淺析鈦白粉生產(chǎn)中影響三洗效果的主要因素

羅田梅

摘 要：在鈦白粉生產(chǎn)過(guò)程中，表面處理即包膜后的二氧化鈦漿料會(huì)引入大量的雜質(zhì)離子，這些雜質(zhì)離子的存在會(huì)嚴(yán)重影響鈦白粉的應(yīng)用性能，所以必須通過(guò)“三洗”將這些雜質(zhì)離子除去。文章主要對(duì)影響“三洗”效果的因素進(jìn)行了分析，以便指導(dǎo)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：鈦白粉；二氧化鈦漿料；三洗；影響因素

1 三洗

鈦白粉是一種遮蓋力最強(qiáng)的白色顏料，有優(yōu)良的光學(xué)和某些顏料特性，但直接使用未經(jīng)后處理的鈦白顆粒將存在諸多缺陷。如：分散性差，制成的漆膜不耐用等。為了克服這些缺點(diǎn)，需要對(duì)鈦白顆粒進(jìn)行表面處理從而改善它的性能，如消色力、遮蓋力、不透明度和化學(xué)穩(wěn)定性等。[1]鈦白粉的后處理是由一個(gè)完整的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它主要包括了表面處理、脫水洗滌、物料干燥、氣流粉碎等工序。所謂的“三洗”即脫水洗滌工序，即要在過(guò)濾的同時(shí)回收固體和液體，也要對(duì)二氧化鈦濾餅進(jìn)行充分洗滌。

包膜后的二氧化鈦漿料中存在大量的可溶性鹽類(lèi)雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在會(huì)嚴(yán)重影響鈦白粉的光學(xué)性質(zhì)、顏料性能及應(yīng)用性能，所以必須通過(guò)“三洗”將這些雜質(zhì)除去。三洗利用了鈦白粉的水不溶性和雜質(zhì)的可溶性，將二氧化鈦漿料進(jìn)行過(guò)濾，洗滌。由于二氧化鈦漿料中的雜質(zhì)離子濃度較高，根據(jù)傳質(zhì)理論可知，濃度差是雜質(zhì)離子從鈦白漿料中轉(zhuǎn)移到水中的推動(dòng)力。因此，不停的供水即可達(dá)到除去可溶性雜質(zhì)的目的，但從生產(chǎn)成本上考慮，只要濾餅中的雜質(zhì)含量不影響產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到洗滌工序要求即可。

2 影響三洗效果的主要因素

文章主要以洗滌后濾餅中雜質(zhì)含量的多少和生產(chǎn)成本的高低來(lái)評(píng)判洗滌效果的好壞。影響包膜后二氧化鈦漿料洗滌效果的因素很多，根據(jù)生產(chǎn)總結(jié)，主要有以下幾種。

2.1 二氧化鈦漿料的質(zhì)量

影響三洗效果最主要的因素就是二氧化鈦漿料的質(zhì)量，漿料本身的質(zhì)量越好洗滌效果越好。由于氯化法生產(chǎn)的的鈦白粉粒度分布均勻，粒徑分布較窄，因此氯化法生產(chǎn)的鈦白粉質(zhì)量普遍比硫酸法生產(chǎn)的鈦白粉好。相對(duì)于硫酸法鈦白，氯化法鈦白的三洗周期更短，洗滌效果更好，耗水量更低。另外，若在包膜過(guò)程中出現(xiàn)異常情況形成包漿料，將對(duì)洗滌效果產(chǎn)生重大影響，此時(shí)鈦白漿料中的大部分雜將無(wú)法被洗出，所以控制二氧化鈦漿料的質(zhì)量對(duì)洗滌效果尤為重要。

2.2 洗水的質(zhì)量

三洗是為了洗掉二氧化鈦漿料中的硫酸根或氯離子等離子，如果水質(zhì)本身就含有大量的雜質(zhì)離子將會(huì)加大洗水用量并且延長(zhǎng)洗滌時(shí)間，嚴(yán)重影響洗滌效果且增加生產(chǎn)成本。因此，三洗對(duì)水質(zhì)要求很高，電阻率需大于100000Ω·cm。

2.3 洗水的溫度

由于可溶性鹽在水中的溶解度與溫度有關(guān)，因此在三洗過(guò)程中，洗水的溫度對(duì)洗滌效果有重要的影響。實(shí)際生產(chǎn)中，在一定范圍內(nèi)洗水溫度越高濾餅中雜質(zhì)含量越少，洗滌水用量也越少。

雖然提高洗滌水的水溫，雜質(zhì)在漿料中的溶解度將更大，但若提高水溫將增加能耗和生產(chǎn)成本，加之設(shè)備對(duì)溫度的承受能力有限。綜合考慮，洗滌水溫度控制在60～70℃較為理想。在實(shí)際生產(chǎn)中，一些廠(chǎng)家將氣粉冷凝水回用到此處，不僅對(duì)洗滌后產(chǎn)品質(zhì)量未產(chǎn)生影響還降低了生產(chǎn)成本。

2.4 進(jìn)料時(shí)間和進(jìn)料壓力的控制

三洗的過(guò)濾其實(shí)是一個(gè)濾餅過(guò)濾的過(guò)程，因此濾餅的厚度和均勻度將影響三洗的最終洗滌效果。在一定體積內(nèi)，濾餅若較薄，則達(dá)不到產(chǎn)能要求；反之，若濾餅較厚，則顆粒間的縫隙就會(huì)越小，有效過(guò)濾面積也會(huì)隨之減小。[2]若濾餅均勻度不好，洗滌水將從阻力較小的地方直接流走，從而造成洗滌水短路，達(dá)不到洗滌的目的。在生產(chǎn)中一般通過(guò)控制進(jìn)料時(shí)間和進(jìn)料壓力來(lái)控制濾餅的厚度和均勻度從而保證洗滌效果。一般情況下應(yīng)選擇大流量，低揚(yáng)程進(jìn)料泵。濾餅厚度保持在30～35mm左右為宜。

2.5 洗滌設(shè)備

目前，國(guó)內(nèi)三洗工序中常用的設(shè)備主要有真空葉濾機(jī)和隔膜壓濾機(jī)。采用不同的洗滌設(shè)備，洗滌方式和操作過(guò)程的不同則洗滌效果不同。真空葉濾機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但排液系統(tǒng)較為復(fù)雜，排液系統(tǒng)性能的好壞直接影響洗滌過(guò)程的平穩(wěn)性和濾液回收的效果。相對(duì)于隔膜壓濾機(jī)而言，由于真空葉濾機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、產(chǎn)能大、造價(jià)低、易于維護(hù)，對(duì)濾餅洗滌較充分等優(yōu)點(diǎn)，以往在國(guó)內(nèi)外鈦白行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。隨著企業(yè)對(duì)節(jié)能減排，降本增效的要求越來(lái)越高，真空葉濾機(jī)由于耗水量較大，勞動(dòng)強(qiáng)度高、不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作且占地面積較大，一次性投資費(fèi)用較高等缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)新建鈦白項(xiàng)目中逐漸被隔膜壓濾機(jī)所替代。在隔膜壓濾洗滌過(guò)程中，洗滌方式有中心洗滌、側(cè)洗、對(duì)角洗滌等。采用不同的洗滌方式，洗滌效果不同。鈦白生產(chǎn)中，一般不采用單一的洗滌方式，常采用先中心洗滌再對(duì)角洗滌或先中心洗滌再側(cè)洗。通過(guò)對(duì)比，在洗滌時(shí)間相同的條件下，前者比后者用水量低，濾餅中雜質(zhì)含量更少，效果更好。

2.6 濾布

在三洗過(guò)濾的過(guò)程中，濾布將對(duì)過(guò)濾效果產(chǎn)生直接影響。其選型選材及操作應(yīng)注意以下方面：

選擇適合鈦白漿料過(guò)濾的濾布。選擇濾布時(shí)不僅要對(duì)濾布的種類(lèi)、大小、材質(zhì)、目數(shù)等常規(guī)參數(shù)進(jìn)行考慮，還要注意濾布的編織、耐溫性、延展性等性質(zhì)。在鈦白行業(yè)中一般選擇復(fù)合型材質(zhì)的濾布效果較好。

濾布的放置也會(huì)影響過(guò)濾效果。濾布需平整自然的放置于濾板之間，不能起褶皺和拉得過(guò)緊。

濾布的清洗和再生也是不可忽視的環(huán)節(jié)。在鈦白粉生產(chǎn)中，一般使用低濃度的氫氟酸對(duì)三洗過(guò)后的濾布進(jìn)行浸泡，待表面固體顆粒軟化后再用除鹽水進(jìn)行沖洗。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，影響二氧化鈦漿料洗滌效果的因素并不是單一的，除二氧化鈦漿料本身質(zhì)量和洗滌水質(zhì)量、溫度以及濾餅厚度和均勻度等主要因素的影響外，洗滌設(shè)備、洗滌方式、操作過(guò)程以及濾布的選擇都會(huì)對(duì)三洗效果產(chǎn)生重要影響，只有清楚各種因素之間的相互聯(lián)系，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)才能實(shí)現(xiàn)低成本，高產(chǎn)出。

參考文獻(xiàn)

[1]陳朝華，劉長(zhǎng)河.鈦白粉生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]陳敏恒.化工原理（上冊(cè)）第三版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.