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一、钛白粉简介

      钛白粉学名为二氧化钛,它的CAS登录号:13463-67-7,EINEC登录号:236-675-5,英文名称为Titanium Dioxide,分子式为TiO2,相对分子质量79.90。也称钛白。二氧化钛自然存在于钛矿和金红石等钛矿石中。其分子结构使之具有高亮度和遮盖性,但必须经过化学提纯。国内知名的钛白粉生产厂家,上海颜钛实业有限公司采用的硫酸法工艺,是目前全球使用最为广泛的技术。钛白粉是目前世界上性能最好的一种白色颜料,属于惰性颜料。钛白粉主要应用在涂料、塑料、造纸、油墨、管材、化妆品、橡胶等个个领域。

      中文别名:C.I.颜料白6; 钛白粉(纳米级);二氧化钛;氧化钛(IV);钛白;钛酸杆;钛糖;钛酐; 二氧化钛(IV);金红石;锐钛矿;钛白颜料0-520

      英文别名:Pigment white 6; Titanium oxide; C.I. Pigment White 6; C.I. Pigment White 6; Titan White

      旧的CAS登录号:100292-32-8; 101239-53-6; 116788-85-3; 12000-59-8; 12701-76-7; 12767-65-6; 12789-63-8;1309-63-3


基本性质:

      熔点:1840 ℃
      沸点:2900 ℃
      密度:4.26 g/cm3
      折射率:2.61
      闪点:2500-3000 ℃
      外观与性状:白色粉末
      溶解性:不溶于水、稀无机酸、有机溶剂、油,微溶于碱,溶于浓硫酸。


成分结构:

      有金红石型(Rutile R型)和锐钛型(Anatase A型)二种结构。

      金红石型(R型):金红石晶体结构致密,比较稳定,光学活性小,因而较好的耐候性,耐水性和不易变黄的特点,同时有较高的遮盖力,消色力但白度稍差。

      锐钛型(A型): A型钛白粉耐光性差,不耐风化,但白度较好。近年来发现纳米级超微细二氧化钛(通常为10~50 nm)具有半导体性质,并且具有高稳定性、高透明性、高活性和高分散性,无毒性和颜色效应。


生产方法 :

      钛白粉的生产方法有硫酸法和氯化法两种。

      硫酸法是将钛铁矿经浓硫酸酸解成块状固相物,用酸性水浸取后得到钛液,经沉降除杂质、冷冻分离副产硫酸亚铁后,加晶种使硫酸氧钛分解生成偏钛酸。经水洗达标后煅烧、粉碎而制得钛白粉。其工艺复杂,需要近二十几道工艺步骤,每一工艺步骤必须严格控制,才能生产出最好质量的钛白粉产品,并满足颜料的最优性能。硫酸法既可生产锐钛型产品,又可生产金红石型产品。(如上海颜钛实业有限公司的金红石型R903、R968、R900、HR990、HR978、R906等系列产品都是采用此法生产)

      反应方程式:H2SO4 + TiO2→TiOSO4 + H2O
Ti(SO4)2 + H2O→ TiOSO4 + H2SO4
TiOSO4 + H2O→H2TiO3↓+ H2SO4
H2TiO3oSO3→TiO2+H2O+SO3↑

      氯化法是将粉碎后的金红石或高钛渣与焦炭混合,在硫化床氯化炉中与氯气反应生成四氯化钛,经净化,加入晶型转化剂于高浊罡氧化生成二氧化钛,再经水洗、干燥、粉碎得到。氯化法生产为连续生产,生产装置操作的弹性不大,开停车及生产负荷不易调整,但其连续工艺生产,过程简单,工艺控制点少,产品质量易于达到最优的控制。再加上没有转窑煅烧工艺形成的烧结,其TiO2原级粒子易于解聚,故所所以在表观上人们习惯认为氯化法钛白粉产品的质量更优异(60多年前,杜邦公司发明氯化法二氧化钛生产工艺).

      反应方程式:2TiO2 + 3C + 4Cl2→2TiCl4 + 2CO↑+ CO2↑
TiCl4(汽)+O2 (气)→TiO2(固)+ 2Cl2 (汽)


安全信息:

      危险品标志:Xn
      危险类别码:20-36/37/38-20/21/22-38-20/21-10-36/38-22
      安全说明:26-36-25-2-36/37
      RTECS号:XR2275000
      海关编码:28230000。


运输注意事项:

      起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。


储存注意事项:

      储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。


危险性概述:

      健康危害:长期吸入氧化钛粉尘的工人,肺部无任何变化,亦未发生接触性皮炎、过敏反应。
      燃爆危险:本品不燃。


急救措施:

      皮肤接触:脱去污染的衣着,用流动清水冲洗。
      眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。。
      吸入:脱离现场至空气新鲜处。。
      食入:饮足量温水,催吐。就医。


二、钛白粉发展及现状

      钛白粉的“钛”金属是如何命名的?钛白粉整个工业的发展轨迹是什么?钛一直被认为是一种稀有金属,可它在地壳的含量并不稀有。它约占地壳质量的0.61%,地壳中的元素按丰度排列,钛占第十位,仅次于氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁和氢,比铜、锌、锡等普通有色金属要丰富的多,而且在岩石、砂粒、土壤、矿物、煤炭和许多动植物中都含有钛。它的主要工业制品:A.金属钛,B.二氧化钛颜料(俗称钛白粉)。

      十八世纪末,英国传教士兼业余矿冶家威廉.规格勒在所居住的村庄附近发现了一种黑色带有磁性的矿石,经过一连串的试验,测到其中含有59%在当时并未发现到的金属元素。规格勒以所居住的区域而名之为Menaccanite;又称该矿为Menaccanite。数年后,德国科学家马丁.克拉普斯从匈牙利山脉中的金红石矿中提炼出一种新的金属氧化物。他以希腊神话中宙斯王的第一个儿子Titans将其所发现的金属命名为Titanic Earth。这两种所发现的金属,后来被证明乃属于一种无素,学术界仍以Titanium命名之,但将发现者之名归于规格勒以尊重其贡献。该矿砂以苏俄境Ilmen山区为主要蕴藏地,因此将含有钛金属的矿泛称为Ilmenite。

      钛金属元素虽然早在十八世纪就被发现,但真正到二十世纪初期,钛金属的潜力及钛氧化物的利用才逐渐被发掘出来。第一个纯A型钛白粉是在1923年由法国Thann et Mulhouse公司研制出来的,采用稀释晶种进行水解,生产出含96% - 99% TiO2 颜料钛白粉。其所用的制程被广泛地授权制造。杜邦公司后来买下其中的一家公司,开始钛白粉的制造。

      在二十世纪30年代,钛白粉工业开始蓬勃发展,以硫酸法制造的A型钛白粉在市场上与立德粉和白铅等白色颜料开始竞争。但以A型钛白粉生产的涂料易粉化,耐候效果欠佳;所以各厂研发单位,无不尽力在找寻新技术开发高遮盖力及耐候性佳的颜料。

      在二十世纪40年代,因二次世界大战爆发,影响了钛白粉技术在欧洲的发展,但美国则继续地研究发展。当时的钛白粉市场主要由National Lead和杜邦公司所把持。这时候的R型钛白粉仍是由硫酸法制成,但却已经渐渐地取代A型钛白粉在涂料和塑料的地位。

      到了二十世纪50年代,环保意识逐渐被世人所重视,硫酸法所造成的环境污染也被业界所注意。1951年,加拿大魁北克铁钛公司采用高钛渣作硫酸法制钛白粉的原料取得成功,为钛白粉生产减少副产品提供了新的原料路线。与此同时,业界也开始了氯化法的研究制造。1949年,杜邦公司开始研究氯化法钛白粉工业规模的生产。1956年,杜邦公司开始用氯化法生产钛白粉。到了1957年,高品质的R型钛白粉在美国境内开始被大量制造使用。初期发现以氯化法制成的钛白粉与硫酸法所制成的钛白粉比较之下,其遮盖力及调色力高出7%以上,而且容易分散。

      二十世纪60年代,钛白粉制造技术则集中在表面处理技术的研究开发,以期能改善分散性和耐候性。这个时候发展出所谓“硅包裹”(Silica Encapsulation)的表面处理技术,大大提高了耐候性,适用于屋外涂装等用途。

      二十世纪70年代,由于水性涂料的需求大增,涂料制造厂家对钛白粉的使用更加殷切。水性且易分散的钛白粉浆剂(Slurry)则在这个时候推出,开创了钛白粉应用的新纪元。70年代,大型的跨国企业逐渐形成,全球产量已达标160万吨而其中几大家(DuPont,Tioxide,SCM,Kemira,Kerr McGee)占去了70%左右。

      二十世纪80年代,由于钛白粉在工业上用途相当广泛,各大主要制造厂为因应客户的要求,发展出各种不同规格的钛白粉,开始在品质及服务上相互较劲。此时钛白粉已不再是特殊化学品,而被定义成泛用化学品(Commodity)。

      二十世纪90年代,钛白粉工业遭受到一连串挑战,如:产能过剩,需求疲软,售价低落及环保投资高昂,全球经济的不景气,致使北美、西欧地区成长缓慢;而发展区域就集中在亚太地区。从1990年到2000年,十年间可以说是全球钛白粉工业自产生以来变化最大的十年。

      中国钛白粉工业起步较晚。1955年,一些研究机构开始了硫酸法的系统研究1956年在上海、广州和天津等地开始用硫酸法生产钛白粉,以生产搪瓷和电焊条钛白粉起步,产量低,质量也差。随后就逐步建立了一些钛白粉厂,设备趋于正规化和大型化,产量也有了较大的发展,质量不断提高。1958年制成涂料用A型钛白粉。

      1967年,初步掌握硫酸法制R型钛白粉技术,但由于当时条件的限制,技术落后,发展十分缓慢。

      1978年全国钛白粉总产量不过2万吨,其中颜料级钛白粉所占比例不到15%。

      80年代中期,利用“攀枝花钒钛磁铁矿资源综合利用”科技攻关中取得的硫酸法钛白粉开发成果,改造了一批老厂,兴建了一批新厂,装置技术水平有所提高,年生产规模迈向了5千吨级,产品品种转为以生产涂料用颜料级钛白粉为主。

      80年代后期,正遇上世界钛白粉市场黄金时代,全国各地兴起了大办钛白粉厂热潮,这个时期可说是中国钛白粉工业发展史上的第一个繁荣期。目前国内最大的的钛白粉营销渠道公司上海鸿运源化工有限公司即现在的上海颜钛实业有限公司就成立于1989年。

      到90年代初,包括乡镇企业,全国已达100多家钛白粉厂,年生产能力猛增至近10万吨。但紧随世界钛白粉市场低潮的到来,大部分匆匆上马的小厂就倒闭了。90年代初,中国从国外引进了年产1.5万吨钛白粉能力的三套硫酸法和一套氯化法生产装置。硫酸法除济南某化工总厂一套刚建成试生产外,其余均已投产并运转良好。氯化法钛白粉因熔盐氯化和氧化还存在一些技术难题,正在攻关解决中,目前已取得重大进展,其装置试车已2次达到连续运转7天以上,产品合格率达90%以上,第一步攻关目标已基本实现。这几套装置,技术比较先进,改变了中国钛白粉仅有硫酸法工艺,仅能生产低档锐钛型钛白粉、小规模生产方式的落后面貌。


三、钛白粉应用

      钛白粉是目前世界上性能最好的一种白色颜料。钛白粉在自然界中二氧化钛有三种结晶:板钛型、锐钛和金红石型。板钛型是不稳定的晶型,无工业利用价值,锐钛型(Anatase)简称A型,和金红石型(Rutile)简称R型,都具有稳定的晶格,是重要的白色颜料和瓷器釉料。钛白粉广泛用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。

      涂料行业:钛白粉应用领域最多的是涂料行业,特别是金红石型钛白粉。用钛白粉制造的涂料,色彩鲜艳,遮盖力高,着色力强,用量省,品种多,对介质的稳定性可起到保护作用,并能增强漆膜的机械强度和附着力,防止裂纹,防止紫外线和水分透过,延长漆膜寿命。

      塑料行业:钛白粉应用领域第二多的是塑料行业。因为在塑料中加入钛白粉,可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性,使塑料制品的物理化学性能得到改善,增强制品的机械强度,延长使用寿命。

      造纸行业:造纸用钛白粉一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉,可以起到荧光增白剂的作用,增加纸张的白度。层压纸要求使用经过表面处理的金红石型钛白粉可满足耐光、耐热的要求。

      油墨行业所用的钛白粉有金红石型,也有锐钛型。化纤用钛白粉,主要作为消光剂,一般使用锐钛型。另外,搪瓷行业和陶瓷行业也是钛白粉的重要应用领域。

      上海颜钛实业有限公司是中国最大的钛白粉营销渠道公司,提供各种各样的高品质的钛白粉,可满足各个行业的需求,具体产品详细情况如下表:

产品图片 产品名称 适用行业 产品简介
R906钛白粉 高档涂料、油墨等 采用硫酸法生产,具有优越的光学特性及应用性能,用锌盐作稳定剂。
R-903钛白粉 管材、通用涂料、通用油墨、复合油墨、重防腐涂料 具有高光泽度、优异的分散性、低吸油量、高耐候性、高遮盖力、以及良好的干粉白度和干粉流动性。
R-900钛白粉 涂料、塑料、油墨、造纸等 具有良好的光泽度、遮盖力,着色力强、分散性好。
TA-120钛白粉 高档色母粒、改性塑料、造纸等 具有良好的白度,粒度细、分布均匀、吸油量低、色浓度高、与塑料溶剂有良好的相容性能等优点。
TA-101钛白粉 涂料、油墨、色母粒、橡胶、造纸、皮革等 具有良好的白度,粒度分布均匀、消色力高、遮盖力强,颜料性能好等优点。
TA-100钛白粉 高档色母粒、改性塑料、造纸等 具有良好的白度,粒度细、分布均匀、吸油量低、色浓度高、与塑料溶剂有良好的相容性能等优点。
HR-991钛白粉 涂料、油墨、塑料、造纸等领域 鸿运源牌HR-991氯化法金红石型钛白粉,可与同类进口产品媲美。
HR-990钛白粉 油漆、油墨、化纤、橡胶工程塑料和涂料等 鸿运源牌HR-990金红石型钛白粉采用氯化法生产。
HA102钛白粉 针对色母粒、塑料行业的专用型钛白粉 鸿运源牌HA-102锐钛型具有分散均匀、时间短、消色力高、颜色白等特点。
HA101钛白粉 涂料、油墨、油漆、橡胶等行业 鸿运源牌HA-101为锐钛型钛白粉。
HA100钛白粉 内墙涂料,室内装饰用漆、底漆、橡胶、造纸、皮革等 鸿运源牌HA-100锐钛型钛白粉纯度高、白度好、遮盖力强、消色力高且易于分散。
HR969钛白粉 塑料、油墨、涂料、油漆等 鸿运源牌HR-969金红石型钛白粉颗粒细小,具有优越的易分散性和高着色力,且耐侯性良好。
HA-100钛白粉 涂料、油漆、橡胶、纸浆、皮革、陶瓷、搪瓷 HA-100钛白粉适用于内墙涂料、室内装饰用漆、底漆、橡胶着色,同时也可用于纸浆、皮革、陶瓷、搪瓷的制造。
PA-101钛白粉 管材 该产品采用成熟先进的生产工艺,以日本A100型号钛白粉为对比样严格检测并按国际标准组织生产,生产过程层层把关造就出优质产品,该产品粒径分布适中,色相纯正,亮度高,遮盖力和分散性好,保光和抗氧化性优。
HR978钛白粉 涂料、油墨、塑料、造纸等 鸿运源牌HR-978金红石型钛白粉是一种高耐候性稳定通用型金红石型钛白粉。
HR968钛白粉 烘烤漆、高光泽乳胶漆、纺织印花浆、皮革涂料、油墨、层压纸与塑料、油漆等 鸿运源牌HR-968金红石型钛白粉具有及高的光泽度、超凡的遮盖力和着色力且易分散。
HA102钛白粉 针对色母粒、塑料行业开发的专用型钛白粉 鸿运源牌HA-102锐钛型具有分散均匀、时间短、消色力高、颜色白等特点。
TA120钛白粉 高档色母粒、改性塑料、造纸等 具有良好的白度,粒度细、 分布均匀、吸油量低、色浓度高、与塑料溶剂有良好的相容性能等优点。
HR978钛白粉 涂料、油墨、塑料、造纸等 鸿运源牌HR-978金红石型钛白粉是一种高耐候性稳定通用型金红石型钛白粉。
BA01-01钛白粉 油漆、塑料、油墨,以及化学纤维和造纸 BA01-01型钛白粉,技术水平处于国内同行业前列,产品符合GB1706—93标准,获得国家商品出口许可证,并通过环保“一控双达标”验收。产品畅销全国各地,远销欧美,东南亚。
HR990钛白粉 油漆、油墨、化纤、橡胶工程塑料和涂料等 鸿运源牌HR-990金红石型钛白粉采用氯化法生产。
HA100钛白粉 内墙涂料,室内装饰用漆、底漆、橡胶、造纸、皮革 鸿运源牌HA-100锐钛型钛白粉纯度高、白度好、遮盖力强、消色力高且易于分散。
R900钛白粉 涂料、塑料、油墨、造纸等 采用硫酸法生产,经氧化铝、氧化硅无机包膜及特殊有机处理的通用型金红石型钛白粉。具有优越的光学特性及应用性能,良好的光泽度、遮盖力,着色力强、分散性好。
HR991钛白粉 涂料、油墨、塑料、造纸等 鸿运源牌HR-991氯化法金红石型钛白粉,可与同类进口产品媲美。
R968钛白粉 烘烤漆、高光泽乳胶漆、纺织印花浆、皮革涂料、油墨、层压纸与塑料、油漆 鸿运源牌HR-968金红石型钛白粉具有及高的光泽度、超凡的遮盖力和着色力且易分散。
R903钛白粉 复合油墨 具有高光泽度、优异的分散性、低吸油量、高耐候性、高遮盖力、以及良好的干粉白度和干粉流动性。
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