第10章-攀枝花学院材料科学实验教学中心.ppt

* 钒钛材料 Titanium Vanadium Materials 授课对象:2009材料科学与工程专业 教师: 邹建新 教授 电话 2012年09月 上次课内容回顾 第六章 钛白生产（硫酸法钛白生产中偏钛酸的煅烧与后处理 ） 第八节 盐处理 （1）偏钛酸的盐处理概述 （2）锐钛型颜料钛白的盐处理 （3）金红石型钛白的盐处理 第九节 偏钛酸的煅烧 （1）回转窑及煅烧过程概述 （2）偏钛酸燃烧的物理化学变化 （3）煅烧条件对颜料性能的影响 （4）二氧化钛的粉碎 （5）煅烧岗位操作规程 第十节 钛白后处理 （1）后处理概述 （2）后处理工艺流程 （3）主要原辅材料 （4）主要仪器与设备 （5）表面处理原理 本次课内容提要 第六章 钛白生产（复合钛白 ） 第十一节 复合钛白概述 第十二节 国内外复合钛白生产方法介绍 第十三节 碳化法生产复合钛白工艺与设备 第十四节 碳化法生产复合钛白的原理 第十五节 复合钛白产品性能与技术经济评价 第十一节 复合钛白概述 钛白粉是迄今为止性能最好的白色颜料，是国民经济中重要的白色颜料，广泛应用于建筑涂料、塑料、造纸、油墨等领域，其消费量与GDP呈现正比例关系。 但是，由于钛白粉的生产成本较其它白色颜料高，成本差额幅度大，以及近年来钛矿资源的日益紧缺，使得钛白粉的广泛应用受到限制。因此，如何降低钛白粉生产成本成了目前急需研究的重要课题。 钛白粒子的颜料性能通过光学性能体现，光学性能主要取决于TiO2粒子的表面性质，因此，TiO2粒子内核对光学性能几乎没有贡献。如果能使用一种廉价易得的白色材料取代TiO2粒子内核，则钛白单位成本将大大降低。 复合钛白正是通过采用廉价的无机非金属矿物作为内核，在其表面包覆一层TiO2粒子而制得。目前各国都在研究和探索复合钛白（或称钛白粉的代用品），以降低其成本。美国、英国、德国、日本等工业发达国家的科学工作者，从上世纪七十年代就开始从事钛白粉代用品的研究和探索工作, 并取得了较大的经济效益。近年来先后开发了以云母、高岭土、滑石、硅灰石、碳酸钙等为核心的复合钛白粉，分别用于化妆品、涂料和造纸等行业。目前，我国复合钛白粉的研究开发还处于初级阶段，产品性能不佳，一般只能代替钛白粉的 10%～30%，其主要原因是产品的遮盖力等性能太低。 图 复合钛白粉 第十二节 国内外复合钛白生产方法介绍 目前国内外复合钛白的生产方法归纳起来有：物理法、化学法和化学物理综合法三种，各种方法具体又可分为多种，由于原理的不同，生产出的复合钛白在质量和成本上有很大差异。 1、简单机械混合法 这种方法是将TiO2简单地黏糊在非金属矿微粒表层，这种无序混合性二氧化钛复合颜料，因TiO2包覆较差，故复合制品只能在一定范围内简单模拟钛白粉的部分性质，使用过程中TiO2和机体很容易剥离，不能满足涂料等大宗用户的要求，如日本制成的SiO2 复合钛白颜料主要用于合成纤维制品,英国和法国的滑石基复合钛白仅部分用于造纸行业。在中国, 将部分煅烧高岭土与钛白粉混合的产品一般只用于涂料。而且该复合制品只能以较低比例替代钛白加以应用，其降低产品成本的效果十分有限。在正常渠道的生产、消费市场应用很少。 2、强力机械研磨法 作为一种物理法，该技术的代表是俄罗斯高效工艺材料研究院（原苏联国家建委建材中心），该技术实际上是在上述“简单机械混合法”基础上进行了改进，使用高强度机械研磨方法，使两种物质活化后黏结在一起。该公司开发的这项技术以无机内核材料碳酸钙、高岭土等外包钛白的方法生产包核钛白。生产中采用离心振动磨等相关设备和工艺 ,使内核与钛白之间产生分子间力（范德华力、氢键力和静电引力等),从而相互吸附成为包核钛白。该法的优点是:生产效率高、工艺流程短、节约原材料和能源、没有环境污染。我国桂林攀宝化工建材有限公司数年前就引进了该项技术。 该法生产包核钛白的弊端在于：由于工艺和设备的原因 ,生产过程中钛白与内核之间相互吸附是不完全的 ,核与钛白之间的相互吸附不可能达到 100%,而是呈概率分布 ,因此只具有统计学上的意义。所以生产出的复合钛白质量极不稳定 ,难以被市场和客户接受。 由于钛白对内核的包覆仅是物理吸附 ,其分子间的作用力和静电力较弱 ,钛白容易从内核的表面脱落。包核钛白在介质中不能承受高剪切力和强挤出力 ,从而使复合钛白应用性