由高鈦渣制備鈦白粉的研究進(jìn)展

黑月 孫雪 付雅君 王立娟 李娜(沈陽師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院， 遼寧 沈陽 110034)

由高鈦渣制備鈦白粉的研究進(jìn)展

黑月 孫雪 付雅君 王立娟 李娜(沈陽師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院， 遼寧 沈陽 110034)

高鈦渣是生產(chǎn)各種鈦產(chǎn)品的高質(zhì)量原料，是鈦礦富集物的俗稱。它并不是沒有用的廢棄殘?jiān)膊皇且环N無用的副產(chǎn)物，是由鈦精礦冶煉而成。本文綜合概述了我國(guó)高鈦渣制備鈦白粉的研究及其背景，以及發(fā)展前景的分析。

高鈦渣；鈦鐵礦；鈦白粉

高鈦渣目前在我國(guó)用途廣泛，是鈦鐵礦石在爐子中受熱融化得到的一種富集物。二氧化鈦(TiO2)俗稱鈦白，是一種白色的用途廣泛的無機(jī)顏料，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐持久性好，且沒有毒性，具有最佳的不透明性。二氧化鈦是目前世界上性能最好的一種白色顏料，在化工生產(chǎn)領(lǐng)域占據(jù)著及其重要的地位。

1 我國(guó)高鈦渣生產(chǎn)鈦白粉的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在我國(guó)鈦資源比較豐富，中國(guó)的鈦鐵礦大多數(shù)用來做為硫酸法制取二氧化鈦的原料，也會(huì)用來做為其它鈦工業(yè)的原料。隨著我國(guó)鈦工業(yè)的發(fā)展越來越迅速，我們對(duì)高鈦渣等原料的需求量變的更大，鈦渣產(chǎn)量也逐年增多。目前制備顏料級(jí)鈦白的方法主要有硫酸法、氯化法、鹽酸法等。傳統(tǒng)的鈦白生產(chǎn)工藝具有流程長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、副產(chǎn)品處理困難、三廢污染大等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響其技術(shù)的發(fā)展和推廣。除了硫酸法和氯化法得到廣泛應(yīng)用外，其他的制法都因各種技術(shù)問題未能解決而沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

(1)硫酸法 在1930年左右，用硫酸生產(chǎn)二氧化鈦的工業(yè)就開始迅速發(fā)展。用硫酸生產(chǎn)二氧化鈦需要經(jīng)過5個(gè)步驟和10個(gè)環(huán)節(jié)[2]。用硫酸生產(chǎn)二氧化鈦的缺欠是生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、不能連續(xù)生產(chǎn)、過程復(fù)雜、二氧化鈦品質(zhì)不高。最嚴(yán)重的問題是有兩種副產(chǎn)物，即FeSO4和稀H2SO4廢液，這兩種副產(chǎn)物環(huán)境污染極其嚴(yán)重，回收成本高，成為鈦白行業(yè)發(fā)展的瓶頸。因此，開發(fā)低酸濃度和低溫條件下分解鈦鐵礦的工藝，可大量循環(huán)使用低濃度廢酸，又可減少?gòu)U氣的排放。現(xiàn)在城市越來越注重環(huán)保，很多污染嚴(yán)重的工廠都被關(guān)閉，污染嚴(yán)重的工藝也無法繼續(xù)生產(chǎn)，所以研發(fā)清潔制取鈦白的工藝迫在眉睫。

(2)氯化法 氯化法制取二氧化鈦是更加先進(jìn)的工藝，這種工藝用氯氣將原料分解，將鈦化合物轉(zhuǎn)化成TiCl4，然后將TiCl4在高溫下反應(yīng)，生成TiCl2和Cl2。然后生成的Cl2反復(fù)利用，而二氧化鈦處理成為最后所要的產(chǎn)品鈦白粉。此方法一共分三個(gè)階段，第一階段是氯化，第二階段是精餾，第三階段是氧化。氯化法生產(chǎn)二氧化鈦的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)的過程短、生產(chǎn)的能力較大、廢渣產(chǎn)生的少和產(chǎn)品質(zhì)量高。但是原料的來源困難，價(jià)格比較昂貴，即使三廢產(chǎn)生的少，但該法生產(chǎn)中的物料和產(chǎn)物大都是具有毒性和腐蝕性的物質(zhì)，生成的廢物更難處理。

我國(guó)從50年代末開始冶煉鈦渣的研究，至今已有近50年歷史。我國(guó)暫時(shí)還沒有用高鈦渣作為原料制取二氧化鈦的工藝，因?yàn)榄h(huán)境的問題壓力很大。國(guó)內(nèi)高鈦渣生產(chǎn)特點(diǎn)是電爐數(shù)量多但產(chǎn)量不高，技術(shù)不發(fā)達(dá)。國(guó)內(nèi)很多電爐年代都比較久遠(yuǎn)，只有少數(shù)新建的還算比較先進(jìn)，而且產(chǎn)品幾乎都在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)進(jìn)行銷售，并沒有走向國(guó)際市場(chǎng)。

2 前景分析

世界各地的二氧化鈦的使用量不斷增加，高鈦渣的需求度也逐年增長(zhǎng)。這幾年來，國(guó)內(nèi)二氧化鈦行業(yè)發(fā)展相當(dāng)速度，因?yàn)楦哜佋伭糠浅８撸瑥U氣、廢渣、廢液等產(chǎn)出較少，所以我國(guó)高鈦渣的需求量迅猛增長(zhǎng)。即使國(guó)內(nèi)高鈦渣的產(chǎn)量逐漸增大，但還是處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，我國(guó)高鈦渣還是要依靠國(guó)外[11-13]。在10多年前，國(guó)內(nèi)能夠加工高鈦渣的工廠只有12家。后來，企業(yè)數(shù)量有所增多，但是加工的高鈦渣質(zhì)量并不高。再后來，我國(guó)加工高鈦渣的工廠迅速增加，增長(zhǎng)到將近70多家。這幾年來，二生產(chǎn)氧化鈦的企業(yè)都已經(jīng)了解到高鈦渣的優(yōu)勢(shì)，都利用高鈦渣生成二氧化鈦[14-16]。這樣發(fā)展下去，在將來，高鈦渣的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，以它為原料制取二氧化鈦等產(chǎn)品的工藝會(huì)變得更重要，成為國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目，應(yīng)用前景十分廣闊。

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黑月(1994- )女，漢族，遼寧黑山人，沈陽師范大學(xué)，專業(yè)：化學(xué)。