提高金红石型钛白粉煅烧物质量的工艺研究

% 煅烧产物质量影响因素分析
%( ! 白度影响因素 通常情况下，钛白颜料颗粒能对自然光中不同 波长的光波作同等程度的均匀反射， 因而呈现白色。 由于 "#$% 的折射率高于其它物质， 因此在各种白色颜 料中，钛白的颜色最白，即钛白亮度与色相二种光学 效果最好 &! ’ 。但是， 当钛白颜料颗粒对自然光中不同 波长的光波的散射系数 ) 值减小， 吸收系数 * 值增大 时，会发生选择性吸收，钛白就会在白色基调中带上 其它色调， 从而影响白度。造成 "#$% 对不同波长光波 发生选择性吸收从而影响钛白白度的重要因素有三 个：晶型的纯正和晶格完整程度；钛白杂质的种类和 数量； 颜料颗粒的形状、 粒度和粒度分布。 %( !( ! 晶型 金红石型 "#$% 在可见光谱的紫端有一个吸收
第I期
刘 皓， 康晓燕 P 提高金石型钛白粉煅烧物质量的工艺研究
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品的煅烧温度一般控制在 XJH Y JHHZ 范围内。当煅 烧量超过 ’V [7 \ ; 以上时，随着转窑转速的加快，煅 烧时间的缩短， 则需适当提高煅烧温度。
表 N ’V [Q \ ; 煅烧量时， 煅烧温度与白度、 消色力的统计数据表 温度 （ Z ） XXH 消色力 ’IH XX[ ’I[ XJH ’GH XJ[ ’XH JHH ’GH JH[ ’I[ J’H ’IH
白度 2 ] O JXV ’ JGV X 温度 （ Z ） XJH 消色力 ’IH 白度 2 ] O JGV J 温度 （ Z） JHH 消色力 ’[I 白度 2 ] O JGV I XJ[ ’I[
JGV [ JGV H JHH ’GH JHV [ ’GX JGV H J1H ’GX JIV X
JIV [ JIV 1 J[V X J’H ’IX J’[ ’I1 J1H ’[X J[V I JN[ ’[G
收稿日期： %--% 8 -9 8 !4 作者简介： 刘 皓（ ， 陕西吴堡县人， 西北大学化工系硕士研究生。 !53% 8 ）
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咸阳师范学院学报
第 *- 卷
更大。 粒径和粒度分布 !" #" ! $%&! 颗粒形状、 与对白度的影响一样，当颜料粒子粒径为 粒度分布范围窄时， 颗粒均匀圆滑， 得到最 ’" !!(， 大的散射能力，因而消色力的大小除了 $%&! 晶体本 身固有的折射率因素外，将很大程度取决于 $%&! 颗 粒特性。
) 金红石型产品煅烧生产实践
煅烧生产实践中，作者运用改善煅烧产Байду номын сангаас质量 的方法， 获得了高质量的钛白产品， 产品各项性能指 标均达到国内先进水平。
表 * 金红石型产品白度、 消色力质量统计数据表 指 标 平均值 合格率 欧洲单位 ） 白度 （ + ） 消色力 （ ,-" ’ *’’+ *.’ *’’+
制参数进行了摸索和优化， 取得了较好效果。 )" * 煅烧温度和煅烧时间的优化 煅烧参数的控制本质上是控制最优化的煅烧强 度， 使煅烧物得到均匀一致的最佳颗粒特性， 生产过 程控制的目的就是为了获得和保持最佳化的煅烧强 度。 煅烧过程中， 偏钛酸的进料量实际上只能保持一 定时期内相对稳定，由于生产线负荷变化及产量要 求， 过料量宏观上是一个不断变化的量， 在不同的进 料量情况下， 要使物料获得相同的煅烧强度， 需要在 一定范围内改变煅烧温度和时间，以获得最佳煅烧 效果。 这是因为， 物料需始终保持最适当的窑内厚薄 程度， 以保证均匀受热。料层太厚， 窑内物料内外受 热温差大， 晶型转化和粒子成长过程不均匀 （ 煅烧强 ） 度不均匀 ， 颗粒特性差， 影响质量； 另外容易造成干 燥区温度偏低， 煅烧物脱水， 脱硫不完全， 物料以团 块状或大颗粒通过高温区，不能充分完成晶型转化 和晶粒成长， 容易造成煅烧产物夹生。料层过薄， 容 易造成干燥区温度偏高， 煅烧物脱水脱硫充分， 物料 以粉末状态进入高温区，会发生烧结，煅烧物变硬， 也对质量不利。因此， 进料量增大时， 转窑转速也必 须相应增加， 以保证窑内物料的厚度一定。 煅烧时间的优化是为了保持窑内料层适宜的厚 度， 是通过优化与转窑进料量相应的转速来实现。 在以前生产实践中， 转窑在确定转速时按照填充 系数 " 为 ’" ’,0 取值， 煅烧量始终达不到 *" 1$ 2 3 以 窑内温度梯度分布极 上， 即超过 *" 1$ 2 3 煅烧量后， 差， 煅烧产物质量大幅度下降。在生产中， 我们逐步 感觉到转窑填充系数取值偏大， 相应窑内料层偏厚， 因而调整了填充系数 " 值， 将 " 值调整到 ’" ’.0 后， 窑内温度分布梯度有一定改善，但当煅烧产量超过 窑内温度分布状况下降， 煅烧产物质量 *" - $ 2 3 后， 明显降低。所以又一次调整 " 值至 ’" ’-0， 最终将煅 烧量提高到 *" .$ 2 3 的水平。 且窑内温度分布状况良 好， 煅烧物质量有所改善。 通过转窑填充系数 " 值的调整，作者调整了不 同煅烧量所对应的转窑转速，实现了煅烧时间的优 化， 取得了较好的效果。
的影响，对于 _ 型产品， (1 T 一般控制在 HV 1H Y HV 1^] 之间，‘1 T[ 一般控制在 HV ’1 Y HV ’X] 之间。 ‘1 T[ 含量的进一步增加还能改善产品白度和颗粒特 性， 但也不宜太大， 否则料性发粘， 对产品的后续处 理造成不利影响， 并可能影响最终产品的分散性。 过 低的 (1 T 含量使偏钛酸煅烧性能下降，尤其是在 总的来说， 偏 (1T 与 ‘1 T[ 含量同时降低时更为明显。 钛酸中的加盐量适宜和稳定，是控制煅烧稳定态重 要的环节， 对煅烧产品性能影响较为显著。
表 ^ ’V I Y’V GQ \; 煅烧量时， 煅烧温度与白度、 消色力的统计数据表
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表 [ ’V X Q \ ; 煅烧量时， 煅烧温度与白度、 消色力的统计数据表
! 引言
二氧化钛 （ "#$% ）俗称钛白粉，它不但物理化学 性质十分稳定， 而且具有优良的光学、 电学特征和卓 越的颜料性能， 是当前最佳的白色无机颜料， 广泛应 用于涂料、 油墨、 塑料、 橡胶、 造纸、 化纤、 搪瓷和建材 制品中 & ! ’ 。硫酸法钛白生产中， 二氧化钛是通过偏钛 酸高温煅烧获得的，煅烧过程主要是除去偏钛酸中 的水份和吸附的硫酸，同时使二氧化钛转变成所需 的晶型， 从而实现钛白的基本颜料性能。 评价钛白颜 料性能的指标有十多个， 包括纯度、 白度、 消色力 （ 遮 盖力） 、 筛余、 水萃电阻值等。 这些指标从不同侧面反 映了钛白的颜料性能， 对煅烧物而言， 白度和消色力 是两项最主要的质量指标，与煅烧过程的关系最密 切， 也是最能反映煅烧质量情况的指标。 本文所讨论 的煅烧产物质量主要是围绕白度和消色力进行的。
表 ! / 型产品煅烧量与转窑转速对应关系 煅烧量（ $ 2 3）*" ! *" # （ 分 2 转6 （ " 5 ’" ’.0）." # -" 1 （ " 5 ’" ’-0）-" 0 1" , *" ) *" 0 *" 1 *" - *" . 转速 4 " 5 ’" ’,0 6 ," # ." 0. -" , -" )) 1" ,. 1" 01 1" ! -" * 1" ) 1" 1- 1" !0 0" , 1" ’ 0" 1 0" 01
摘
要： 通过对金红石型钛白粉煅烧物质量影响因素的分析， 在煅烧实验数据分析基础上，
探讨了提高稳定态的途径与改善金红石型煅烧物质量的方法。 关键词： 煅烧强度； 质量； 钛白粉 中图分类号： $4!!( 4% 文献标识码： 6 文章编号： !--7—3/5!（ %--%） -4—--%3 8 -+ 限，使其正常带有轻微的黄色调，另外 "#$% 的晶格 应该完整，避免杂质离子进入晶格或高温煅烧晶格 脱氧， 使成品白度降低 & + ’ 。 %( !( % 有害杂质的种类和数量 煅烧物中的有害杂质不仅其氧化物本身具有 颜色，而且在煅烧时还能侵入 "#$% 晶格，造成晶格 变形， 使颜料对光的吸收系数增加。因此， 即使其含 量极小微也会影响 "#$% 的白度，含量增加时，可能 造成钛白明显带上其他色彩。 粒度和粒度分布 %( !( + 颗粒形状、 白度与颜料对光的吸收系数 * 和散射系数 ) 成 白度就越高。 对同 函数关系。 * , ) 值越小， ) 值越大， 一种颜料， 其 ) 值的大小取决于颜料颗粒的形状、 粒 &%’ 度和粒度分布 。理论上讲，粒径为可见光的半波 长， 即 -( % . -( +/!0 时， 对光的散射率较高， 但粒径 小的颜料颗粒能增强对短波光的反射，因而比粒径 大的颗粒反射更多的蓝光和绿光，从而使产品带有 较蓝相的色调， 给人的目视感觉更白。 粒径过大或过 小同样影响白度， 当粒径大于 -( +/!0 时， 颜料对它 的散射能力显著下降，白度变差；粒径小于 -( !!0 时， 则发生光的衍射， 白度也降 "#$% 晶体变的透明， 低。因此， 粒度分布范围窄 "#$% 平均粒径为 -( %!0， 时， 粒子均匀圆滑， 白度最佳。 %( % 消色力影响因素 "#$% 主要是应用其光散射力。消色力是表征 "#$% 在基料中散射可见光能力的指标，消色力最主 要的影响因素有： %( %( ! 晶型 金红石型 "#$% 在白色颜料中具有更高的折射 率，比锐钛型 "#$% 折射率高约 +-1 ，因而消色力也