鈦白粉是由鈦礦石經過硫酸法或氯化法得到的白色粉末狀固體,被認為是世界上性能做好的一種白色顏料。鈦白粉是指表面經過無機或有機處理的二氧化鈦,以克服二氧化鈦原有應用缺陷,具有最佳的不透明度、最佳白度、光澤度、優異的耐候性、遮蓋力、分散性等無力、化學性能,廣泛用于涂料、塑料、造紙、橡膠和油墨等工業領域和食品領域。
鈦白粉按照用于分為顏料級和非顏料級兩種。顏料級鈦白粉以白色顏料為主要使用目的,按照結晶狀態,可進一步分為銳鈦型鈦白粉(A型)和金紅石型鈦白粉(R型),其中金紅石型鈦白粉具有更好的化學穩定性,主要用于高級室外涂料、光乳膠涂料、高級紙張和橡膠材料。
銳鈦型鈦白粉具有白度高、折射率高、與成纖聚合物折射率相差較大,無毒無害,生產成本低且原料來源廣泛等優點,可作為添加劑在消光棉綸纖維的生產中被應用。
非顏料級鈦白粉以純度為主要目的,分為搪瓷級、陶瓷級、電焊級和電子級等多種類型,其耐高溫性和光學性質發揮主要作用。
硫酸法是世界上最早的工業化生產鈦白粉的方法,工藝主要有以下幾個方面:鈦礦原料的粉碎與酸解、TiOSO4的分離與純化、TiOSO4的水解形成不溶性偏鈦酸、水洗、漂白、煅燒與粉碎、表面處理等。
優點:硫酸法可用來生產金紅石型和銳鈦礦型兩種鈦白粉,工藝技術成熟,設備簡單,原材料要求低、價格便宜且豐富。
缺點:在于原材料的消耗較大、利用率低、副產物多,環境污染嚴重,工藝流程復雜,隨著技術的不斷革新,此種生產方法不斷被企業所淘汰。
氯化法是目前工業生產中使用廣泛的一種生產鈦白粉的方法。氯化法的出現不僅能夠生產高質量的鈦白粉,也解決了硫酸法工藝流程長的問題,減少了工業三廢排放量,有利于環境保護,同時此種方法容易實現自動化生產,符合現代化企業的生產要求。
鈦白粉的應用
涂料、造紙和塑料是鈦白粉三大主要的應用領域,其他的應用領域還有油墨、化纖、化妝品、橡膠、食品工業和醫藥等。而非顏料用鈦白粉的用途主要在搪瓷、陶瓷、電容器、焊條、催化劑領域以及需要二氧化鈦光學性能,但不需要其遮蓋性能的納米鈦白領域。
目前涂料是鈦白粉最大的應用領域,涂料行業所消費的TiO2占二氧化鈦顏料總消費量的58%~60%。鈦白粉也是涂料工業中用量最多的一種顏料,大概占涂料著色劑成本的一半,在涂料原料成本中占10%~25%。涂料作為一種化工先材料產品,近年來得到極大的發展,行業總產量2018年達到1759.8萬t。
塑料目前是二氧化鈦顏料的第二大用戶,占世界二氧化鈦總需求量的18%~20%。二氧化鈦在塑料中加入量會隨其品種和應用場合而不同,一般為0.5%~5%之間。目前塑料產品每年產量在6000萬t以上,對鈦白粉的用量約60萬t。鈦白粉所具有的優異的耐候性、遮蓋力、分散性等物理、化學性能,極大地滿足并適應了塑料工業制品對鈦白粉性能、質量方面的生產標準要求。
造紙工業占鈦白粉總消耗量的11%,鈦白粉在造紙工業中的應用和塑料生產工業極為相似,都是作為基本顏料來使用。造紙工業中,鈦白粉還可以作為填料使用。用來改善紙張的光學性能,以便更好的提升其不透明度,包括改進其亮度、白度與平滑度、均勻度等。
不同類型鈦白粉在造紙領域性能對比
紙品分類 |
金紅石型 |
銳鈦型 |
備注 |
裝飾紙 |
√ |
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抗老化要求高 |
高灰分紙張 |
√ |
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銳鈦型鈦白粉的遮蓋力達不到要求 |
低灰分紙張 |
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√ |
要求有很好的不透明度 |
造幣紙 |
? |
√ |
要求很好的不透明度 |
鈦白粉的白度質量有保證,抗水性強、遮蓋力較大,同時耐候性、耐熱性以及化學性質都非常的穩定。在油墨行業中,鈦白粉是必要的生產材料。鈦白粉在油墨中不僅有提高光澤度和美觀度的功能,還能改善油墨的性質。
色母粒是近代開發的,應用于塑料等體系的著色產品,其原理是把顏料超常量載附于樹脂中,制得著色用聚合復合物,主要組成包括:樹脂、顏料、分散劑等。色母粒技術發展的核心是顏料、分散劑和樹脂的項目兼容,目標是提高色母粒中顏料含量和著色效果,關鍵在于提高顏料在色母中的分散性。鈦白粉在色母粒等行業中有著較為廣泛的應用,尤其在一些高端的色母粒行業中,是必備的著色原料之一。
化學纖維行業(特別是銳鈦型)是鈦白粉另一個重要的應用領域。由于化纖行業分子排列整齊,纖維表面光滑,具有刺眼的光澤,呈現半透明狀態,因此需在紡絲前加入消光劑,而二氧化鈦是合成纖維行業最理想的消光材料。
脫硝催化劑泛指應用在電廠SCR脫硝系統上的催化劑,在SCR反應中,會使還原劑選擇性地與煙氣中的氮氧化物在一定溫度條件下發生化學反應。
從世界范圍來看,全球鈦白粉的有效產能約720萬噸,CR10(有效產能排名前10d的公司)占比65%,主要集中在北美、西歐、日本。
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文章來源:中國粉體網
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