钛(二氧化钛),具有良好的物理性能、稳定的化学性、折射指数高,以及很强的白度、着色力、遮盖力、耐温性、抗粉化等特征,占全部白色颜料使用的80%。据了解,所开采的钛矿用在Ti02颜料的生产的就占了90%以上。
钛除了是性能优异的白色颜料,它还是比较重要的化工原料。它广泛用于涂料、、塑料、橡胶、造纸和化纤工业。钛涂料,色彩鲜艳,色调纯正;钛是纸张的填料,使纸张拥有良好特性。对塑料工业而言,钛是不透明的着色剂;用于橡胶工业,使橡胶强度高,伸展率大等等。它同时也是化学纤维的消光材料,使透明的化纤具长久件消光效果,并可提高韧性。
钛的工业生产方法有氯化法和法两种。
法钛生产工艺
法生产颜料级钛要经过五大步骤:原矿准备;钛的盐制备:水合二氧化钛制备,水合二氧化钛煅烧;二氧化钛后处理。包括环节如下:干燥、磁选与磨砂、酸解、净化、浓缩、晶种与水解、水洗、漂白与漂后水洗、盐处理、煅烧、二氧化钛打浆分散分级、无机表面处理、水洗、干燥、气流粉碎和有机处理、包装、废副产品的回收、处理和利用。通过法工艺可以生产锐钛型、金红石型、搪瓷等各级别种类的二氧化钛产品。
法金红石型钛主要采用间歇式酸解、水解,连续煅烧的化工生产工艺,后处理工艺基本和氣化法钛的后处理工艺相同,其主要的优缺点如下:
优点:以廉价的钛精矿及为主要原料,工艺历史悠久,技术较成熟,设备和操作简单,防腐材料鉍解决,无须复杂的控制系统,建厂投入和生产成本(未含对废、副产物处理费的成本)较低。
缺点:以二氧化钛含暈不高,杂质含景较多的钛精矿和作原料,致使工序多、流程长、间歇性操作,、蒸汽和水的耗量大,废副产物多,对环境的污染严重且处理、利用较为复杂耗费较大,产品质量也较低。
氯化法钛生产工艺
氣化法生产颜料级钛要经过原矿准备、钛的氯化物制备、钛的氣化物氣化、二氧化钛表面处理。包括环节如下:矿焦干燥、矿焦粉碎、氣化、钛的氣化物精制、钛的氣化物氧化、二氧化钛打浆分散分级、无机表面处理、水洗、干燥、气流粉碎和有机处理、包装、废副产品的回收、处理和利用。
氯化钛生产工艺首先是原料的准备,主要是石油焦和钛矿:应工艺要求,对二者进行干燥,使水分和含氢有机物降到一定的要求值,然后送入氯化炉进行氯化;钛及其他金属的氧化物被氣化形成氣化物,气态的氣化物被气流输送到后面的收集槽分阶段冷却,高沸点、高熔点的氣化物首先分离出来;其次是低沸点的氣化物如四氯化钛冷凝出来,液体的粗w氯化钛送精制丁。序进行除杂,通过加入还原剂将影响产品质跫的杂质含量将低到要求值;精制好的精四氣化钛送入氧化工序,通过高温氧化转化为二氧化钛粉末,同时加入盐粒、钾盐、三氧化铝等以保证氧化初品的颜料性能和生产的连续进行,氣气送冋氯化工序;氧化后的二氧化钛粉末进行打浆分散,合格的浆料送到表面处理工序,按要求程序加入表面处理试剂,对二氧化钛颗粒进行表面处理;处珲后的料浆进行洗涤,除去可溶性的盐份,洗涤合格的料浆送千燥工序脱i游离钛的水,水分合格后利用中压过热蒸汽进行气流粉碎,同时进行必要的有机表面处理,粉碎合格的产品送包装岗位进行包装。
氣化法钛主要采用连续的鉍化、除杂及精制、氧化的化工生产工艺,其主要的优缺点如下:
优点:以二氧化钛含量大于90%杂质少的天然金红石、人造金红石或高品位钛渣及为原料。工艺流程短、废副产物少,生产能力易于扩大,连续化、自动化程度及劳动生产率高,能耗少、可循环使用,产品质毋高。
缺点:以高二氧化钛含量的原矿做原料的成本比钛铁矿及一般钛渣等低二氧化钛的原料高得多,建厂投入资金大,而工艺难度大,设备材料防腐、操作技术和管理水平要求高,设各维修较难,的回收、再利用难度大,固休废物处理困难(深井填埋也对环境冇极大影响):四缄化钛的气相氧化、防止反应器的二氧化钛结疤及除疤的技术尚难突破。同时因为国外大公司的垄断,引进国外先进的技术、设备非常闲难。
实际上,不论是使用法还是氣化法生产得到的钛,其都吋以得到产品质量优异的金红石钛,只是由于各自采用的原料和工艺路线的不同,使其达到同等产品质景难度有所差异而已。