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如何提高鈦白粉的白度?
2019年05月07日    閱讀量:34220    新聞來源: 粉體網  |  投稿

在鈦白粉的各項指標中,白度是比較重要的指標之一,由于鈦白粉的白度較高,因此被稱為“白色之王”,但是鈦白粉的白度并非定值,而是根據生產方法和工藝參數改變的,當然白度是越高越好。那么,鈦白粉的白度是什么?有哪些影響因素?如何提高鈦白粉的白度?粉體網小編在梳理了已有的研究資料之后作出以下整理。

01

白度的定義


白是具有光反射比高和色飽和度低的特殊顏色屬性,是基于目視感知而判斷反射物體所能顯白的程度涂料在線coatingol.com。白色位于色空間中相當狹窄的范圍內,它們與其他顏色一樣,可以用三維量(即光反射比Y、純度C、主波長λ)來表示,但人們卻習慣將不同白度物體按一維量白度(W)排序來定量評價其白色程度,而把理想白色(如高純度硫酸鋇,其白度值為100%)作為參比標準。無論是目視評定白度,還是用儀器評定白度,都必須建立在公認的“標準”基礎上。所以,所謂白度是指距離理想白色的程度。


02

白度的測量


白度的計算和測量方法有多種,因此在對比白度時需要說明用的何種計算方法,因為不同的計算方法得到的白度值有較大不同。在市面上有很多用于測量白度的儀器,不同儀器的測量原理可能存在差異,致使同種樣品使用不同儀器測量時結果有所不同。目前用于測量白度的儀器因它們的光源型號和視角角度有所不同,不同的測試條件對白度的影響較大,因此,測試方法的選擇對白度數據有相當大的影響。


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03

白度的影響因素


(1)雜質。
在鈦白粉工藝中,尤其是硫酸法鈦白粉工藝,大部分的作業是為了除去產品中的雜質,因為雜質嚴重影響鈦白粉的應用性能,特別是白度。不同生產廠,使用產地不同的原料,鈦白粉內所含雜質的種類和數量相差很大。這些雜質除極少部分來自于設備的腐蝕和磨損外,主要來自于現階段國內各硫酸法鈦白粉生產廠廣泛使用的含鈦原料——鈦鐵礦。這些雜質本身就帶有顏色,在白色的鈦白粉中極易顯色。同氯化法鈦白粉相比,硫酸法鈦白粉純度差,雜質含量高。
(2)二氧化鈦的晶型。
金紅石晶型的二氧化鈦較銳鈦型更易吸收短波光,如果在銳鈦型鈦白粉中混有過多金紅石晶體,鈦白粉對光的吸收系數K值就會增大,成品的白度和光澤度就會變差,而且金紅石晶型對雜質更為敏感,當有害雜質達到一定含量,混有金紅石晶體的銳鈦型鈦白粉還會產生光敏變色現象。因此,對銳鈦型鈦白粉而言,晶型越純白度就越好。
(3)粒徑和粒度分布。
粒徑和粒度分布是影響鈦白粉白度的主要因素,它主要是通過鈦白粉顆粒對光的反射、散射等現象影響的。根據已有的測量數據得知,在一定的粒度范圍內,鈦白粉的粒徑越小,白度值越高,這主要是由于鈦白粉粒徑越小,表面積增大,光的反射、漫反射增強。但當粒徑小于0.1微米時則發生光的衍射,二氧化鈦晶體變得透明,同樣影響白度。因此在成品鈦白粉中要盡量減少粒徑大于0.35微米以及粒徑小于0.1微米的顆粒。

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平均粒徑與白度的關系

來源:鈦白粉白度的分類及其影響因素(郭會良等)


(4)顆粒形狀。
顆粒形狀是指鈦白粉顆粒的存在狀態,可分為球狀、桿狀和層狀。據已有的測量數據表明,層狀鈦白粉的白度略低,球狀和桿狀的白度非常接近,因此,鈦白粉顆粒形狀雖然可以略微影響白度,但不是主要因素。

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鈦白粉顆粒電鏡照片

來源:鈦白粉白度的分類及其影響因素(郭會良等)


(5)鈦含量。
鈦含量指鈦白粉中二氧化鈦的總含量,對于顏料級鈦白粉中二氧化鈦的含量一般在90%以上,具體在92%~98%,其他物質主要為包膜劑與少量雜質。據已有的測量數據表明,隨著二氧化鈦含量的升高,白度值也升高。

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二氧化鈦含量與白度的關系

來源:鈦白粉白度的分類及其影響因素(郭會良等)


(6)各種助劑。
在生產中,往往會使用到很多助劑,例如助濾劑、潤滑劑等,這些助劑其中可能含有長碳鏈的有機化合物,高溫下會炭化,使鈦白粉色相變得黯淡,甚至帶有明顯紅棕色。
(7)表面處理。
為提高鈦白粉性能,許多廠家對鈦白初品進行了表面處理,即包膜。包膜劑的選擇和包膜順序及時間等都對鈦白粉的白度有一定影響。在濕法包膜中,體系的粘度對包膜效果影響較大,粘度過大不利于包膜劑的分散,鈦白粉白度則降低。


04

提高白度的方法


據生產經驗分析,當鈦白粉的白度升高時,其遮蓋力、消色力指標也會相應升高,因此,要達到同等的效果使用的鈦白粉量就少,成本就會降低。關于生產中提高白度的方法目前主要有以下幾點。


(1)優選礦源。
原料是生產的第一步,只有合格的原料才能生產合格的產品,鈦白粉對于雜質的含量極為敏感,有時要精確到1×10-6,因此,選擇好的礦源是重中之重。鐵、錳、釩鈮是比較重要的雜質,其含量需要進行嚴格的測試并精確控制。
(2)配齊設備和工序。
有部分鈦白粉廠,為了節省投資因陋就簡,省去一些工序,結果使大量雜質進入鈦白粉中,嚴重影響了產品的白度。
(3)控制鈦液的質量。
鈦液的各項指標如果不合格,會對下一個環節水解造成不良影響,從而使二氧化鈦粒子的大小、形狀和粒度分布不合適,粒子晶格有一定缺陷,從而導致產品白度降低。應嚴格控制鈦液的制備和鈦液的凈化,不能將超標的鈦液提供給下一工序。
(4)水解工藝優化。
水解是硫酸法鈦白粉生產過程中重要的工藝,也是影響鈦白粉白度的重要因素。通常加壓水解產物的均勻性較差,洗滌速度慢,成品白度差,而常壓水解可以克服這一缺點,使顆粒形狀均勻,白度上升。
(5)水洗工序的優化。
水洗是除去溶液中Fe2+的關鍵環節,如果不及時除去,會被氧化成Fe3+,無論是亞鐵還是三價鐵,都會使鈦白粉白度降低。應加強監控,保證洗水pH≤1.5,摩爾洗滌真空度≥0.06Mpa。
(6)煅燒條件。
煅燒是脫水、脫硫、晶型轉化、晶型成長的過程,與成品的白度有直接關系,切勿欠燒或過燒。一般在回轉窯前方設置燃燒室,防止高溫火焰直接接觸物料,并控制溫度、轉速和煅燒時間,根據經驗控制各項參數。
(7)砂磨條件。
砂磨是后處理階段的第一個作業,其任務是將物料打碎,用于后期的包膜處理。當物料過粗時,包膜不均勻,過細會導致成品遮蓋力下降,并浪費研磨資源,因此,一般控制平均粒徑在0.3~0.6μm。
(8)包膜過程。
包膜方式、包膜量、包膜的均勻程度等都可以影響產品的白度,通常情況下,包磷、鋁、鋯會使白度有升高的趨勢,而包硅則會使白度不變甚至下降,而當包膜不均勻時也會嚴重影響成品的白度。
(9)氣粉操作條件。
氣流粉碎利用的是物料的自磨作用,用中壓蒸汽對二氧化鈦粒子進行剪切,使物料與物料、物料與內壁之間產生強碰撞而達到細碎的目的,使二氧化鈦顆粒達到成品粒度要求的范圍。經過氣流粉碎,鈦白粉粒徑降低,粒度分布情況得到改善。根據經驗一般將成品粒徑粉碎到0.2~0.35μm。在操作中主要控制蒸汽壓力和進料速度,如果成品粒徑較大,可通過增大蒸汽壓力、提高進料速度來調節。


小結

要提高產品鈦白粉的白度,從理論上主要控制二氧化鈦粒子的大小、形狀和粒度分布、雜質的種類和含量,結合實際生產情況,現場主要控制鈦液的指標、水解操作、煅燒操作等,使成品鈦白粉粒徑在0.2μm左右,形狀圓滑均勻,粒度分布帶狹窄,產品雜質種類和含量都降到最低,以提高成品鈦白粉白度。


標簽:原材料鈦白粉技術中心
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