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1、钛白粉的性能及应用字体大小：大 - 中 - 小 liuyahui 发表于 07-01-01 06:08 阅读(1408) 评论(0) 钛白粉的性能及应用第一章 概 述1.1名称钛白粉的化学名称：二氧化钛，分子式TiO2，分子量79.9，其质量组成中59.95%为Ti，O占40.05%。英文名：Titanic anhydride；Titanic oxide；Titanium dioxide；Titanium white；Titania；Titanium dioxide pigment。别名：钛白，钛白粉。通常人们把在涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤、美术颜料和日用化妆品等行业中以白色颜料为主要
2、使用目的的二氧化钛称为钛白粉、二氧化钛颜料或钛白，而把在搪瓷、电焊条、陶瓷、电子、冶金等工业部门以纯度为主要使用目的的二氧化钛称为二氧化钛或非颜料级钛白粉、非涂料用钛白粉。1.2二氧化钛工业生产情况二氧化钛是一种重要的无机化工原料，无毒、对健康无害，是最重要的白色颜料，占全部白色颜料使用量的80%。从全世界范围来说，所开采的钛矿90以上用于TiO2颜料的生产。1998年，世界总的TiO2颜料消费量为355万吨，按2000美元/吨的单价计其总价值为70亿美元，是仅次于合成氨和磷酸的第三大无机化工产品。许多发达国家都将其列为关键化学品行列，在某些国家和地区，其生产量与国民生产总值成正比，它已成为衡
3、量一个国家经济发展和人民生活水平高低的重要标志之一。钛白粉的工业生产方法有氯化法和硫酸法两种，其中56%为氯化法产品，这种产品的70%以上又产自美国杜邦、克尔麦吉公司和美资美联公司，其他国家的钛白粉工厂仍以硫酸法为主。我公司拟建的钛白装置也属于硫酸法。我国钛资源储量居世界之首，到2000/2001年上半年，全国各钛白生产企业的产能总和将达到38万t/a。除锦州铁合金总厂为氯化法生产外，其余厂家均为硫酸法。世界钛白粉生产的特点是技术高度垄断，迄今为止，世界上只有20几个国家、30多家公司、50来家工厂生产钛白粉。美国杜邦公司、英国二氧化钛集团、美国美联无机化工公司、美国克朗诺斯公司、芬兰凯米拉公
4、司以及美国克尔麦吉公司拥有世界钛白粉生产能力的78%。由于其生产的高度垄断和广泛的应用范围，使得它又是一种贸易量很大的商品。1.3生产消费情况及价格分析1.3.1国外情况1.3.1.1生产消费情况目前，世界钛白粉的生产能力约419万t/a，主要集中在北美、西欧和日本，这三个地区的生产能力约占世界总能力的80%。今后，世界钛白粉产能将以年均2.5%的速度增长，到2005年可达到522万t/a。世界钛白粉消费量：1996年为352.5万t；1997年为362.1万t；1998年估计为355t。今后全球钛白粉消费量将以年均2.7%的速度增长，到2005年将达到448.6万t。1.3.1.2价格分析1
5、980年，美国金红石钛白粉价格为1400美元/t。1982年以后，全球产品短缺，价格连续上涨，到1989年则达到2270美元/t，美国以外地区的钛白粉价格远高于美国，西欧金红石钛白粉的价格为3000美元/t，日本为36003900美元/t，我国台湾省为3150美元/t。1989年以后，受80年代高需求和高价格的刺激，致使90年代初期钛白粉生产能力扩张过度而使全球供应大于需求，加之美国及西欧经济衰退等原因，钛白粉需求下降，其价格从1990年开始一路下跌，到1994年第一季度已跌至1500美元/t。1994年下半年，随着世界绝大多数地区经济全面复苏，钛白粉价格也止跌回升，1995 年7月又出现一次
6、价格高峰，全球钛白粉价格上升为2075美元/t。此后，由于世界经济的又一次衰退，导致1995年下半年到1996年的连续跌价现象从1995年2月的2029美元/t一直降至1996年7月的1801美元/t。1997年初，由于欧洲和美国房屋和汽车市场的好转，疲软了两年的欧美涂料市场开始反弹这直接牵动全球钛白行业，使其进入新一轮的复苏阶段，价格不断上涨，至1999年5月，全球钛白粉涨至如下价格：亚洲和拉美地区19002000美元/t；欧洲20502250美元/t；北美21502350美元/t。根据目前全球经济形势及钛白粉供需关系，预计今后全球钛白粉价格将在2200美元/t上下波动。1.3.2国内情况1
7、.3.2.1生产消费情况我国钛白粉的研究始于50 年代中期，但其大发展却是在80年代中后期。1998年，我国包括生产非颜料级在内的钛白厂家近50家，其中生产能力达到1万t/a及以上的有6家，它们是：镇江钛白粉厂、核工业404厂、重庆渝钛白、南京油脂化工厂、上海焦化钛白粉厂和锦州氯化法钛白。除锦州为氯化法生产外，其余厂家均为硫酸法。1998年，全国包括非颜料级在内的钛白总产能为1819万t/a，其中纯非颜料级的为2万t/a；在颜料级的总产能中，金红石型占5万余t/a（含锦州氯化法）。1998年，全国的总产量为14万t，其中金红石型1.8万t，锐钛型6.7万余t，其它产品5万余t。由于从1998年
8、起的钛白行业大扩产，到2000/2001年（上半年），全国钛白产业的总产能将达到38万t/a左右。随着我国经济持续、稳定、快速发展和人民生活水平的日益提高，各行业对钛白粉的需求量有显著增长，预计到2005年，我国对钛白粉的需求量将达到约30万t/a。1.3.2.2价格分析国内钛白市场价格分为两部分，即锐钛型和金红石型钛白粉。由于经济发展比较平稳，国产钛白粉的价格没有太大波动。目前金红石型钛白粉的价格约为1500016000元/t，锐钛型BA01-01价格约在1000011000元/t。进口金红石型钛白粉价格在国内市场波动较大，1989年最高价格为32000元/t，1992年最低价格只有1200
9、0元/t，近年价格多在1500021000元/t之间。价格波动的原因一方面是受国际市场价格影响，另一方面与人民币汇率有关。杂质对钛白粉有何影响及提高其白度的方法2008/8/26/08:55来源：中国投资咨询网 摘要：分析了杂质给钛白粉生产带来的不良影响，阐述了去除杂质的方法，对提高钛白粉的白度具有一定的意义。 关键词：钛白粉；杂质；白度；选矿；除铁；除非铁；除重金属 对于颜料钛白粉，除了生产上采取一些措施来提高白度以外，关键还在于杂质的去除，杂质对白度的不良影响是很大的，杂质去除得越彻底，产品白度就越高，这对用在涂料中的意义就更大。 在钛白粉生产过程中，如果杂质去除不彻底，当用高温煅烧时，很
10、多杂质元素如铁、锰、钒、铅、铬、钴、铈铜、镉、镍、钼等以氧化物状态存在，这些带色的氧化物就表现出各种色相，使整个钛白粉的色相受到影响而不纯白，以致大大影响了产品的质量。因此，必须采用多种方法除去杂质。 1选矿除杂质 要除去杂质，首先就要选矿。因为任何钛铁矿一般都混杂有不少脉石和共生、伴生、复合的其它矿物。选矿就是利用矿物不同的物理化学性质，采用各种有效方法，将钛铁矿与它们分离。例如摇床的重力选矿，可以除去铸铁矿中的大部分脉石，再用磁选机进行磁选，让矿物通过磁场，由于钛铁矿是导磁率高、能被磁铁吸引而本身不能吸铁、可磁化又可去磁的顺磁性矿物，而能磁盘吸引，其它导磁率低的非钛铁矿，不能被磁盘吸引而得
11、到分离。 2除不溶性杂质 硫酸法生产钛白粉，由酸解浸取得到的是浑浊不清的钛液，其不溶性杂质主要是颗粒较大的机械杂质和颗粒较小的胶体杂质。机械杂质是未起反应的钛铁矿物，属于粗分散状态，很容易沉析下来；胶体杂质主要是硅酸铝酸盐等，由于颗粒小，吸附H而带有相同的正电荷，由于同种电荷相斥，胶粒很难接近成比较大的颗粒而沉淀下来，因而具有较高的稳定性。解决的办法是用带负电荷的改性的聚丙烯酰胺胶体进行电性中和，使胶体粒子凝聚沉降而除去。但是由于胶体沉降不完全，经过硫酸亚铁的过滤后，仍有一些穿滤而存在于钛液中，必须用带有木炭粉为助滤层的板框压滤机进行压滤，直到检测滤液的澄清度合格为止. 3除铁杂质 在钛铁矿中
12、，非钛杂质最多的是铁，并以二价和三价两种状态存在。将钛铁矿与硫酸作用，即生成FeSO和(SO)。由于FeSO只有在pH值大于6.5时才开始水解，因此在钛液水解过程中，因钛液的酸性较大，FeSO就始终保持溶解状态，在偏钛酸洗涤时得以除去。而Fe(SO)在pH值为1.7的酸性溶液中即开始水解生成Fe(OH)沉淀，其混杂在偏钛酸中，煅烧时即生成红棕色的FeO而使成品不够纯白。所以应用铁屑把Fe(SO)还原为FeSO。为了保证钛液中的三价铁全部还原为二价铁，还原反应还应略为过度，此时钛液中就有小部分四价钛还原为三价钛。三价钛的存在就可保证三价铁还原完全，可避免三价铁水解生成Fe(OH)进而影响产品白度
13、。经过还原，钛液中全部是FeSO，此时冷冻钛液，Fe即达到过饱和状态而大量结晶析出，过滤即可除去大部分铁钛液中剩下的未结晶的FeSO，待水解生成偏钛酸进行水洗时，用水洗除去。由于滤饼的FeO质量分数超过9010时，产品白度将受到影响。所以可采取漂白措施使FeO质量分数降低到3010，并进一步除去痕量的钒、铬、铜等杂质第二章 二氧化钛的性质2.1晶体性质二氧化钛在自然界有三种结晶形态：金红石型、锐钛型和板钛型。板钛型属斜方晶系，是不稳定的晶型，在650以上即转化成金红石型，因此在工业上没有实用价值。锐钛型在常温下是稳定的，但在高温下要向金红石型转化。其转化强度视制造方法及煅烧过程中是否加有抑制或
14、促进剂等条件有关。一般认为在165以下几乎不进行晶型转化，超过730时转化得很快。金红石型是二氧化钛最稳定的结晶形态，结构致密，与锐钛型相比有较高的硬度、密度、介电常数与折光率。金红石型和锐钛型都属于四方晶系，但具有不同的晶格，因而X射线图象也不同，锐钛型二氧化钛的衍射角位于25.5，金红石型的衍射角位于27.5。金红石型的晶体细长，呈棱形，通常是孪晶；而锐钛型一般近似规则的八面体。金红石型比起锐钛型来说，由于其单位晶格由两个二氧化钛分子组成而锐钛型却是由四个二氧化钛分子组成，故其单位晶格较小且紧密，所以具有较大的稳定性和相对密度，因此具有较高的折射率和和介电常数及较低的热传导性。二氧化钛的三
15、种同分异构体中只有金红石型最稳定，也只有金红石型可通过热转换获得。天然板钛矿在650以上即转换为金红石型，锐钛矿在915左右也能转变呈金红石型。2.2物理性质2.2.1相对密度二氧化钛的相对密度随其结晶形态、粒径大小、化学组分、特别是与表面处理量大小有关，在制造过程中，随煅烧温度的提高和煅烧时间的延长而增长。在常用的白色颜料中，二氧化钛的相对密度最小，同等质量的白色颜料，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。锐钛型二氧化钛的相对密度3.83.9g/cm3，金红石型二氧化钛的相对密度为4.24.3g/cm3。2.2.2熔点和沸点由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型，因此它们的熔点和
16、沸点实际上是不存在的。金红石型二氧化钛的熔点数值各资料记载不一致，一般认为在18001875，有资料介绍在空气中的熔点为183015，而在富氧中的熔点为187915，熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为（3200300）K。2.2.3介电常数由于二氧化钛的介电常数较高，因此具有优良的电学性能。在外电场的作用下，其离子之间相互作用，形成了极强的局部内电场。在这个内电场的作用下，离子外层电子轨道发生了强烈变形，离子本身也随之发生了很大位移。二氧化钛晶型所含微量杂质等都对介电常数影响很大。金红石型的介电常数随二氧化钛晶体的方向而不同：当与C轴相平行时，测得其介电常数180；呈直角时为9
