锐钛型钛白粉的应用及市场
发布日期:2020/10/22 21:04:06
【背景及概述】[1]
钛白粉学名为二氧化钛 ( TiO2 ) ,为白色粉末,加热时略带微黄色。钛白粉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,在整个钛工业中,制取钛白粉耗用的金红石和钛铁矿占耗用总量的90%,制取金属钛(海绵钛)耗用的含钛物料仅占10%左右。1908年法国A.J.罗西首先在实验室制得。钛白粉的折射率和稳定性高,遮盖性能和光泽好,是优质的白色颜料。因此,被大量用于油漆、造纸、塑料、橡胶、化纤、搪瓷等工业。商品钛白粉一般分为2个级别:高档金红石级钛白粉和低档锐钛级钛白粉。在国际市场上,前者的价格约比后者高50%~80%。钛白粉分为锐钛型钛白粉和金红石型钛白粉。锐钛型钛白粉一般不经过无机表面处理即直接使用,但其应用领域和应用范围受到一定的限制,因为裸露的钛白粉表面有光活化位点,在太阳光或紫外光的照射下能够降解其周围的有机填料,使涂料或塑料等产生失光、变黄、粉化等现象,从而降低涂料或塑料等的使用寿命。目前生产上锐钛型的无机表面处理过程是在偏钛酸煅烧之后,先将煅烧后的落窑品进行粉碎、分散、砂磨,然后进行无机表面处理,再水洗、闪蒸、汽粉,过程较多,从而增加生产成本,减少利润收入。
【物理化学性质】[4]
由于国内钛资源禀赋和技术、装备的原因,国内98% 的企业都采用硫酸法制备钛白粉。而在硫酸法钛白粉生产中,煅烧为重要工序之一,具体为水解偏钛酸经水洗、漂洗、过滤等一系列除杂工序后,转化为二氧化钛粒子的过程。在煅烧过程中,尽量使煅烧物料达到如下要求:① 通过脱水脱硫使物料达到中性,并使晶型得到100% 的转化;② 粒子成长大小均匀整齐,颜料级钛白粉要求平均粒径为 0.2 ~ 0.3μm,且形状尽量呈球型;③煅烧生成的二氧化钛没有晶格缺陷,物理化学性质稳定,且颜料性能高。在锐钛型钛白工业生产过程中,通常认为煅烧温度超过930 ℃,容易造成二氧化钛颗粒烧结,颜料性能下降、粒子较硬不易粉碎。煅烧温度对锐钛型钛白颜料性能、形貌、粒径有较大的影响。随着煅烧温度从 915 ℃ 增加至970℃,消色力逐渐增加,而蓝相逐渐降低;较高的煅烧温度钛白粒子将发生烧结,平均粒径将增大至 310 nm。煅烧锐钛型钛白时,较佳的煅烧温度为 935~ 945℃ ,所得到的钛白粒径达260 nm,粒度分布较窄,消色力大于1500,蓝相大于4.0,属于高品质锐钛型钛白粉。
【应用及市场】[2][3]
钛白粉由于其遮盖力高、白度和亮度好而且无毒的特点,被认为是世界上的白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、化纤、橡胶等工业领域。据统计,2017年全国41 家能维持正常生产的全流程型钛白粉企业的综合产量为 2,869,539吨,同比增长10. 49% 。锐钛型钛白粉产量443,272吨,占总产量的 15. 45% ;非颜料类钛白粉产量为149,841吨,占总产量的 5. 22%。2017 年,全国41家全流程型钛白粉企业中,产量比上年增加的有 30 家,占企业总数的 73. 17% ,2016年占比为 79. 50% ;9 家企业的产量同比下降,占比为22. 00% 。企业产量下降的原因主要与环保有关。2017年,全国钛白粉产量达到 10 万吨级以上的企业共 10 家,其合计产量为 186万吨,占全国总量64. 8% 。这 10 家企业分别是:龙蟒佰利联、中核钛白、攀钢钒钛、中国蓝星化工、金浦钛业、山东东佳、山东金海、山东道恩、广西金茂和宁波新福。2017年全国5 家采用氯化法生产钛白粉的企业( 龙蟒佰利联、锦州钛业、云南新立、漯河兴茂、攀钢钒钛)合计产量为167,500吨,比上年增加 62,128吨,增幅为58. 96% 。2017年,氯化法生产钛白粉的产量占全国钛白粉总产量的5. 83% ,占比提升。
【晶型结构】
所得钛白粉体样品首先用拉曼光谱仪测定晶型结构,其谱图如图所示。
【性能】
由于锐钛型钛白粉主要颜料性能为白度和消色力,首先将钛白样品在平磨仪研磨后刮膜用色差仪测油相白度,其结果如表所示。
由表可知,随着煅烧温度的提高,相对亮度除样品A-6 较低外,其余样品变化不大,而随着温度的提高,b 值越来越低,色差值逐渐减小。综合相对亮度和色差值看,较佳的煅烧温度为935 ~955 ℃。
将 925、945、970℃ 煅烧的样品进行扫描电镜分析,其形貌如所示:
不同煅烧温度钛白颗粒形貌都近似呈圆形,粒子大小较为均匀,随着煅烧温度的增加,粒子粒径呈增大的趋势,且在 970 ℃ 时,粒子团聚较为严重,这主要是由于较高温度下,粒子发生烧结,使其团聚在一起。据文献报道,偏钛酸煅烧成二氧化钛过程中,粒径不断变化。偏钛酸通常是 0.6 ~ 0.7 μm 微晶胶体的聚集体,它们由3~10nm 的微晶组成,煅烧时随着温 度的增加,偏钛酸逐渐长大,至900 ℃ 时这些微晶一般都长大到0.2~0.4 μm,同时粒子的比表面积减少到10%~20% ,若继续升高温度,粒子会进一步长大,进而聚集在一起发生烧结。因此,较佳的形貌和粒径分布的煅烧温度为945℃。
【主要参考资料】
[1]姜亚玲,张苏,杨钢.红石型钛白粉后处理工艺技术进展[J].云南冶金,2013,42(01):52-54+61.
[2].我国主要钛白粉企业上半年盈利丰厚[J].氯碱工业,2017,53(09):46.
[3]姚文静.2017年全国钛白粉总产量创新高[J].中国钛业,2018(01):15.
[4]罗志强.煅烧温度对锐钛型钛白颜料性能及粒径的影响[J].钢铁钒钛,2015,36(06):28-31.
锐钛型钛白粉生产厂家及价格列表
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河北星鸿科技有限公司
2023/08/25
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