【原创】钛白粉:“后处理”做得好才是真的好!


来源:中国粉体网   山川

[导读]  后处理加工是对钛白粉基料进行表面处理,克服二氧化钛粉体存在的一些固有缺陷(如光化学活性),防止二氧化钛与光、空气、水的直接接触,提高产品的光泽度、白度和耐候性等。

中国粉体网讯  钛白粉学名为二氧化钛(TiO2),是一种白色无机颜料,具有无毒、极佳的不透明性、白度和光亮度等特点,被认为是目前世界上性能最好、最重要的一种白色颜料,钛白粉占全部白色颜料使用量的80%以上,广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶和化妆品等行业。


为什么要进行后处理?


当前金红石型钛白粉的生产主要有两种途径:硫酸法和氯化法。二者相较之下,多数情况下都倾向于使用氯化法,因为硫酸法造成污染较为严重同时成品质量不高。然而这两种方法虽然在具体的实施中有着细节性的不同,但大体的生产过程都是一致的,都是由钛白粉基料的生产以及对其进行后处理加工两部分构成。



后处理加工是对钛白粉基料进行表面处理,克服二氧化钛粉体存在的一些固有缺陷(如光化学活性),防止二氧化钛与光、空气、水的直接接触,提高产品的光泽度、白度和耐候性等。而当前国内的钛白粉后处理工艺还不成熟,很多企业出于规避麻烦和节省成本的目的,选择粗糙性的处理,有些极端的直接就删除了后处理这一不可或缺的环节,基料生产完成后直接进行使用和销售。这种做法极大降低了钛白粉的工业价值,因此,如何改进后处理的工艺成为重要研究方向。


后处理工艺


当前国内一般的钛白粉后处理工艺流程如图所示:





1、研磨


研磨又称为研磨分散,该工序是将加入分散剂分散后的TiO2浆料进行机械研磨,目的是使团聚在一块的TiO2颗粒分离成单个粒子。常用的机械研磨设备为振动磨、珠磨和砂磨。经过研磨后的钛白粉颗粒呈球状,没有棱角,在2μm以下的粒径比较集中,对于氯化法钛白粉研磨后的目标粒径通常控制在0.2~0.4μm范围内。


2、分级


分级即将经过研磨的浆料中的大颗粒物料分离出来,进一步控制钛白粉的粒径,使钛白粉粒子达到原级粒子状态,满足包膜的要求。国内厂家普遍使用重力水选的方法对钛白粉粒子进行分级,但这个方法效率低,产能小,而且难以控制产品的粒径分布。


3、包膜


包膜即表面处理,这是整个后处理工艺中的核心步骤也是难点所在。当前包膜的方法种类较多,如图所示。而国内一般是在包膜罐中,利用化学反应在分级后的粒子表面形成一层薄膜,而后通过添加不同的包膜剂以及改变反应时的相关条件,从而得到各种型号的钛白粉成品。但由于国内包膜产业起步较晚,技术生产条件相对不足,因此包膜的整体水平还有待提高。




4、洗涤


经过表面处理后,TiO2浆料的表面在反应过程中会附着少许水溶性盐,特别是氯化物盐类的氯根,这些都将严重影响产品的应用性能(如耐候性、白度等),所以必须采用水洗的方式将盐类除去。国内广泛采用的洗涤设备是叶滤机。叶滤机洗涤方案工艺流程简单、投资少、操作要求不高,设备易于维修。但洗涤水耗高,滤饼的含固量低(35%~40%),且需要消耗大量的燃料,最终表现为生产成本高。


5、干燥


钛白粉结束洗涤和过滤后,里面含有大量的水分,需要对其进行干燥处理。常见的生产工序中,主要有旋转闪蒸干燥、带式干燥以及喷雾干燥。喷雾干燥的热利用率比较高,不过只适合固含量低的物料,而带式干燥的热利用率低,且出料凝聚块的直径比较大,会给后续处理工艺增加麻烦。旋转闪蒸干燥所使用的干燥机是一种连续式干燥设备,其对热的利用率很高,不过,国内钛白粉生产厂主要使用煤气为干燥机提供燃料,其对煤气有较高的要求,要求煤气中的硫和灰含量都比较低。


6、粉碎


经干燥后收集下来的钛白粉大都是粒子聚集物,需要粉碎后才能使粒度达到标准要求,从而获得尽可能高的不透明度及遮盖性能。由于没有合适的超微粉碎设备,国内一些钛白粉厂家直接取消粉碎的工序,干燥后的钛白粉即成为成品。即使少数厂家有粉碎工序,其粉碎后的产品质量也达不到国际要求。


后处理工艺的改进


1、分级工艺的改进


不同于国内主流的重力水选法,国外多数使用水力旋流器进行分级处理,这种处理方法在极大提升分级效率的同时,也可以使得分级出的粒子的质量也有极大地提升,使其能够更好的进入到下一步包膜的工序之中。以往的分级工艺分离出的粒径>20μm的粒子占比小于0.005%,>2μm的粒子占比小于0.1%,而这种相对先进的分级工艺可以使得粒径达到>20μm的粒子占比小于0.001%,>2μm的粒子占比小于0.05%,同时可以保证粒径整体的合格率在99.95%。而这个合格率已经是相当精细的水准了。鉴于其多项优点,国内近段时间也开始积极引进相关设备,对以往一直使用的分级工艺进行改进,改用这种先进的方法进行分级处理。


2、包膜工艺的改进


钛白粉后处理中最关键的工序之一就是包膜,选择包膜罐时,最好选择大型包膜罐。国外包膜工序由全自动控制完成,通过DCS系统来操作整个包膜过程,DCS系统首先会根据包膜的配方进行计算,并在控制系统中进行演示,通过计算结果来进行包膜,等到包膜结束后,再次对包膜工艺的各种数据进行计算,再次修正。该全自动控制通过数据计算并修正,精确控制了包膜剂的加入量,进而使产品的质量更加稳定,同时极大地降低了人力成本,提高了生产效率和企业的经济效益。


参考来源:

[1]王永珊等.金红石型钛白粉后处理工艺技术分析.

[2]张成国.金红石型钛白粉后处理工艺技术研究

[3]姜亚玲.金红石型钛白粉后处理工艺技术进展


(中国粉体网编辑整理/山川)

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除

推荐1

作者:山川

总阅读量:1424611

相关新闻:
网友评论:
0条评论/0人参与 网友评论

版权与免责声明:

① 凡本网注明"来源:中国粉体网"的所有作品,版权均属于中国粉体网,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已获本网授权的作品,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国粉体网"。违者本网将追究相关法律责任。

② 本网凡注明"来源:xxx(非本网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责,且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

③ 如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

粉体大数据研究
  • 即时排行
  • 周排行
  • 月度排行
图片新闻