氯化法钛白粉无机表面处理及影响因素
年产万吨氯化法钛白粉生产工艺设计
年产万吨氯化法钛白粉生产工艺设计引言钛白粉是一种重要的无机颜料，广泛应用于涂料、塑料、纸张和陶瓷等工业领域。
目前，氯化法是最常用的钛白粉生产工艺之一。
本文旨在设计一种能够年产万吨氯化法钛白粉的生产工艺，以满足市场需求。
工艺流程原料准备1.钛矿的选择：钛矿是氯化法钛白粉生产过程中的主要原料。
常用的钛矿有金红石型钛矿、钛铁矿等。
选择合适的钛矿对于保证产品质量至关重要。
2.粉碎和磨矿：将选择好的钛矿进行粉碎和磨矿处理，以增加表面积，利于后续的氯化反应。
氯化反应1.氯化：将经过磨碎处理的钛矿与氯化剂（一般为氯化钠）进行氯化反应，生成氯化钛。
2.升温：将氯化钛在高温环境下进行升温，使其发生化学反应。
升温过程有利于钛矿中的杂质物质的分解和挥发。
3.淘洗：将升温后的产物经过淘洗、沉淀等步骤，去除杂质和未反应的氯化剂。
1.过滤：将淘洗后的产物进行过滤，分离固体和液体。
2.干燥：将过滤得到的湿饼进行干燥处理，以获得干燥的钛白粉。
3.研磨：对干燥后的钛白粉进行研磨，以获得细腻的粉末状钛白粉。
关键装置和技术参数氯化反应器氯化反应器是整个生产工艺中最关键的装置之一。
其容积应根据年产量进行设计，同时还需考虑反应物料的特性，确保反应能够充分进行。
此外，反应温度、反应物料的加入速度、搅拌方式等也是需要重点考虑的技术参数。
过滤设备过滤设备的选用对于钛白粉的纯度和产品质量起到至关重要的作用。
常见的过滤设备有压滤机、真空过滤机等。
根据生产能力和经济效益，选择合适的过滤设备进行过滤操作。
热风炉热风炉是实现钛白粉干燥的关键设备之一。
其主要功能是提供高温热风，以将湿饼中的水分蒸发掉。
热风炉的温度控制和热风流量的调节都对于干燥的效果有重要影响。
同时，热风炉的节能性能也是需要考虑的因素。
研磨设备用于对干燥后的钛白粉进行细磨和提升产品质量。
常见的研磨设备有球磨机、立磨机等。
其设计参数包括研磨时间、研磨介质材料等。
产品质量控制为了达到高质量的氯化法钛白粉生产，必须对产品的质量进行严格控制。
氯化法钛白粉生产工艺
氯化法钛白粉生产工艺氯化法钛白粉是由一种无机化学材料生产的白色粉末状物质，主要用于橡胶、塑料及涂料的生产。
氯化法钛白粉的生产主要是通过氯化硅和碳酸钙的反应制备得到的，其制备过程包括原料处理、氯源的熔盐吸收、脱气、钛白夹砂的制备、分离、烘干、成品的筛选与包装等几个主要部分。
第一步，原料处理：首先采用自动称量设备，将氯化硅和碳酸钙称量混合一种比例，然后放置在研磨机，进行均质化研磨混合，费时约一小时；若期望获取更高品质的钛白夹砂，也可从氯化钛的硫酸盐前驱体中加入油脂、表面活性剂等，进行混合和研磨，这一步研磨亦可使钛白夹砂容易分离，从而节省大量生产成本。
第二步，氯源的熔盐吸收：混合物放在熔盐锅中，加入生产用氯源，将氯源熔融，用搅拌棒搅拌使混合物完全溶解，使溶液吸收有机剂，熔液接受脱气处理。
第三步，钛白夹砂的制备：将接受脱气处理的熔液倒入干燥桶，均匀的混合，使混合液中的溶质有机物完全漂白，脱气，该混合液即为钛白夹砂，放入搅拌锅中，搅拌约半小时，使钛白粉的粒度尽可能的均匀一致，从而增加钛白的细度。
第四步，分离：使用细度分级分离器，将钛白夹砂分离为两种尺寸，其中一种更粗，用于生产紫外线涂料；另一种白色鲜粉可用于涂料、橡胶、塑料等行业。
第五步，烘干：将分离出来的钛白粉放入烘干机，由热机製冷器对其进行热风烘干，以脱去其余水分，确保其质量。
第六步，成品的筛选与包装：将烘干后的钛白粉分别放入筛分机，筛分其中的粒度大小，去除杂质，同时亦可进行熔点或水溶性仪器分析筛分，将其符合技术要求的成品包装起来，以及标记对应信息，以便日后质量追溯和查询。
以上，为氯化法钛白粉的生产工艺，其中所涉及的原料、处理工艺、分离技术、烘干过程及筛选包装技术等流程均要求精确、科学。
其精确的操作，有效的节约成本，安全可靠，后续技术支持成为氯化法钛白粉生产的关键部分。
氯化法钛白粉的安全隐患及防范措施
氯化法钛白粉的安全隐患及防范措施在国家环境保护政策趋于严格的情况下，钛白粉企业的环保治理成本增加，加上硫酸法生产的钛白粉在功能、适用范围等方面无法满足高端市场的需求，因此，氯化法生产钛白粉是未来我国钛白粉行业发展的必由之路，更是国家化工基础产业持续创新、不断升级换代的必然结果。
但同时氯化法生产钛白粉中的氯气（或液氯）毒性、腐蚀性都很强，操作过程易燃、易爆等安全隐患较多，对生产人员的操作规程要求严格，因此每个企业都需要学会识别氯化法生产钛白粉的危险因素，并掌握规避和防范的措施和方法。
该文主要针对氯化法生产钛白粉工艺存在的安全风险进行识别和分析，分析研究各类安全风险隐患的防范措施。
标签：钛白粉；氯化法；安全因素；安全隐患1、概述钛白粉又叫二氧化钛（TiO2），呈白色，属于无毒的无机颜料，白度和光亮度都比较高，主要应用于橡胶、化纤、造纸、涂料等行业。
目前，行业内钛白粉主要采用硫酸法和氯化法两种生产工艺，其中硫酸法三废排放较多，对环境污染严重且产品质量不高。
随着全球环保法规日益规范，国外很多国家20世纪90年代以后投建的钛白粉企业基本上都采用氯化法生产钛白粉。
据有关部门统计，我国产量在百万顿以上的钛白粉生产厂家约有80家，75%以上为中小企业。
相对国外，我国钛白粉产业集中度偏低，布局也不合理，多数厂家仍使用硫酸法工艺。
2、氯化法生产钛白粉的工艺流程氯化法生产钛白粉主要包括氯化、氧化和后处理等三个主要的工艺工段，细分的话可分为原料准备―沸腾氯化―固体杂质除去（纯化）―粗四氯化钛的冷凝―氯化尾气处理―四氯化钛的精制―氧化―二氧化钛表面处理―过滤和干燥―汽流粉碎―产品包装等11个步骤。
2.1氯化阶段主要使用沸腾氯化炉（通常用钢制成，衬有耐火材料并罩有外部水冷套）。
高钛渣或金红石矿等富钛料经粉磨后，按照工艺要求将石油焦、氯化钠和钛渣等原料配料，进入混合仓搅拌后，使用压缩空气风力输送进入高温的沸腾氯化炉中；氧化工序返回的氯气从氯化炉底进入，在1000℃左右的温度下连续进行氯化反应；经过高温化学反应、旋风分离和逐级冷凝后，滤除泥浆得到粗制TiO4。
氯化法生产钛白粉
纳米钛白粉的用途在清漆中含有0.5%~4%的纳米钛白粉，便能防止木材受光照后发黑；在食品包装用塑料薄膜中加入0.1%~0.5%的纳米钛白粉可防止食品受光照后氧化，以及肉类等食品在橱窗中受荧光灯照射后氧化变色；在塑料中使用能防止塑料本身被日光降解；在农用薄膜中使用能提高它的强度和耐久性；在化妆品使用提高化妆品的防晒和抗紫外线的能力，此外它还在精密陶瓷和光催化剂等一些特殊领域中受到青睐。
同时钛白粉也应用于颜料中，在颜料中的质量百分比越高，遮盖力越高。
氯化法生产钛白粉技术1、氯化法技术的主要步骤如下：①氯化，用氯气在还原气氛下氯化钛原料；②精馏，四氯化钛冷凝、精馏提纯；③氧化，四氯化钛氧化生成TiO2.同时，还有各种通过水解TiCl4的工艺方案，但这些工艺都无商业经济价值。
氧化工艺其优势所在是氯气可循环使用，即此阶段产生的氯气可回收返回氯化工序中。
2、氯化在氯化法生产钛白粉工艺中首先要生产四氯化钛（TiCl4）。
其生产是用钛原料与烧结的石油焦饼和经预热的氯气混合，并在800~1000℃的温度条件下反应。
其通常的氯化反应器是采用硫化床反应器，也有其他的一些反应器。
氯化反应器采用钢衬耐火材料，其内部采用夹套冷却，氯气或四氯化钛在高温条件腐蚀性极强，所以，甚至选用高质量的耐火材料，其使用寿命也有限。
石油焦中的炭在氯化反应中的主要目的是移走钛矿中的氧，所以尽可能减少与金属反应的氯含量，若还原剂的存在TiO2的氯总是足够的。
起初的反应热是有电能提供的，使用石墨电极，开始反应时需要大量的热量，在进行氯化反应器时，焦饼与TiO2的比例需要仔细控制。
温度太低，TiO2变成TiCl4转化率低。
其未反应的氯气穿过反应器，而利用率低；温度太高反应器材料将熔融，堵塞气孔。
目前有部分公司具有使用钛精矿和高钛渣或金红石或板钛矿混合进料技术与商业生产能力。
其进料的矿可达TiO260%含量，其目的是降低原料的生产成本。
其他的氯化公司采用参合原料量不能低于TiO285%。
钛白粉生产工艺 氯化法钛白粉的生产工艺过程
钛白粉生产工艺氯化法钛白粉的生产工艺过程氯化法对于硫酸法而言是一个技术进步，它可以高效率的连续化、自动化操作，产品质量好。
而氯化法的工艺流程比硫酸法短得多，主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分。
氯化法对于硫酸法而言是一个技术进步，它可以高效率的连续化、自动化操作，产品质量好，直接排放的“三废”比硫酸法少得多，这是它可以取而代之硫酸法的基本原因。
但是氯化法“三废”少主要取决于它的原料，大部分氯化法工厂使用的原料是TiO2含量95%以上的天然金红石或TiO2含量90%左右的人造金红石和钛渣，只有美国杜邦公司的氯化法工艺使用TiO2含量60%~84%的混合矿，当然这种工艺的“三废”排放量要比使用天然金红石和人造金红石或钛渣工艺的高，氯化法一般只能生产金红石型。
氯化法的工艺流程比硫酸法短得多，主要包括四氯化钛制备、四氯化钛的氧化和二氧化钛的表面处理三大部分。
1、四氯化钛的制备与精制氯化法对原料的要求比硫酸法苛刻得多，它要求使用TiO2含量在90%以上的钛矿，目前常用的有天然金红石矿、人造金红石和高钛渣。
氯化法对矿粉的细度和湿度要求比硫酸法严，因为在沸腾氯化时要使质量较重的钛矿和质量较轻的石油焦或焦碳都能顺利的流态化，矿粉细度的均匀是很重要的，此外湿度大水分含量高，在氯化过程中会产生氯化氢和氯化氧钛，前者会腐蚀设备，后者会堵塞管道、阀门。
二氧化钛的氯化反应是一个可逆的吸热反应，而且必须有还原剂的存在下才能进行，否则温度高达1800℃也无法氯化，反应式如下：TiO2+C+Cl2→TiCl4+CO(CO2)从上式可以看出反应的副产物不仅有CO，也可能有CO2，一般反应温度在700℃以上，以生成CO 为主，反应温度在700℃以下，以生成CO2为主，因此测定炉气中的CO/CO2比值，可以掌握炉内的氯化状况。
过去那种老式的固定床氯化法，现在已被沸腾化炉取代，固定床需要事先把金红石矿与石油焦按一定比例(钛渣：石油焦:沥青=7:2:1)混捏制团焦化，不利于连续化、自动化操作。
钛白粉的分类
钛白粉的分类
钛白粉是一种重要的白色颜料和填料，广泛应用于涂料、橡胶、塑料、油墨、造纸等领域。
根据生产工艺和用途不同，钛白粉可以分为硫酸法钛白粉、氯化法钛白粉和表面处理钛白粉三类。
硫酸法钛白粉是以钛铁矿为原料，经高温还原反应后，用硫酸法制得的钛白粉。
该类钛白粉具有色泽纯净、遮盖力强、耐候性好的优点，广泛应用于涂料、塑料、橡胶、造纸等领域。
氯化法钛白粉是以氯化钛为原料，经高温氧化反应制得的钛白粉。
该类钛白粉具有颜色稳定性好、光泽度高、粒径细等特点，广泛应用于高档涂料、塑料、橡胶、油墨等领域。
表面处理钛白粉是将硫酸法或氯化法钛白粉经过表面处理后得到的新型钛白粉。
该类钛白粉具有良好的分散性、耐候性、增白性和光泽等特点，广泛应用于各类高档涂料、塑料、橡胶、油墨等领域。
总的来说，不同类型的钛白粉有各自的优点和应用范围，我们可以根据具体需求选择合适的钛白粉。
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【精品文章】硫酸法和氯化法钛白粉产品在各产品中的优缺点
硫酸法和氯化法钛白粉产品在各产品中的优缺点
钛白粉的化学名称是二氧化钛（TiO2），它也是目前世界上公认性能最为优越的白色颜料。
其制造方法有两种，硫酸法和氯化法。
目前全球55%为氯化法产品，在欧美发达国家，氯化法的比例已经达到70%。
我国近年来也在大力推进化法钛白粉项目，远在2005年就列为《产业结构调整指导目录（2005年本）》的鼓励类项目。
一、在涂料应用中的比较
涂料行业是钛白粉的最大用户，特别是金红石型钛白粉，大部分被涂料工业所消耗。
全球涂料工业所消费的TiO2占二氧化钛颜料总消费量的58%～60%，我国的此项消费比例更高一些，约为60%～65%左右。
钛白粉是涂料工业中用量最多的一种颜料，占涂料着色剂成本的一半，在涂料工业中的消费量占涂料工业消费各种颜料总量的90%，在涂料原料成本中占10%~25%。
众所周知，钛白粉的工艺方法主要分为硫酸法与氯化法，二者由于生产原料和工艺程序的不同，造成产品的性能各有优劣。
基于不同涂料的使用特性，对钛白粉耐候性、遮盖力、美观性、分散性几方面都有不同的要求，两种不同的生产工艺硫酸法与氯化法的应用效果如下：
在使用量方面，硫酸法金红石比氯化法金红石通常多5%至15%。
在分散性方面，硫酸法金红石比氯化法金红石约差10%左右。
在遮盖力方面，氯化法金红石钛白粉要比硫酸法金红石高10%至15%。
在表面性能、流动性、耐黄变性、调色稳定性方面，氯化法金红石钛白粉都要优于硫酸法金。
钛白粉制作方法有哪几种
可能很多的人对钛白粉并不是特别了解，但二氧化钛大家不会陌生吧，一般来说二氧化钛就是钛白粉的原料，它是一种重要的无机化合白色颜料，在生活中以及工业中都有广泛的应用。
钛白粉生产工艺有两种，一种是硫酸盐工艺，另一种是氯化物工艺。
大家如想了解就来阅读本文，详细了解一下钛白粉的制作方法吧。
（钛白粉-图例）【钛白粉包膜作用】包膜也叫表面处理，就是在钛白粉颗粒表面包上一层特殊的膜，使钛白粉颗粒本身与外面介质隔开，这样就可以防止钛白粉的光化学活性影响油料的稳定性和避免太阳光中紫外线的直接照射，从而提高钛白粉的耐候性，使其更适合于室外使用。
无机包膜在钛白粉浆液中添加无机处理剂，并使其金属离子以氧化物或氢氧化物的形式沉积在钛白粉颗粒的表面，以降低光化学活性，提高耐候性。
有机包膜在钛白粉浆液中加入有机处理剂，以物理吸附和化学吸附二种形式吸附在钛白粉颗粒表面，改变钛白粉的表面性质，以改进钛白粉在不同介质中的分散性。
【钛白粉制造方法】钛白粉制造方法有两种：硫酸法和氯化法。
1.硫酸法制钛白粉将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸氧钛，经水解生成偏钛酸，再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品。
此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。
硫酸法的优点是能以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料，技术较成熟，设备简单，防腐蚀材料易解决。
其缺点是流程长，只能以间歇操作为主，湿法操作，硫酸、水消耗高，废物及副产物多，对环境污染大。
2.氯化法制钛白粉氯化法是用含钛的原料，以氯化高钛渣、或人造金红石、或天然金红石等与氯气反应生成四氯化钛，经精馏提纯，然后再进行气相氧化；在速冷后，经过气固分离得到TiO2。
该TiO2因吸附一定量的氯，需进行加热或蒸气处理将其移走。
该工艺简单，但在1000℃或更高条件氯化，有许多化学工程问题如氯、氯氧化物、四氯化钛的高腐蚀需要解决，再加上所用的原料特殊，较之硫酸法成本高。
氯化法生产为连续生产，生产装置操作的弹性不大，开停车及生产负荷不易调整，但其连续工艺生产，过程简单，工艺控制点少，产品质量易于达到很好的控制。
钛白粉的生产工艺
钛白粉的生产工艺
钛白粉的生产工艺主要有硫酸法和氯化法2种。
硫酸法生产工艺1925年始于美国的NationalLeadIndustry，之后各地逐步建立生产厂，1941年生产出金红石型产品。
氯化法工艺开始于1932年，德国法本公司发表了第一个四氯化钛气相氧化法制钛白粉专利，在1959年杜邦公司开发了杜邦法生产工艺，并建成了10万t/a的生产厂，正式实现大型工业化，但是氯化法工艺的技术难度非常大，目前核心技术仍只有少数企业掌握。
硫酸法是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸亚钛，经水解生成偏钛酸，再经锻烧、粉碎即得到钛白粉产品。
此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。
硫酸法的优点是能以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料，技术较成熟，设备简单，防腐蚀材料易解决。
其缺点是流程长，只能以间歇操作为主，湿法操作，硫酸、水消耗高，废物及副产物多，对环境污染大。
氯化法是将金红石或高钛熔渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生产精四氯化钛，精馏、除钒后，进行高温氧化，分级、表面处理，再经过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉产品。
氯化法只能生产金红石型产品。
氯化法优点是流程短，生产能力易扩大，连续自动化程度高，能耗相对低，“三废”少，能得到优质产品。
缺点是投资大，设备结构复杂，对材料要求高，要耐高温、耐腐蚀，装置难以维修，研究开发难度大。
氯化法与硫酸法的优缺点比较情况见表1。
表1 氯化法与硫酸法比较情况表
钛渣是钛铁矿(钛精矿)配加一定量的含碳还原剂通过电炉熔炼，使矿中的铁氧化物被碳还原，从而实现铁钛分离，钛氧化物被富集在炉渣中所形成的产品。
酸溶钛渣是用作硫酸法钛白生产原料的钛渣；氯化钛渣是用作氯化法钛白或海绵钛生产原料的钛渣。
氯化法生产钛白粉
氯化法生产钛白粉Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998纳米钛白粉的用途在清漆中含有%~4%的纳米钛白粉，便能防止木材受光照后发黑；在食品包装用塑料薄膜中加入%~%的纳米钛白粉可防止食品受光照后氧化，以及肉类等食品在橱窗中受荧光灯照射后氧化变色；在塑料中使用能防止塑料本身被日光降解；在农用薄膜中使用能提高它的强度和耐久性；在化妆品使用提高化妆品的防晒和抗紫外线的能力，此外它还在精密陶瓷和光催化剂等一些特殊领域中受到青睐。
同时钛白粉也应用于颜料中，在颜料中的质量百分比越高，遮盖力越高。
氯化法生产钛白粉技术1、氯化法技术的主要步骤如下：①氯化，用氯气在还原气氛下氯化钛原料；②精馏，四氯化钛冷凝、精馏提纯；③氧化，四氯化钛氧化生成TiO2.同时，还有各种通过水解TiCl4的工艺方案，但这些工艺都无商业经济价值。
氧化工艺其优势所在是氯气可循环使用，即此阶段产生的氯气可回收返回氯化工序中。
2、氯化在氯化法生产钛白粉工艺中首先要生产四氯化钛（TiCl4）。
其生产是用钛原料与烧结的石油焦饼和经预热的氯气混合，并在800~1000℃的温度条件下反应。
其通常的氯化反应器是采用硫化床反应器，也有其他的一些反应器。
氯化反应器采用钢衬耐火材料，其内部采用夹套冷却，氯气或四氯化钛在高温条件腐蚀性极强，所以，甚至选用高质量的耐火材料，其使用寿命也有限。
石油焦中的炭在氯化反应中的主要目的是移走钛矿中的氧，所以尽可能减少与金属反应的氯含量，若还原剂的存在TiO2的氯总是足够的。
起初的反应热是有电能提供的，使用石墨电极，开始反应时需要大量的热量，在进行氯化反应器时，焦饼与TiO2的比例需要仔细控制。
温度太低，TiO2变成TiCl4转化率低。
其未反应的氯气穿过反应器，而利用率低；温度太高反应器材料将熔融，堵塞气孔。
目前有部分公司具有使用钛精矿和高钛渣或金红石或板钛矿混合进料技术与商业生产能力。
氯化法钛白粉表面处理研究
2019年12月氯化法钛白粉表面处理研究张成国（山东道恩钛业有限公司，山东龙口265700）摘要：文章主要从钛白粉无机表面处理过程出发，分析了钛白粉浆料的分散性、包膜剂的不同用量及加入前后顺序、二氧化钛浆料的pH 值对钛白粉包膜处理效果的影响，以及砂磨工艺中砂磨进料浓度及砂磨介质填充率对钛白粉包膜产品的质量影响，阐明分散性、浆料pH 值、砂磨机进料浓度及研磨介质填充率是影响氯化法钛白粉表面处理效果的主要因素。
关键词：氯化法钛白粉；表面处理；包膜钛白粉（TiO 2）为无机白色颜料，其高消色力、白度、遮盖力优良[1]；但是钛白粉在未经处理的情况下，其光化学很不稳定，在日光照射下钛白粉产生化学反应，晶格上由氧离子变成超强活性的氧原子。
因氧原子超强活性会造成涂膜出现失光、粉化、变色等情况，容易使高分子有机物发生降解，断链反应，还易造成涂膜中的有机物氧化，耐候性减弱。
钛白粉（TiO 2）若没有经过一定的处理，自由基键反应并破坏涂膜等有机介质的情况，时常是由于其晶格不完善，微量杂质掺杂其中时粒子的表面存在许多光活化点而引起的。
从钛白粉的化学分来说，TiO 2属于亲水憎油性，在有机介质中的稳定性不高，容易引起涂料发花、絮凝、浮色等弱点，限制其涂料的应用[2-3]。
因此，想要提高TiO 2各方面性能，需要对其进行表面处理，方能更好的服务于各个领域。
从TiO 2使用不同处理工艺出发，可以将其分为干法、湿法两种表面处理工艺；从不同的处理剂应用于钛白粉表面处理出发，可将其分为有机与无机表面处理；通常，有机表面处理基本属于干法处理工艺，无机表面处理多属于湿法处理工艺。
目前，常用的无机包膜剂类型不多，但工艺复杂多变，钛白粉的用途不同，包膜处理工艺也有所不，所以机处理对钛白粉成品质量影响较大。
铝包覆工艺与硅包覆工艺属于无机包覆钛白粉中较成熟的处理工艺。
其处理工艺的主要是将碱性或酸性包膜剂加入到一定浓度的钛白粉浆料中，接着用酸或咸将其中和，在一定的pH 值时，包膜剂以水合氧化物的形式沉淀在TiO 2粒子表面。
氯化法钛白粉包膜工艺及影响因素的分析
氯化法钛白粉包膜工艺及影响因素的分析一、概述钛白粉广泛用于涂料,塑料等行业,金红石型(R型)钛白粉具有比锐钛型(A型)钛白粉更好的耐候性,抗粉化性,在建筑户外涂料,汽车涂料,卷钢涂料,塑钢门窗等行业获得了更广泛的应用。
但未经表面处理的R型钛白粉颗粒表面因水汽和氧气的存在，其化学性活泼，在各种体系中实际使用时具有促进在其颗粒周围基料（树脂）的降解的负面作用，同时没有包膜的钛白粉是亲水性的氧化物，它在一些介质中的分散性很差，如不进行包膜处理，很难在基料中使用。
因此必须在钛白粉颗粒表面进行无机包覆处理，经表面处理后在其颗粒表面形成连续包覆的硅，铝，锆等氧化物，使其在粒度分布，晶型，杂技含量，着色力合理的基础上达到（1）提高在介质中的研磨分散性。
（2）提高消色力和遮盖力（3）在户外使用时，提高耐候性等目的。
二、包膜前各工序的作用和条件分析包膜前的预处理主要包括：分散，砂磨，分级等几道工序。
1浆料的分散①分散：颜料在介质中的易分散程度和分散体系中的分散稳定性称为分散性。
粉末状的物质颗粒往往是凝聚状态存在的，因此，即使原级粒度符合要求的钛白粉，其分散性也往往并不理想。
凝聚后的粉末物料很难分开，这样就对颜料的消色力、遮盖力和涂层的光泽度等产生影响，当颜料的分散性好时，制成漆膜表面平整、光滑、光反射均匀，感光性能好，反之则表面粗糙，光呈现出漫反射，相互干扰抵消，这时光泽度则大大下降。
②分散剂常用的分散剂有无机分散剂和有机分散剂两种，常用的无机分散剂有金属的盐类和氢氧化物，如氢氧化钠、硅酸钠，六偏磷酸钠，磷酸三钠，常用的有机分散剂有烷胺类，如季戊四醇、三乙醇胺、三羟甲基乙烷、有机硅等。
③分散的条件Tio2在水中的浆料分散程度的好坏与下列因素有关。
a.浆液PH值的影响：通过实验可知，一般情况下，浆料在PH值﹤2时分散性很好，随着PH值的上升会逐渐发生凝聚，PH＝5－8凝聚现象最严重，PH值﹥8时又会重新分散，在P H﹥11时重新凝聚，因此，PH值＝8.5－11较为理想。
硫酸法和氯化法生产钛白粉产品在各应用领域优劣分析
硫酸法和氯化法生产钛白粉产品在各应用领域优劣分析一、概述钛白粉学名二氧化钛（TiO 2），被认为是目前世界上性能最为优越的白色颜料。
它具有无毒、具有最佳的不透明性、最佳的白度和光亮度，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、化妆品、食品和医药等工业，它被称为“工业味精”，其人均消费量作为衡量一个国家经济发展水平的重要指标，也是衡量该国市场潜力的有力证据。
作为我国经济的基础产业，钛白粉从根本上牵动着各个行业的发展神经，经常被誉为国民经济发展的“晴雨表”。
其制造方法有两种，硫酸法和氯化法。
目前全球60%为氯化法产品，在欧美发达国家，氯化法的比例更高。
氯化法钛白粉生产工艺因其生产过程环保和产品质量较高，是国际公认的、新一代先进技术。
美国早在2006 年就关闭了国内最后一家硫酸法钛白粉工厂。
中国近年来也在大力推进钛白粉产业升级，氯化法钛白粉在2005 年就列为《产业结构调整指导目录（2005 年本）》的鼓励类项目。
钛白粉硫酸法与氯化法生产工艺比较1、硫酸法钛白生产工艺硫酸法钛白生产工艺的生产操作程序非常复杂，其基本化学反应包含有一系列的简单化学反应，如由铁精矿作为原料的酸解、水解和煅烧等。
硫酸法主要是以钛铁矿和硫酸为原料，用硫酸分解成TiOSO 4 溶液，过滤除去钛液中的不溶性杂质，然后通过真空结晶、固液分离除去FeSO 4?7H2O ，再经浓缩后热水解，制得偏钛酸，洗涤、漂白除去可溶性硫酸盐并滤干，经煅烧脱水脱硫转化为二氧化钛，经干磨后得到锐钛型产品或在煅烧时加入促进剂进行晶型转化得到未包膜金红石型初品或产品。
如生产较高档的金红石型产品，还须将初品浆化，经湿磨解聚分级，进行无机表面处理后洗去物料中的盐分，干燥后再进行超微粉碎和有机处理。
2、氯化法钛白生产工艺氯化法钛白工艺法于20 世纪40 至50 年代崛起，并得到迅速发展。
氯化法为减少“三废”对环境的污染而立足于富钛料（如电炉生产的高钛渣、天然金红石及用各种方法生产的人造金红石），就富钛料氯化工艺而言，又分为沸腾氯化和熔盐氯化两种。
氯化法钛白粉的安全隐患及防范措施
火灾和爆炸事故的风险
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静电火花：在某些生产环节， 静电积累可能引发火灾或爆炸
。
不当操作：不正确的操作或违 反安全规程可能导致火灾事故
。
设备故障：设备故障产生的火 花或其他因素也可能成为火灾
和爆炸的诱因。
以上安全隐患都需要在生产过 程中予以充分关注，并采取相 应的预防措施以确保生产安全
加强员工安全培训和意识教育
对员工进行定期的安全培训，提高员工对氯化法钛白粉生产过程中安全问题的认识 。
增强员工的安全意识，使员工能够自觉遵守安全操作规程，减少事故发生的可能性 。
通过案例分析、模拟演练等方式，使员工了解事故发生的原因和后果，提高员工的 安全防范能力。
定期进行安全检查和评估，确保安全生产
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疏散人员
火灾发生时，应立即通知附近人员疏散，确保人 员安全撤离火场。
报警求助
及时报警，向消防部门提供火灾的准确位置和情 况，以便消防人员迅速赶到现场进行救援。
伤亡人员的急救和处理
急救措施
对于受伤人员，应立即进行基本的急救处理，如止血、包扎、心 肺复苏等。
迅速送医
尽快将伤者送往医院接受治疗，确保伤者得到及时有效的医疗救助 。
人员安抚
对伤亡人员及其家属进行安抚和心理疏导，减轻他们的恐惧和焦虑 情绪。
05 氯化法钛白粉企业的安全 管理与监管
建立完善的安全管理制度和操作规程
制定氯化法钛白粉生产过程的 安全操作规程，明确各工序的 安全操作要求和注意事项。
建立应急预案，确保在事故发 生时能迅速、有效地进行应急 处理。
严格遵守国家和地方的安全生 产法规，确保企业安全生产符 合法规要求。
氯化法钛白粉的安全隐患及防范措施
03
安全防范措施
生产过程的安全防范措施
严格控制温度和压力
氯化法钛白粉生产过程中需要控制好反应温度和压力，防止设备 超温超压运行，确保生产安全。
规范操作流程
制定并执行严格的工艺操作流程，员工必须按照操作规程进行操作 ，严禁违章操作。
设备维护和检修
定期对生产设备进行维护和检修，确保设备正常运行，防止因设备 故障导致的安全事故。
特别是对于高毒、易燃易爆的化学品，应定期检查其数量和使用情况，
防止发生泄漏或爆炸事故。
使用过程中的应急处理措施
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佩戴防护用品
使用氯化法钛白粉时，操作人员需佩戴好防护眼 镜、手套和口罩等防护用品，以防止粉尘和有害 气体的侵害。
避免直接接触皮肤
氯化法钛白粉具有刺激性，应尽量避免与皮肤直 接接触。如不慎接触，应立即用清水冲洗干净， 并就医治疗。
氯化法钛白粉具有高遮盖力、高亮度、优良的化学稳定性和耐候性等特点，是涂 料、塑料、造纸、油墨等工业领域的重要原料。
氯化法钛白粉的用途
涂料
塑料
氯化法钛白粉在涂料中主要用作白色颜料 ，具有高遮盖力、耐候性等特点，可有效 提高涂料的性能和寿命。
造纸
氯化法钛白粉在塑料中可提高其遮盖力、 亮度、耐候性和化学稳定性，增加塑料制 品的美观度和使用寿命。
使用过程的安全防范措施
佩戴个人防护用品
使用氯化法钛白粉时，员工必须 佩戴个人防护用品，如防护服、 手套、口罩等，以防止对皮肤和
呼吸系统的危害。
避免直接接触皮肤
氯化法钛白粉对人体皮肤有刺激 作用，使用时应避免与皮肤直接 接触，如不慎接触应立即用清水
冲洗。
注意通风
在使用氯化法钛白粉的场所，应 注意保持良好的通风条件，以降 低空气中粉尘浓度，避免职业病
氯化法钛白粉表面处理研究
氯化法钛白粉表面处理研究摘要：钛白粉广泛应用于涂料、塑料、纸张等行业。
然而，钛白粉的表面性质对其应用性能有着重要影响。
本文以氯化法钛白粉为研究对象，详细介绍了氯化法生产钛白粉的无机表面处理工艺，并对影响氯化法生产钛白粉表面处理效果的主要因素进行分析。
关键词：钛白粉；氯化法；表面处理；影响因素在氯化法生产钛白粉的过程中，主要包括有氯化工序、氧化工序和表面后处理工序。
氯化工序是对原料进行氯化制得一种硅酸盐还原物，其中以高纯硅酸盐为原料。
氧化工序是将高纯硅与氧化镁进行熔融共沉淀得到二氧化钛；再加入稀土盐进行碱电解获得硫酸银；然后进一步加入磷酸溶液以生成磷酸三钙；最后经过高温锻烧得到氯化钛。
在应用氯化法时，技术人员需要严格控制生产过程，降低表面处理缺陷，以此提高钛白粉生产质量。
1、氯化法钛白粉表面处理概述钛白粉的制备方法主要包括硫酸法、氯化法、硫酸-氯化法等。
其中，氯化法是一种常用的制备方法，具有成本低、产量高等优点。
二氧化钛表面处理目的是改善二氧化钛的性能，使其更适用于各种应用领域。
通过多种表面处理方法，在二氧化钛的表面制备一种或几种无机化合物或有机化合物的包覆层。
在二氧化钛的表面处理中，对产品的最终性能起着直接决定作用的是包膜的种类、均匀性和致密性。
包膜的种类可以根据不同的应用需求选择，常见的包膜材料包括无机物如硅酸盐、氧化铝等。
通过以上这些包膜材料的应用，可以改变二氧化钛的表面性质，从而提高其耐候性、抗氧化性、抗紫外线性能等。
2、表面处理方法主要通过等电点理论和稳定理论来可以改善二氧化钛的性能。
等电点理论是指通过调节溶液的pH值，使二氧化钛表面带电荷中性，从而提高其稳定性和吸附性能。
稳定理论是指通过在二氧化钛表面形成稳定的化学键或物理吸附层，来改善其光催化、光电化学和抗菌性能。
对钛白粉进行表面处理按其特性可分为：一是无机表面处理，它是指使用无机化合物作为表面处理剂，如硅酸盐、磷酸盐等，通过湿法处理来改善钛白粉的表面性质。
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氯化法钛白粉无机表面处理及影响因素
钛白粉具有优异的光散射能力、高消色力和遮盖力等性能，但也存在着与生俱来的缺陷，其中最突出的是光化学活性，在有水分的情况下经日光照射（主要是近紫外光谱域），其晶格上的氧离子会失去两个电子变为氧原子,这种新生态氧具有极强的活性，造成涂膜中的有机物质氧化，使高分子有机物发生断链、降解，最终使涂膜粉化、失光、泛黄、变色，导致耐候性降低。
其次，无论是通过硫酸法的水解和煅烧工艺，还是氯化法气相氧化工艺生产出来的二氧化钛都存在着一些晶格缺陷，即肖特基缺陷，其粒子表面上存在着许多光活化点，在一些微量杂质如10 -6～10 -3的 F e、Cr、V等存在的情况下，会加速其光化学反应，从而引发自由基键反应而破坏涂膜等有机介质。
另外，二氧化钛本质上是亲水憎油性物质，表面带负电荷，在有机介质中的分散性很差，会使涂料产生浮色、发花、絮凝和沉淀，这就给它在漆料中的应用造成很大困难。
因此必须通过表面处理堵塞其光活化点，隔绝二氧化钛与光（U V）的直接接触，改善T iO 2粒子的表面化学性质，提高其应用性能。
1表面处理的作用
从光学效果来看，T iO 2的粒径应控制在0.2～0.3μm为最佳，在此粒径范围内颜料对可见光具有最大的散射力，可以获得最高的遮盖力、消色力和纯正的白度。
但是这样小的粒径具有很大的比表面积，更易发生光化学反应，使颜料的抗粉化性较差。
通过表面处理不仅解决了小粒径与抗粉化性的矛盾，而且发挥了小粒径卓越的光学性质和颜料性能优势。
就氯化法生产的钛白粉而言，从氧化工序得到的二氧化钛吸附有少量的Cl 2、T iCl 4、T iO Cl 2、AlCl 3等杂质，在与有机漆料混合后，会导致漆料高分子部分生成有色物质，致使白度下降，同时被涂覆的底板也会产生腐蚀作用，而通过表面处理可将杂质除去，这也是不经表面处理的氯化法二氧化钛粗品不能直接使用的原因之一。
近年来，开发高光泽、高耐候性、高分散性的优质多功能型钛白粉成为国内外二氧化钛工业发展的新趋向，而表面处理的基本目的就是提高二氧化钛颜料的耐候性、分散性和保色性，这正是任何
一种优异的颜料不可缺少的基本性能。
选用不同的表面处理剂，采
用不同的处理方法，可以生产出不同用途的二氧化钛产品。
因此表
面处理早已成为各国钛白行业中技术人员长期研究和探讨的主要
课题，成为新产品开发的主要手段。
2表面处理概述
所谓表面处理是指通过不同的表面处理剂和处理工艺，在二氧
化钛颜料粒子表面包覆一层或多层无机物或有机物的包膜层，以改
善二氧化钛固有的缺陷或改变其颗粒的表面性质，提高它的耐候性、分散性等应用性能。
二氧化钛的表面处理主要是通过等电点理论和
稳定理论，采用沉淀、吸附、离子交换、共价键和高分子接枝反应
对二氧化钛的表面进行改性，改性结果只涉及到表面电荷的变化、表面积变化，以弥补二氧化钛的光化学活性缺陷，提高二氧化钛的
耐候性、耐久性,提高它在各种介质中的湿润性和分散性。
但是表
面处理无法改变二氧化钛的晶型结构、粒度、粒度分布和颜色几种
特性（是由氧化工序所控制决定的）。
钛白粉的表面处理根据表面处理剂性质可以分为无机表面处
理和有机表面处理两种；根据表面处理工艺可分为湿法和干法两大
类型。
一般无机表面处理采用湿法，有机表面处理大多采用干法。
无机表面处理是通过沉淀和吸附，在二氧化钛粒子表面上包上
一层或多层无机水合氧化物，通常称为“包膜”。
通过包膜可以堵
塞晶格缺陷，遮蔽其表面的光活化点，使二氧化钛不直接与分散介
质中的有机物接触，起到屏蔽光催化的作用，还可以增强钛白粉耐
化学侵蚀的能力。
无机表面处理最主要的功能是提高其耐候性和化
学稳定性。
而有机表面处理是通过有机表面活性剂极性基团吸附或
键合在二氧化钛的粒子表面，依靠电斥力和空间位阻效应来提高二
氧化钛在各种分散介质中的湿润性、分散性和流变性。
但二者对于
二氧化钛颜料的作用又是相互关联的，实践证明无机表面处理和有
机表面处理共用效果会更佳。
现着重介绍目前工业上普遍采用的铝、硅、锆等几种无机金属
水合氧化物（或氢氧化物）的氯化法钛白无机表面处理。
3氯化法钛白无机表面处理工艺及原理
由氧化工序制得的二氧化钛粗品必须经过在水中制浆分散、研磨、分级操作后，才能进行无机包膜。
因为浆料中的二氧化钛以原
级粒子、聚集粒子、附聚粒子、絮凝粒子的形式存在，如果包膜前不进行分散研磨，就有可能是对聚集粒子或絮凝粒子的包膜，这种粒子团包膜物一经气流粉碎，包膜层被打碎，呈现的是一种残缺不全的包膜状态，而包膜最理想的状态是将包膜剂包在每一个原级粒子的表面，在包膜结束后，用气流粉碎机解聚时，保证每个粒子上都有完整的包膜层。
因此无机表面处理前一定要充分分散研磨，以达到表面处理的最终目的。
3.1分散
二氧化钛在水性介质中分散的好坏不仅影响包膜时的颗粒均
匀性，而且直接影响颜料粒子对光的散射性能，从而影响颜料的光学性质和性能。
首先，为了满足研磨工艺高浓度的需要，一般分散浆料浓度控制在500 g /L以上。
打浆分散用的水最好采用脱离子水（水中含有离子会使颗粒重新絮凝），水的电阻率应不低于20万Ω·ｃｍ。
其次，分散时要具有良好的搅拌强度，一般认为搅拌的线速度为186 m /min时效果比较好。
另外，为了解决高浓度分散性差的问题，一般分散时要用碱或其它分散剂来调整pH值，因为在碱性条件下，特别是当pH值为9～11时，二氧化钛在水中的分散性最好。
常用的无机分散剂有碱金属的盐类或氢氧化物，如氢氧化钠、硅酸钠、六偏磷酸钠、磷酸三钠等。
值得注意的是分散剂加入量过多有害，会使分散剂之间架桥而重新絮凝。
影响二氧化钛浆料分散效果的主要因素有二氧化钛的表面电荷、粒径大小、比表面积、表面自由能、pH值、表面吸附状态、亲介质性、二氧化钛与分散介质极性的平衡、分散介质的表面张力、浆料浓度、搅拌强度等。
利用静电斥力的作用和双电层理论来保持二氧化钛浆料的分散稳定性是一个常用的行之有效的办法。
3.2研磨（湿磨）
研磨（即湿磨）是无机表面处理前最有效的超微粉碎手段，其目的是将氧化反应物料打浆中形成的二氧化钛聚集体研磨成符合
工艺要求的粒度。
湿磨对浆料的浓度、温度、黏度、pH值、分散状态和装珠量都有一定的要求。
通常浆料浓度控制在600～1200g /L，浆料pH值为8～11。
氯化法钛白湿磨生产所采用的密闭立式砂磨机对其排料的温度也有严格的控制要求。
3.3分级
分级就是分离浆料中的粗细颗粒，将分离出来的大颗粒聚集体返回，重新研磨。
通过分级可以进一步获得具有一定粒度分布的二氧化钛分散体，粒度控制在0.2～0.3μm为最佳，并且围绕此粒度分布要狭窄。
同时通过分级还可以除去被磨碎的细砂等机械杂质。
在氯化法钛白表面处理工艺中采用湿法分级，主要设备是离心式分级器中的水力旋流器。
分级操作最关键的因素是浆料的分散程度。
如果分散不好，浆料呈絮凝状态，分级操作就很难进行。
3.4包膜
包膜是钛白粉后处理工序中最关键、最难控制的一步，故氯化法钛白生产的整个包膜过程是采用先进的计算机集散控制系统进
行操作的。
包膜工艺操作的关键是pH值等条件的控制。
通过对无机表面处理剂的添加量、添加顺序、包膜时的温度、pH值、速度、时间等的调整，可以改变二氧化钛包膜层的结构和疏松度，从而制得具有不同吸油量和遮盖力的颜料产品。
常有的无机表面处理剂有以下几种：
3.4.1氧化铝（Al 2 O 3）
氧化铝包膜可以单独进行（单铝包膜），也可以与SiO 2、T iO 2、ZrO 2等一起进行复合包膜。
铝包膜时一般先将铝包膜剂硫酸铝或偏铝酸钠配制成100～200 g /L的溶液，按T iO 2质量的 1.0%～5.0%（以Al 2 O 3计）加入到具有一定浓度要求、分散好的二氧化钛浆料中，用一定浓度的碱或酸在1～2h内缓慢而均匀地中和，使生成的氧化铝水合物沉淀到二氧化钛粒子表面，同时维持pH值在8～10，控制反应温度在50～80℃［1］。
一般中和反应速度快，则生成海绵状膜，所得产品的遮盖力高，但吸油量也高；若反应速度慢，反应时间在3h以上，则获得均匀致密的膜层，生成产品的耐候性高。