鈦白粉被認為是世界上性能好的一種白色顏料,廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業(yè)。
鈦白粉(二氧化鈦)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在一般情況下與大部分物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)。在自然界中二氧化鈦有三種結(jié)晶:板鈦型、銳鈦和金紅石型。板鈦型是不穩(wěn)定的晶型,無工業(yè)利用價值,銳鈦型(Anatase)簡稱A型,和金紅石型(Rutile)簡稱R型,都具有穩(wěn)定的晶格,是重要的白色顏料和瓷器釉料,與其他白色顏料比較有的白度、著色力、遮蓋力、耐候性、耐熱性、和化學(xué)穩(wěn)定性,特別是沒有毒性。
鈦白粉廣泛用于涂料、塑料、橡膠、油墨、紙張、化纖、陶瓷、日化、醫(yī)藥、食品等行業(yè)。
涂料行業(yè)是鈦白粉的大用戶,特別是金紅石型鈦白粉,大部分被涂料工業(yè)所消耗。用鈦白粉制造的涂料,色彩鮮艷,遮蓋力高,著色力強,用量省,品種多,對介質(zhì)的穩(wěn)定性可起到保護作用,并能增強漆膜的機械強度和附著力,防止裂紋,防止紫外線和水分透過,延長漆膜壽命。
塑料行業(yè)是第二大用戶,在塑料中加入鈦白粉,可以提高塑料制品的耐熱性、耐光性、耐候性,使塑料制品的物理化學(xué)性能得到改善,增強制品的機械強度,延長使用壽命。
造紙行業(yè)是鈦白粉第三大用戶,作為紙張?zhí)盍?,主要用在紙張和薄型紙張中。在紙張中加入鈦白粉,可使紙張具有較好的白度,光澤好,強度高,薄而光滑,印刷時不穿透,質(zhì)量輕。造紙用鈦白粉一般使用未經(jīng)表面處理的銳鈦型鈦白粉,可以起到熒光增白劑的作用,增加紙張的白度。但層壓紙要求使用經(jīng)過表面處理的金紅石型鈦白粉,以滿足耐光、耐熱的要求。
鈦白粉還是油墨中不可缺少的白色顏料。含有鈦白粉的油墨耐久不變色,表面潤濕性好,易于分散。油墨行業(yè)所用的鈦白粉有金紅石型,也有銳鈦型。
紡織和化學(xué)纖維行業(yè)是鈦白粉的另一個重要應(yīng)用領(lǐng)域?;w用鈦白粉主要作為消光劑。由于銳鈦型比金紅型軟,一般使用銳鈦型?;w用鈦白粉一般不需表面處理,但某些特殊品種為了降低二氧化鈦的光化學(xué)作用,避免纖維在二氧化鈦光催化的作用下降解,需進行表面處理。
搪瓷行業(yè)是鈦白粉的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域,搪瓷級鈦白粉具有純度高、白度好、顏色鮮、粒徑均勻、很強的折射率和較高消色力,具有很強的乳濁度和不透明性,使涂搪后涂層薄、光滑和耐酸性強,在搪瓷制造工藝中能與其他材料混合均勻、不結(jié)塊、易于熔制等優(yōu)點。
陶瓷行業(yè)也是鈦白粉的重要應(yīng)用領(lǐng)域,陶瓷級鈦白粉具有純度高、粒度均勻、折射率高,有優(yōu)良的耐高溫性,在1200℃高溫條件下保持1小時不變灰的特性。不透明度高、涂層薄、重量輕,廣泛應(yīng)用于陶瓷、建筑、裝飾等材料。
我國鈦白粉工業(yè)始于20世紀(jì)50年代中期。
中文名稱:鈦白粉 英文名稱:titanium oxide 主要成分為二氧化鈦(TiO2)的白色顏料。隨著鈦白粉行業(yè)的不斷發(fā)展越來越多的品牌被人類認識,數(shù)據(jù)顯示,我國鈦白粉總產(chǎn)能占世界的30%,是世界大的鈦白粉生產(chǎn)國,2011年全國鈦白粉總產(chǎn)能為約260萬噸。
此外,我國也已成為世界大的鈦白粉消費國,1999-2011年,我國鈦白粉消費量從24.8萬噸/年增長至165萬噸/年,年復(fù)合增長率達17.11%,遠超GDP增速。
在涂料體系中使用GR復(fù)合鈦白顏料可限得與鈦白粉相同或相近的性能指標(biāo);GR復(fù)合鈦白顏料可廣泛應(yīng)用于涂料體系中,改善涂料的性能,較大幅度的降低材料的使用成本2011年中國鈦白粉行業(yè)進出口總額為18.58億美元,其中進口額為7.04億美元,同比增長9.22%;出口額為11.55億美元,同比增長122.58%;2011年鈦白粉國際貿(mào)易出現(xiàn)貿(mào)易順差,順差額4.51億美元2011年,全國鈦白粉進口總量20萬噸,較上一年減少了6.9萬噸,增長率為-25.65%;鈦白粉出口總量為38萬噸,較上一年增加了11.4萬噸,增長率為42.86%。
凈出口量達18萬噸。這表明,國產(chǎn)鈦白粉的質(zhì)量有所提高,能滿足國內(nèi)大部分下游產(chǎn)品的需求,在替代一部分進口產(chǎn)品的同時,也增加了出口量。
鈦白粉制造方法有兩種:硫酸法(Sulphate Process)和氯化法(Chloride Process)。其中56%為氯化法產(chǎn)品,這種產(chǎn)品的70%以上又產(chǎn)自美國杜邦等鈦白粉大廠,其他國家包括中國的鈦白粉工廠仍以硫酸法為主。
1]硫酸法
將鈦鐵粉與濃硫酸進行酸解反應(yīng)生產(chǎn)硫酸氧鈦,經(jīng)水解生成偏鈦酸,再經(jīng)煅燒、粉碎即得到鈦白粉產(chǎn)品。此法可生產(chǎn)銳鈦型和金紅石型鈦白粉。硫酸法的優(yōu)點是能以價低易得的鈦鐵礦與硫酸為原料,技術(shù)較成熟,設(shè)備簡單,防腐蝕材料易解決。其缺點是流程長,只能以間歇操作為主,濕法操作,硫酸、水消耗高,廢物及副產(chǎn)物多,對環(huán)境污染大。
2]氯化法
氯化法是用含鈦的原料,以氯化高鈦渣、或人造金紅石、或天然金紅石等與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦,經(jīng)精餾提純,然后再進行氣相氧化;在速冷后,經(jīng)過氣固分離得到TiO2。該TiO2因吸附一定量的氯,需進行加熱或蒸氣處理將其移走。該工藝簡單,但在1000℃或更高條件氯化,有許多化學(xué)工程問題如氯、氯氧化物、四氯化鈦的高腐蝕需要解決,再加上所用的原料特殊,較之硫酸法成本高。氯化法生產(chǎn)為連續(xù)生產(chǎn),生產(chǎn)裝置操作的彈性不大,開停車及生產(chǎn)負荷不易調(diào)整,但其連續(xù)工藝生產(chǎn),過程簡單,工藝控制點少,產(chǎn)品質(zhì)量易于達到優(yōu)的控制。再加上沒有轉(zhuǎn)窯煅燒工藝形成的燒結(jié),其TiO2原級粒子易于解聚,所以在表觀上人們習(xí)慣認為氯化法鈦白粉產(chǎn)品的質(zhì)量更。氯化法優(yōu)點是流程短,生產(chǎn)能力易擴大,連續(xù)自動化程度高,能耗相對低,“三廢”少,能得到產(chǎn)品。其缺點是投資大,設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對材料要求高,要耐高溫、耐腐蝕,裝置難以維修,研究開發(fā)難度大。