锐态型钛白粉与金红石型钛白粉如何区分
作者: admin    日期: 2015-01-29 15:33    点击量:     文字大小:      
1.概述

二氧化钛的商品名称为钛白粉,从用途上区分为颜料用钛白粉和非颜料用钛白粉。钛白粉是重要的颜料,全世界消费的二氧化钛颜料占整个颜料总消费量的71 %左右。从晶型上区分为锐钛型(ANATASE TYPE)钛白粉和金红石型(RUTILE TYPE)钛白粉。目前世界二氧化钛消费量中金红石型占7580%,锐钛型只占2025%。我国的二氧化钛工业始于五十年代,八十年代中后期飞速发展,出口量不断增加,进口量不断减少,近年来已基本没有进口。

2.性质

二氧化钛为白色粉末,无毒,化学性质非常不活泼,常温下几乎不与其它元素或化合物反应,对O2 H2SSO2 CO2 NH3等都是稳定的。不溶于水、脂肪酸、有机酸、弱无机酸,微溶于碱和热硝酸,只有在浓硫酸或氢氟酸中长时间煮沸才 可完全溶解。在高温下可被氢、氨、钛等还原成低价氧化钛。二氧化钛具有高消色力、高遮盖力、高反射率、低比重等优越的颜料性能,是白色颜料中最好的一种。金红石型二氧化钛的晶格比锐钛型二氧化钛的晶格致密,比较稳定,具有较好的耐候性、耐水性和不易变黄,不粉化的特点,但白度稍低,适用于制造室外用颜料。锐钛型二氧化钛的晶格空间较大,相对不稳定,耐候性差,容易泛黄,容易粉化,但白度较高,适用于制造室内用颜料。锐钛型二氧化钛在915可转化为金红石型二氧化钛。

3.用途

二氧化钛作为白色颜料主要用于油漆工业,金红石型颜料用二氧化钛用于制造汽车用漆、船舶用漆和醇酸磁漆等室外用漆。外用耐久性的塑料制品,也需要用金红石型二氧化钛来增加耐候性。金红石型二氧化钛也应用于油墨印刷行业中,锐钛型颜料用二氧化钛用于制造白色和浅色室内用油漆。锐钛型二氧化钛也广泛用作造纸、橡胶和塑料制品等的着色剂和填充剂。化学纤维用二氧化钛在合成纤维中用作消光剂,冶金用二氧化钛用于制作含钛耐高温合金,搪瓷用二氧化钛在瓷釉中用作乳浊剂,电焊条用二氧化钛用作电焊条药皮中的造渣剂和粘塑剂,电容器用二氧化钛是制造无线电陶瓷电容器的主要原料。

近年来二氧化钛的高附加值的应用在扩大,例如用于生产彩色相纸、医药、化妆品、食品添加剂、催化剂或催化剂载体等。二氧化钛在高科技技术领域有着一定的潜在用途,例如可以 作为光化学催化剂,彩色感光材料(利用它的光电泳性质)、杀菌剂、用海水制氢的水的光致分解剂、导电添加剂、吸附剂等。

4.产制

二氧化钛生产有硫酸法和氯化法。硫酸法的原料钛铁矿贮量丰富,设备简单,技术比较成熟,这些都是硫酸法的优点,但硫酸法工序多,流程长,三废严重。每生产1吨二氧化钛就产生3.54吨副产七水硫酸亚铁和89吨废稀硫酸,这些都是硫酸法的缺点。有些工厂使用高品位钛渣作原料以硫酸法生产二氧化钛可避免产生硫酸亚铁副产品。氯化法采用闭路气相氯化生成四氯化钛,进一步气相氧化成二氧化钛。工序短、三废少和产品质量优异,这些都是氯化法的优点,但氯化法所需原料金红石矿源缺乏,氯化法生产技术难度大,被高度垄断,这些都是氯化法的缺点。有些工厂用钛铁矿富集制取人造金红石来解决氯化法原料的缺乏问题。硫酸法和氯化法分别简述如下:

(1)硫酸法:将粉碎研磨到一定细度的钛铁矿粉在催化剂氧化锑存在下,在酸解器中加入浓硫酸,用压缩空气搅拌,用直接蒸汽加热进行酸解反应,使钛铁矿粉充分溶解,发生的化学反应如下:

FeTiO3+3H2SO4→FeSO4+Ti(SO4)2+3H2O

FeTiO3+2H2SO4→FeSO4+TiOSO4+2H2O

2FeTiO3+7H2SO4→Fe2(SO4)3+2Ti(SO4)2+7H2O


用水浸取以上酸解反应物,同时加入铁屑使溶液中的高价铁还原为低价铁,发生的化学反应如下:

Fe2(SO4)3+Fe→3FeSO4

然后沉降除去杂质。为了加速沉淀,加入硫化铁,使生成的硫化锑与未分解的杂质凝聚沉降。静置沉降分离后,将上层澄清液送往冷冻器,冷冻至35后,析出硫酸亚铁结晶。过滤得到副产品硫酸亚铁和硫酸钛溶液。硫酸钛溶液减压浓缩到规定的浓度,放入水解器内,在不断搅拌下,加入适量的晶种,以蒸汽加热水解成为偏钛酸。其反应式如下:

Ti(SO4)2+H2O→TiOSO4+H2SO4

TiSO4+2H2O→H2TiO3↓+H2SO4


过滤出偏钛酸,水洗后,按不同品种控制不同浆液浓度,加入不同处理剂进行盐处理,过滤洗涤。根据不同品种,调整回转窑的煅烧温度,将偏钛酸定量地加入到回转窑内进行煅烧。 放出的三氧化硫废气用水喷淋吸收,得到的二氧化钛冷却后,经粉碎机粉碎,再经分级水选,表面处理,然后经喷雾干燥得到颜料用二氧化钛。

(2)氯化法:金红石或高钛渣与石油焦按1003033配比投料,粉碎至160目以下,送入氯化炉中。氯气由炉底筛板上的小孔均匀进入,在850左右反应生成四氯化钛气体,由炉顶排出。发生的化学反应如下:

2TiO2+3C+4Cl2→2TiCl4+CO2+2CO

由氯化炉出来的四氯化钛气体进入两个串联的隔板除尘器,再进入两组串联的冷凝器。将四氯化钛气体冷却到沸点温度136以下,得到四氯化钛溶液。蒸馏四氯化钛溶液,将四氯化钛在衬有耐火砖的反应器中氧化,生成二氧化钛。其反应如下:

TiCl4+O2→TiO2+2Cl2

反应温度控制在1300以上,四氯化钛在气相氧化过程中首先生成锐钛型二氧化钛,然后在高温下向金红石型转化,可添加适量的晶型转化剂三氯化铝以加快转化速度。生成的二氧化 钛经水选、洗涤和干燥得到成品二氧化钛。

主要作用一个是涂料,一个是光催化,生成臭氧。尤其是纳米量级的钛白粉粉末,很多涉及到了臭氧除菌。至于性质吗,既然都叫钛白粉了,肯定是白色的。两种晶形:金红石和锐态,前者更稳定,也应用得更广泛。通过烧结,锐态可以变成金红石结构。也可以通过在合成过程中掺杂,比如说Al,达到金红石结构。
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