钛白粉工艺概述.ppt

氯化法钛白粉概述
钛白粉学名二氧化钛,,外观为白色粉末,具有高度的化学稳定性、耐热性、耐候性、无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度,具有良好的着色力和遮盖力,被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料,是应用最广、用量最大的一种无机颜料。早期生产的钛白粉颜色品质很差,一直到20世纪30年代左右由于制造方法的改良,品质才得到显著的改善。从市场价值而言,是仅次于合成氨和磷化工的第三大无机化学品。
钛白粉主要分为颜料级和非颜料级钛白粉。通常把在涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤、美术颜料和日用化妆品等行业中以白色颜料为主要使用的钛白粉称为颜料级钛白粉、二氧化钛颜料或钛白粉;而把在搪瓷、电焊条、陶瓷、电子、冶金等工业部门以纯度为主要使用目的的钛白粉称为非颜料级钛白粉或非涂料用钛白粉。
主要白色颜料性能指标比较
性能指标
钛白粉
氧化锌
硫化锌
锌钡白
氧化锑
金红石型
锐钛型
折射率




2

密度



4


表面积
12~17m2/g
10m2/g
12~17m2/g
吸油量
13~24
19~20
10~20
11~13
10~12
11
热稳定性
>1000℃
<700℃
极好
非常好
好
>500℃
诞生日期
1939年
1919年
19世纪中叶
锐钛型钛白粉的优点
锐钛型钛白粉具有纯度高、粒子细小均匀、光学性能好、折射力强、消色力高、遮盖力强,且吸油量低、水分散性高等优点,主要用于涂、油墨、化纤、橡胶、玻璃、化妆品、肥皂、塑料和造纸等工业。金红石型钛白粉除具有锐钛型钛白粉的优点外,还具有更好的耐候性和遮盖力,主要用于高级工业颜料、有光乳胶涂塑料,有较高消色力和耐晒要求的橡胶材料、高级纸张涂料层和蜡纸等。从颜料性能看,金红石型钛白粉优于锐钛型钛白粉,金红石型钛白粉中又以经表面包覆处理的产品居多。2010 年,我国金红石型钛白粉占钛白粉总量的57% ,远低于世界 90%的水平。未来我国金红石型钛白粉比重还有较大的提升空间。
钛白粉生产工艺沿革
硫酸法和氯化法将长期共存,国内以硫酸法为主
钛白粉工业于 1916年分别诞生于美国和挪威,所用生产工艺是硫酸法。硫酸法工艺是将钛精矿或酸溶性钛渣与浓硫酸进行酸解反应生成硫酸氧钛,经水解生成偏钛酸,再经煅烧、粉碎等工序得到钛白粉产品。硫酸法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。鉴于硫酸法工艺染法,产品品质差于氯化法,1949年,杜邦公司开始研究氯化法生产钛白粉工艺,并于1956 年取得突破。氯化法以人造金红石、高钛渣或天然金红石为原料,经高温氯化生产四氯化钛,再经精馏提纯、气相氧化、速冷、气固分离等工序得到钛白粉产品。氯化法只能生产金红石型钛白粉。到了1957年,氯化法工艺在美国开始大规模应用生产高品质的金红石型钛白粉。
2010 年,世界钛白粉产业总产能约600 万吨,其中氯化法占到 51%左右的份额。硫酸法和氯化法两种工艺几乎平分秋色从区域上看,
钛白粉生产工艺沿革
氯化法工艺重要集中在美国,世界其他地区仍以硫酸法工艺为主。目前,我国钛白粉主要采用的是硫酸法工艺,所占比例达到98% 以上。
尽管氯化法工艺生产的钛白粉品质较高,并且污染较少,但是对原料的要求较高,并且投资额大,技术门槛非常高。此外氯化法工艺只能生产金红石型钛白粉,而硫酸法工艺经过不断的改进和提高,尤其是经过薄膜处理好的钛白粉品质明显提高,对污染的治理水平也明显改善,所有这些导致了氯化法工艺与硫酸法工艺将会长期共存。
两种钛白粉生产工艺比较
项目
硫酸法
氯化法
原料
钛精矿、酸融性钛渣
人造(或天然)金红石、高钛渣
产品类型
锐钛型,金红石型
金红石型
生产技术
应用时间长,资料完备,易于掌握并采用,但在水解和煅烧阶段需进行精确控制以确保钛白粉所需的最佳粒度。
技术较新,氯化氧化技术需很多技术诀窍,仅少数公司向外提供TiCL4氧化技术。
产品质量
可与氯化法钛白媲美,通过工艺控制,完善包膜技术缩小了与氯化法产品的差距。
产品纯度高,质量较好,但产品由于微量吸附氯和HCL,具有腐蚀性,在某些应用领域受限。
其他主要原材料
硫酸,烟气、黄铁矿、有色金属冶炼副产品获得通常都比较便宜,生产商的成本随硫磺原料的价格波动而变化。
氯气价格随能耗成本和其生产烧碱的需用情况而变化。大部分氯气可循环利用,但是对使用低品位原料配矿的公司,氯气要多出10倍以上。
两种钛白粉生产工艺比较
项目
硫酸法
氯化法
污染和废物处理
以钛铁矿、高钛渣为原料,一般每生产1吨钛白粉产生8吨浓度为20%废液,废酸已有较