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【背景及概述】[3]
鈦白粉學(xué)名為二氧化鈦 ( TiO2 ) ,為白色粉末,加熱時(shí)略帶微黃色。鈦白粉是一種白色無機(jī)顏料,具有無毒、極佳的不透明性、白度和光亮度等特點(diǎn),被認(rèn)為是目前世界上性能最好、最重要的一種白色顏料,鈦白粉占全部白色顏料使用量的 80% 以上,在整個(gè)鈦工業(yè)中,制取鈦白粉耗用的金紅石和鈦鐵礦占耗用總量的90%,制取金屬鈦(海綿鈦)耗用的含鈦物料僅占10%左右。1908年法國(guó)A.J.羅西首先在實(shí)驗(yàn)室制得。1916年挪威鈦公司建成世界第1座鈦白粉廠,年產(chǎn)1000t。鈦白粉系以鈦礦為原料,采用硫酸法和氯化法2種方法生產(chǎn)。1999年美國(guó)生產(chǎn)鈦白粉149.3萬t。中國(guó)于20世紀(jì)50年代生產(chǎn)鈦白粉,1999年產(chǎn)量13.97萬t,2000年為17.70萬t。用途分配:涂料60%,塑料和橡膠15%~17%,造紙13%~15%,電焊條藥劑、陶瓷等10%~12%。鈦白粉的折射率和穩(wěn)定性高,遮蓋性能和光澤好,是優(yōu)質(zhì)的白色顏料。因此,被大量用于油漆、造紙、塑料、橡膠、化纖、搪瓷等工業(yè)。商品鈦白粉一般分為2個(gè)級(jí)別:高檔金紅石級(jí)鈦白粉和低檔銳鈦級(jí)鈦白粉。在國(guó)際市場(chǎng)上,前者的價(jià)格約比后者高50%~80%。
【物理化學(xué)性質(zhì)】[4]
鈦白粉的性能是由于其本征物性決定的,即高折射率和幾乎不吸收可見光的性質(zhì)。鈦白粉光學(xué)性能主要取決于其對(duì)可見光的散射及吸收的程度。光的散射主要決定于粒子粒徑及其分布、粒形,由于純的金紅石型二氧化鈦在可見光范圍內(nèi)的光吸收較小,在實(shí)際生產(chǎn)中,光吸收主要取決于鈦白粉中的有色雜質(zhì)含量。 如果有色元素(比如鐵) 含量控制在較窄的范圍,鈦白粉的光學(xué)性能將由光散射大小決定。散射效率越高,其光學(xué)性能如消色力、遮蓋力、白度等越好。因此,鈦白粉粒子需要在合適的粒徑下才能更好地展現(xiàn)出其優(yōu)異的光學(xué)性能,過小或者過大的粒子都將影響其顏料性能及應(yīng)用性能。粒徑對(duì)鈦白粉性能具有重要影響,但文獻(xiàn)報(bào)道大多停留在理論分析層面,關(guān)于粒徑對(duì)鈦白粉光學(xué)性能影響的試驗(yàn)研究較少。通過選取不同粒徑鈦白粉,使用掃描電鏡較為準(zhǔn)確地測(cè)量了粒子粒徑大小,進(jìn)一步研究粒徑對(duì)鈦白粉顏料性能及遮蓋力的影響,為工業(yè)生產(chǎn)中提高鈦白粉質(zhì)量提供指導(dǎo)方向。
粒子粒徑對(duì)金紅石鈦白粉光學(xué)性能具有重要影響。在210~260 nm 范圍內(nèi),消色力隨粒徑增大而增大,增長(zhǎng)速率逐漸趨于平緩,藍(lán)相值逐漸減小,減小速率呈現(xiàn)先慢后快的規(guī)律。亮度逐步增大,如下圖所示,粒徑達(dá)到250nm后,亮度基本不變。油墨樣品遮蓋力隨鈦白粉粒徑增大而逐漸變大,增長(zhǎng)速率由快變慢。對(duì)于金紅石型鈦白粉,250~260 nm 為較佳粒度范圍,消色力可達(dá)2100雷諾數(shù)以上,藍(lán)相值在3.5~3.8,亮度大于95.9,遮蓋力大于78.9%。
【應(yīng)用及市場(chǎng)】[1][2]
鈦白粉由于其遮蓋力高、白度和亮度好而且無毒的特點(diǎn),被認(rèn)為是世界上最好的白色顏料,廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、油墨、化纖、橡膠等工業(yè)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)顯示,2017上半年金紅石型鈦白粉價(jià)格從1月初的15970元/t 上漲到 6 月末的19390元 /t(均含稅) ,漲幅為21.42% ;部分公司產(chǎn)品價(jià)格漲幅遠(yuǎn)高于這一水平。受到價(jià)格持續(xù)上漲帶動(dòng),近期公布的業(yè)績(jī)報(bào)告顯示: 我國(guó)各主要鈦白粉企業(yè)上半年盈利豐厚。中核華原鈦白股份有限公司利潤(rùn)增長(zhǎng) 21 倍,安徽安納達(dá)鈦業(yè)股份有限公司利潤(rùn)增長(zhǎng)近19 倍,龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司利潤(rùn)增長(zhǎng) 18 倍左右,金浦鈦業(yè)股份有限公司凈利潤(rùn)增長(zhǎng)近 2 倍。
據(jù)統(tǒng)計(jì),2017年全國(guó)41 家能維持正常生產(chǎn)的全流程型鈦白粉企業(yè)的綜合產(chǎn)量為 2,869,539噸,同比增長(zhǎng)10. 49% 。其中,金紅石型鈦白粉產(chǎn)量2,276,426 噸,占鈦白粉總產(chǎn)量的79.33% ;銳鈦型鈦白粉產(chǎn)量443,272噸,占總產(chǎn)量的 15. 45% ;非顏料類鈦白粉產(chǎn)量為149,841噸,占總產(chǎn)量的 5. 22%。2017 年,全國(guó)41家全流程型鈦白粉企業(yè)中,產(chǎn)量比上年增加的有 30 家,占企業(yè)總數(shù)的 73. 17% ,2016年占比為 79. 50% ;9 家企業(yè)的產(chǎn)量同比下降,占比為22. 00% 。企業(yè)產(chǎn)量下降的原因主要與環(huán)保有關(guān)。2017年,全國(guó)鈦白粉產(chǎn)量達(dá)到 10 萬噸級(jí)以上的企業(yè)共 10 家,其合計(jì)產(chǎn)量為 186萬噸,占全國(guó)總量64. 8% 。這 10 家企業(yè)分別是: 龍蟒佰利聯(lián)、中核鈦白、攀鋼釩鈦、中國(guó)藍(lán)星化工、金浦鈦業(yè)、山東東佳、山東金海、山東道恩、廣西金茂和寧波新福。2017年全國(guó)5 家采用氯化法生產(chǎn)鈦白粉的企業(yè)(龍蟒佰利聯(lián)、錦州鈦業(yè)、云南新立、漯河興茂、攀鋼釩鈦)合計(jì)產(chǎn)量為167,500噸,比上年增加 62,128噸,增幅為58. 96% 。2017年,氯化法生產(chǎn)鈦白粉的產(chǎn)量占全國(guó)鈦白粉總產(chǎn)量的5. 83% ,占比提升。
【主要參考資料】
[1].我國(guó)主要鈦白粉企業(yè)上半年盈利豐厚[J].氯堿工業(yè),2017,53(09):46.
[2]姚文靜.2017年全國(guó)鈦白粉總產(chǎn)量創(chuàng)新高[J].中國(guó)鈦業(yè),2018(01):15.
[3]姜亞玲,張?zhí)K,楊鋼.金紅石型鈦白粉后處理工藝技術(shù)進(jìn)展[J].云南冶金,2013,42(01):52-54+61.
[4]劉勇,羅志強(qiáng),劉嬋.粒徑對(duì)鈦白粉光學(xué)性能的影響[J].鋼鐵釩鈦,2018,39(03):17-20.