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1、国内外钛白粉生产状况一28一开发j旨南精细化工原料及中间体2009年第5期国内外钛白粉生产状况何燕(浙江省巨化股份公司贸易部衢州市324004)一,概述钛白粉是一种重要的白色无机颜料.成分是二氧化钛,分子式为Tio..其化学性质相当稳定,不溶于水,有机酸和弱无机酸,可溶于浓硫酸,碱和氢氟酸.商品有颜料级钛白粉和非颜料级钛白粉.颜料级钛白粉又有两类:一类是金红石型钛白粉,耐光性非常强,适用于制造室外用涂料和制品;另一类是锐钛型钛白粉,耐光性较差,多用于制造室内用涂料和制品.钛白粉除在涂料工业,油墨工业,橡胶制品工业,造纸工业和化学纤维工业中用作颜料外.在机械工业中还用于
2、制造电焊条,绝缘体和电瓷等.此外,还用于搪瓷工业和冶金工业.目前.世界上钛白粉的工业化生产方法有两种:硫酸法和氯化法.硫酸法是以钛铁矿为原料用硫酸分解,然后除铁后经水解而制得.氯化法是以金红石或高钛渣为原料,经氯化生产四氯化钛,然后在高温下氧化而制得.目前世界上仍有约50%的工厂在使用硫酸法生产,其中约有40%以上的厂家因不符合环保要求.将逐步被淘汰.我国主要采用硫酸法生产.随着近期纳米钛白粉表面效应,体积效应,量子尺寸效应和宏观隧道效应等奇特性能的发现,纳米钛白粉的一些新的应用也被揭示出来.除了广泛应用于涂料,保护涂料,油墨,塑料,橡胶,纸张,医药,食品,陶瓷和合成
3、纤维等许多工业领域外,近期的研究表明,它作为紫外射线阻断剂,光电转换材料,在光催化高新技术产业,电子领域,环保中用来消毒灭菌,在信息及相关产业中的独特作用以及在太阳能的利用等各个方面,都已显示出了巨大的应用潜力和长久的生命力,而这些工业领域的发展是近年增长速度较快的.因此,对钛白粉的研究和生产又成了当今全球的热点.钛白粉粒子细小而均匀.稳定性好,遮盖力,消色力高,特别是金红石型二氧化钛更具有结构稳定,耐候性好的特点,钛白粉已成为涂料生产中必不可少的白色颜料品种.钛白粉无毒,常温下几乎不与其它物质反应,不溶于水,脂肪,也不溶于酸,碱,只溶于氢氟酸.但在光作用下,钛白粉可
4、发生连续的氧化还原反应,具有光化学活性.折射率是支配颜料光学性质的首要因素,是透明度,遮盖力,着色力的物理基础.表l列出了钛白粉与其它白色颜料的光学性质对比.表1钛白粉与其它白色颜料的光学性质对比物理性质二氧化钛二氧化钛硫化锌氧化锌铅白锌钡白(金红石型)(锐钛型)此外.钛白粉粒子耐候性好.金红石ga--氧化钛结构紧密,耐紫外线的照射,在室内不会粉化,分散性好,成漆颜色好,不易泛黄.包膜后的钛白粉性能更加优异.二,生产技术1.硫酸法硫酸法是1916年在挪威首次实现工业化的.该工艺现已趋于完善.其流程大致为:先将钛铁矿粉与浓硫酸进行酸解反应生成硫酸氢钛.然后经水解成偏钛酸
5、.最后经燃烧,粉碎即得钛白粉产品.硫酸法具有原料丰富,价廉易得以及工艺成熟,设备简单和易于操作等优点.缺点是工艺流程长,属间歇操作.废副产物排放量大.每生产1吨钛白粉就产生8~10吨20%(w,下同)废硫酸,3~4吨硫酸亚铁和0.2~0.3吨残渣.目前,世界上有近50%的工厂在使用硫酸法,其中约有40%以上的工厂因不符合环保要求,将逐步被淘汰.现今,国内外解决硫酸法环保问题的主要途径是改变原料路线,即提高钛原料品位.用含TiO270%以上的富钛原料取代含TiO22009年第5期精细化工原料及中间体开发指南一29—50%的钛铁矿.以钛渣为原料可降低酸耗,提高设备产能:无
6、需加铁屑还原,亚铁结晶分离和钛液浓缩三个工序;三废排放量减少,三废治理费用也就相应减少了.另外,公用工程消耗有所降低.其次是废物利用,如将钛白废酸用于生产工业硫酸锰,磷肥等;二次废水用于制活性白土等.目前国外硫酸法钛白粉生产厂已有半数以上改用以钛渣为原料.国内采用硫酸法技术是于1956年由上海首先研制成功并投人工业化生产的.目前,全国有60多家生产厂,除1家采用氯化法外,其余的均采用硫酸法.在环保问题上.国内也采用以钛渣代替钛铁矿的方法.2.氯化法氯化法是于1959年由美国杜邦公司首先实现工业化的.该法是将天然金红石或高钛渣原料与焦炭或石油焦混合后进行高温氯化,生成四
7、氯化钛,再经高温氧化生成二氧化钛,最后经过滤,水洗,干燥和粉碎而得到钛白粉的.氯化法号称"清洁"的生产方法,其生产工艺流程短,整个系统采用密闭连续操作,氯气循环利用,三废排放少.易于治理.对于万吨级规模的生产装置,每生产1吨钛白粉只产生0.15~0.3吨废渣,废水约20...50m3.其不足之处是对原料要求高,资源少,工艺技术难度大,设备材质要求高,故至今其生产技术仍被少数几家公司所垄断,如杜邦(Dupont),美联(Millennium)等.鉴于氯化法受到资源缺乏的限制,目前世界各公司纷纷致力于用合成金红石或高钛矿渣,甚至用低品位的钛精矿代替天然金
