金紅石型鈦白粉后處理工藝技術分析

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引言

鈦白粉學名二氧化鈦（TiO2），作為性能最為優越的白色顏料被廣泛運用在諸多工業生產領域。當前金紅石型鈦白粉的生產主要有兩種途徑：硫酸法和氯化法。二者相較之下，多數情況下都傾向于使用氯化法，因為硫酸法造成污染較為嚴重同時成品質量不高。然而這兩種方法雖然在具體的實施中有著細節性的不同，但大體的生產過程都是一致的，都是由鈦白粉基料的生產以及對其進行后處理加工兩部分構成。其中后處理是指對鈦白粉進行表面加工處理，使其不受自身光化學活性的限制，從而提升品質。而當前國內的鈦白粉后處理工藝還不成熟，很多企業出于規避麻煩和節省成本的目的，選擇粗糙性的處理，有些極端的直接就刪除了后處理這一不可或缺的環節，基料生產完成后直接進行使用和銷售。這種做法極大降低了鈦白粉的工藝價值，因此，如何改進后處理的工藝成為重要研究方向。

1.國內鈦白粉后處理工藝現狀

當前國內一般的鈦白粉后處理工藝流程如圖1所示：

圖1 后處理工藝流程圖

(1)研磨

研磨這道工序是通過利用振動磨和珠磨等設備對二氧化鈦漿料進行機械研磨，將二氧化鈦粒子充分打碎并分離，一般將其粒徑控制在2μm以下，而對于氯化法制備而言，其對粒徑的要求相對較高，一般需保持在0.2～0.4μm之間。對于這步工序而言，粒徑越精細就越是需要加大研磨分散的程度，如表1所示。

表1 基礎顏料分散水平設計等級

(2)分級

目前國內主要使用重力水選法進行分級處理，由于機械研磨無法將全部的粒子都研磨成標準粒徑，因此在包膜之前，需要通過分級將余下的較大粒徑的粒子進行集中，達到原級粒子標準，從而能夠順利包膜處理。不過重力水選法存在的缺陷也比較突出，效率低下使得很難保證處理過后的粒子都能達到規定要求。

(3)包膜

包膜即表面處理，這是整個后處理工藝中的核心步驟也是難點所在。當前包膜的方法種類較多，如圖2所示。而國內一般是在包膜罐中，利用化學反應在分級后的粒子表面形成一層薄膜，而后通過添加不同的包膜劑以及改變反應時的相關條件，從而得到各種型號的鈦白粉成品[2]。但由于國內包膜產業起步較晚，技術生產條件相對不足，因此包膜的整體水平還有待提高。

圖2 鈦白粉的表面處理分類

2.后處理工藝的改進方法

(1)分級工藝的改進

不同于國內主流的重力水選法，國外多數使用水力旋流器進行分級處理，這種處理方法在極大提升分級效率的同時，也可以使得分級出中的粒子的質量也有極大地提升，使其能夠更好的進入到下一步包膜的工序之中。以往的分級工藝分離出的粒徑＞20μm的粒子占比小于0.005%，＞2μm的粒子占比小于0.1%，而這種相對先進的分級工藝可以使得粒徑達到＞20μm的粒子占比小于0.001%，＞2μm的粒子占比小于0.05%，同時可以保證粒徑整體的合格率在99.95%[3]。而這個合格率已經是相當精細的水準了。鑒于其多項優點，國內近段時間也開始積極引進相關設備，對以往一直使用的分級工藝進行改進，改用這種先進的方法進行分級處理。

(2)包膜工藝的改進

包膜作為整個后處理過程中最重要的一步，首先在包膜罐的選擇上就一定要選擇尺寸相對較大的，這樣能夠使分級之后的粒子在罐內進行包膜處理時能夠處于穩定狀態，進而有助于最終產品質量的穩定性。而國外為了提高生產效率以及加強其連續作業的能力，對其中的相關細節也進行了不斷的優化。區別于國內的工藝方式，國外在進行包膜作業是會使用多個大型的儲存槽進行儲物，將分級后待包膜的基料全部放入其中，這樣做的最大的好處就是避免生產過程中一出現些許問題就自動暫停，極大地提升了連續作業的能力[4]。同時，國內目前的包膜工藝的自動化程度較低，多數時候還需要生產相關工人進行操作，而國外已經實現了全自動化處理，其主要采用的DCS系統可以在工序開始之前自動計算加料的具體用量以及時間，從而在系統中進行提前演示，在正式工藝中進行指示，最后在工藝結束后對實際和預算的結果進行比對從而能夠進行自主修正，這樣智能化的生產方式極大的提升了生產效率，同時機械的生產也避免了一些人為因素導致影響最終成品質量的問題。

另外，國內目前的包膜工藝所生產出的產品的雜質含量相對比較高，這也是國內鈦白粉成品整體質量不高的一個重要原因，而國外的這種生產方式可以有效提升產品精度，降低雜質含量[5]，這也是國外在包膜工藝技術方面領先國內的一個重要因素。

3.國內后處理工藝未來的進展方向與目標

對比國內外鈦白粉后處理工藝的方式與最終產品的質量，不難發現國內在這項生產工藝上還存在很多需要改進提升學習的地方。幾乎每一項工序都可以對其進行改進提升，同時對于其中至關重要的包膜技術進行重點研究以爭取進步。通過具體研究其中添加劑的用量、添加時間以及添加的先后排序等進行綜合試驗，使用控制變量法[6]，不怕麻煩，耐心研究，根據對比最終產品的質量的結果從而得出最優的生產方式。對于添加劑種類的變化對產品的影響也要加大研究力度。同時對于研磨工序的過程也要進行研究提高，增加對研磨機研發的投入，在源頭上保證粒徑達到精細的要求，從而確保最終產品質量過關。

4.結束語

在當前社會飛速發展的大背景下，對于產品的要求一定要精益求精，切不可偷工減料。作為鈦白粉生產過程中的關鍵一環，后處理工藝的水平高低將直接影響最終成品的質量優劣，雖然目前我國由于相關工業起步較晚以及工業設備相對落后等原因，后處理的技術水平還不足以達到世界頂尖，但隨著新時代的發展，越來越多的高素質人才投身這個行業，加上國內經濟實力增長帶來的巨大推力，我國的鈦白粉后處理工藝技術必將迎頭趕上。相關生產和研發人員也要加強自我責任意識，在實踐中大膽創新，爭取早日實現后處理工藝技術上的突破。