淺析鈦白粉生產中影響三洗效果的主要因素

羅田梅

摘 要：在鈦白粉生產過程中，表面處理即包膜后的二氧化鈦漿料會引入大量的雜質離子，這些雜質離子的存在會嚴重影響鈦白粉的應用性能，所以必須通過“三洗”將這些雜質離子除去。文章主要對影響“三洗”效果的因素進行了分析，以便指導生產。

關鍵詞：鈦白粉；二氧化鈦漿料；三洗；影響因素

1 三洗

鈦白粉是一種遮蓋力最強的白色顏料，有優良的光學和某些顏料特性，但直接使用未經后處理的鈦白顆粒將存在諸多缺陷。如：分散性差，制成的漆膜不耐用等。為了克服這些缺點，需要對鈦白顆粒進行表面處理從而改善它的性能，如消色力、遮蓋力、不透明度和化學穩定性等。[1]鈦白粉的后處理是由一個完整的系統來實現的，它主要包括了表面處理、脫水洗滌、物料干燥、氣流粉碎等工序。所謂的“三洗”即脫水洗滌工序，即要在過濾的同時回收固體和液體，也要對二氧化鈦濾餅進行充分洗滌。

包膜后的二氧化鈦漿料中存在大量的可溶性鹽類雜質，這些雜質的存在會嚴重影響鈦白粉的光學性質、顏料性能及應用性能，所以必須通過“三洗”將這些雜質除去。三洗利用了鈦白粉的水不溶性和雜質的可溶性，將二氧化鈦漿料進行過濾，洗滌。由于二氧化鈦漿料中的雜質離子濃度較高，根據傳質理論可知，濃度差是雜質離子從鈦白漿料中轉移到水中的推動力。因此，不停的供水即可達到除去可溶性雜質的目的，但從生產成本上考慮，只要濾餅中的雜質含量不影響產品質量，達到洗滌工序要求即可。

2 影響三洗效果的主要因素

文章主要以洗滌后濾餅中雜質含量的多少和生產成本的高低來評判洗滌效果的好壞。影響包膜后二氧化鈦漿料洗滌效果的因素很多，根據生產總結，主要有以下幾種。

2.1 二氧化鈦漿料的質量

影響三洗效果最主要的因素就是二氧化鈦漿料的質量，漿料本身的質量越好洗滌效果越好。由于氯化法生產的的鈦白粉粒度分布均勻，粒徑分布較窄，因此氯化法生產的鈦白粉質量普遍比硫酸法生產的鈦白粉好。相對于硫酸法鈦白，氯化法鈦白的三洗周期更短，洗滌效果更好，耗水量更低。另外，若在包膜過程中出現異常情況形成包漿料，將對洗滌效果產生重大影響，此時鈦白漿料中的大部分雜將無法被洗出，所以控制二氧化鈦漿料的質量對洗滌效果尤為重要。

2.2 洗水的質量

三洗是為了洗掉二氧化鈦漿料中的硫酸根或氯離子等離子，如果水質本身就含有大量的雜質離子將會加大洗水用量并且延長洗滌時間，嚴重影響洗滌效果且增加生產成本。因此，三洗對水質要求很高，電阻率需大于100000Ω·cm。

2.3 洗水的溫度

由于可溶性鹽在水中的溶解度與溫度有關，因此在三洗過程中，洗水的溫度對洗滌效果有重要的影響。實際生產中，在一定范圍內洗水溫度越高濾餅中雜質含量越少，洗滌水用量也越少。

雖然提高洗滌水的水溫，雜質在漿料中的溶解度將更大，但若提高水溫將增加能耗和生產成本，加之設備對溫度的承受能力有限。綜合考慮，洗滌水溫度控制在60～70℃較為理想。在實際生產中，一些廠家將氣粉冷凝水回用到此處，不僅對洗滌后產品質量未產生影響還降低了生產成本。

2.4 進料時間和進料壓力的控制

三洗的過濾其實是一個濾餅過濾的過程，因此濾餅的厚度和均勻度將影響三洗的最終洗滌效果。在一定體積內，濾餅若較薄，則達不到產能要求；反之，若濾餅較厚，則顆粒間的縫隙就會越小，有效過濾面積也會隨之減小。[2]若濾餅均勻度不好，洗滌水將從阻力較小的地方直接流走，從而造成洗滌水短路，達不到洗滌的目的。在生產中一般通過控制進料時間和進料壓力來控制濾餅的厚度和均勻度從而保證洗滌效果。一般情況下應選擇大流量，低揚程進料泵。濾餅厚度保持在30～35mm左右為宜。

2.5 洗滌設備

目前，國內三洗工序中常用的設備主要有真空葉濾機和隔膜壓濾機。采用不同的洗滌設備，洗滌方式和操作過程的不同則洗滌效果不同。真空葉濾機雖然結構簡單，但排液系統較為復雜，排液系統性能的好壞直接影響洗滌過程的平穩性和濾液回收的效果。相對于隔膜壓濾機而言，由于真空葉濾機具有結構簡單、產能大、造價低、易于維護，對濾餅洗滌較充分等優點，以往在國內外鈦白行業中得到廣泛應用。隨著企業對節能減排，降本增效的要求越來越高，真空葉濾機由于耗水量較大，勞動強度高、不易實現自動操作且占地面積較大，一次性投資費用較高等缺點，國內新建鈦白項目中逐漸被隔膜壓濾機所替代。在隔膜壓濾洗滌過程中，洗滌方式有中心洗滌、側洗、對角洗滌等。采用不同的洗滌方式，洗滌效果不同。鈦白生產中，一般不采用單一的洗滌方式，常采用先中心洗滌再對角洗滌或先中心洗滌再側洗。通過對比，在洗滌時間相同的條件下，前者比后者用水量低，濾餅中雜質含量更少，效果更好。

2.6 濾布

在三洗過濾的過程中，濾布將對過濾效果產生直接影響。其選型選材及操作應注意以下方面：

選擇適合鈦白漿料過濾的濾布。選擇濾布時不僅要對濾布的種類、大小、材質、目數等常規參數進行考慮，還要注意濾布的編織、耐溫性、延展性等性質。在鈦白行業中一般選擇復合型材質的濾布效果較好。

濾布的放置也會影響過濾效果。濾布需平整自然的放置于濾板之間，不能起褶皺和拉得過緊。

濾布的清洗和再生也是不可忽視的環節。在鈦白粉生產中，一般使用低濃度的氫氟酸對三洗過后的濾布進行浸泡，待表面固體顆粒軟化后再用除鹽水進行沖洗。

3 結束語

綜上所述，影響二氧化鈦漿料洗滌效果的因素并不是單一的，除二氧化鈦漿料本身質量和洗滌水質量、溫度以及濾餅厚度和均勻度等主要因素的影響外，洗滌設備、洗滌方式、操作過程以及濾布的選擇都會對三洗效果產生重要影響，只有清楚各種因素之間的相互聯系，嚴格按照操作規程進行生產才能實現低成本，高產出。

參考文獻

[1]陳朝華，劉長河.鈦白粉生產及應用技術[J].北京：化學工業出版社，2005.

[2]陳敏恒.化工原理（上冊）第三版[M].北京：化學工業出版社，2006.