(chǎn)金紅石型產(chǎn)品。
氯化法是用含鈦的原料，以氯化高鈦渣、或人造金紅石、或天然金紅石等與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦，經(jīng)精餾提純，然后再進(jìn)行氣相氧化；在速冷后，經(jīng)過(guò)氣固分離得到TiO2。該TiO2因吸附一定量的氯，需進(jìn)行加熱或蒸氣處理將其移走。該工藝簡(jiǎn)單，但在1000℃或更高條件氯化，有許多化學(xué)工程問(wèn)題如氯、氯氧化物、四氯化鈦的高腐蝕需要解決，再加上所用的原料特殊，較之硫酸法成本高。氯化法生產(chǎn)為連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)裝置操作的彈性不大，開(kāi)停車(chē)及生產(chǎn)負(fù)荷不易調(diào)整，但其連續(xù)工藝生產(chǎn)，過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝控制點(diǎn)少，產(chǎn)品質(zhì)量易于達(dá)到*優(yōu)的控制。再加上沒(méi)有轉(zhuǎn)窯煅燒工藝形成的燒結(jié)，其TiO2原級(jí)粒子易于解聚，故所所以在表觀(guān)上人們習(xí)慣認(rèn)為氯化法鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量更優(yōu)異
一、鈦白粉原料來(lái)源及加工(Raw materials for TiO2 pigment manufacture)
主要有兩種具有經(jīng)濟(jì)開(kāi)采利用的鈦礦—巖礦和砂礦。如圖二所示、多數(shù)鈦礦在其適合用于鈦白粉顏料加工之前，需要進(jìn)行濃縮與富集、或用其他的加工方法以提高TiO2在原料中的含量。采用通常的選礦方法如重選、磁選、靜電選等進(jìn)行選礦，進(jìn)一步的加工是電爐冶煉成高鈦渣和鐵還原與化學(xué)處理生產(chǎn)人造金紅石。
三．鈦白粉生產(chǎn)工藝技術(shù)(TiO2 pigment manufacturing technology)
1、 硫酸法生產(chǎn)工藝技術(shù)(Sulfate technology)
如圖一、所示，硫酸法技術(shù)的主要工藝步驟是：
●TiO2原料用硫酸酸解；
●沉降，將可溶性硫酸氧鈦從固體雜質(zhì)中分離出來(lái)；
●水解硫酸氧鈦以形成不溶水解產(chǎn)物或稱(chēng)偏鈦酸；
●煅燒除去水份，生成干燥的純TiO2。
若采用的*初原料配料的鐵含量高或鈦含量低時(shí)，則要在凈化和水解之間增加去除和回收七水硫酸亞鐵和濃縮鈦液工藝步驟。
2 氯化法生產(chǎn)技術(shù)（Chloride technology）
2．1如圖一所示，氯化法技術(shù)的主要步驟是：
● 氯化，用氯氣在還原氣氛下氯化鈦原料；
● 精餾，四氯化鈦冷凝、精餾提純；
● 氧化，四氯化鈦氧化生成TiO2。
同時(shí)，還有各種通過(guò)水解TiCl4的工藝方案，但這些工藝都無(wú)商業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。氧化工藝其優(yōu)勢(shì)所在是氯氣可循環(huán)使用；即：此階段產(chǎn)生的氯氣可回收返回到氯化工序中。
3、后處理(Pigment finishing)
無(wú)論從硫酸法煅燒，還是從氯化法氧化之后所產(chǎn)生的鈦白粉是十分純的產(chǎn)品，但作為顏料填料并不使用這種產(chǎn)品，通常根據(jù)不同的市場(chǎng)用途如涂料、塑料和造紙需進(jìn)行后處理。其目的是改善其應(yīng)用性能：
•提高鈦白粉的耐候性
•提高鈦白粉在不同介質(zhì)溶劑、塑料、水溶性乳膠中的分散性
•提高鈦白粉潤(rùn)濕性
•提高遮蓋力及光澤
后處理主要有濕磨、無(wú)機(jī)包膜、洗滌、干燥、氣流磨及有機(jī)包膜和產(chǎn)品包裝等工序 |
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