水性涂料用钛白的盐处理及煅烧工艺优化 |
| 发布时间：2008-06-29 浏览次数：2627 |
| 摘要:本文针对水性涂料对钛白粉质量的特殊要求，用正交试验研究了钛白生产过程中盐处理和煅烧工序工艺指标对钛白质量优化其工艺参数，找出了水性涂料专用钛白的盐处理加入量和煅烧条件。 前言 钛白粉是生产水性涂料不可缺少的原料，其作用不仅仅是装饰和遮盖，更重要的作用是改善涂料的物理化学性能，提高涂膜的机械强度、附着力、防腐蚀性、耐光耐候性，因此涂料用钛白粉，要从颜料特性、制漆性能等方面来考虑，主要从颜料的耐久性和表面包膜量来考虑，具体表现是对钛白粉的颜色、遮盖力、着色力、吸油量、颗粒形状和粒度分布、分散性、水溶性盐指标有更多的考虑。要得到上述指标优良的钛白粉，在钛白生产过程中要特别控制好水解、盐处理和煅烧工序的工艺控[1~6]制。本文仅对盐处理剂加入量和煅烧条件对钛白粉质量的影响进行研究。 1、各种盐处理剂和煅烧对钛白粉的作用 钛液水解生成的偏钛酸经洗涤去除杂质离子后,,若不进行盐处理而直接送至回转窑煅烧，成品的白度、消色力、吸油量等远远达不到钛白颜料质量要求。然而同样的偏钛酸经过适当的盐处理和煅烧就会生产出高颜料性能的成品，大大提高经济效益，所以在钛白生产中盐处理和煅烧不可忽视。事实上，对于偏钛酸质量和成品质量的不同要求，加入盐处理的种类和数量是不同的，煅烧强度也需要进行相应的调整。所有这些因素对成品质量指标的影响各不相同，它们的内在关系十分复杂，为此，本文对盐处理和煅烧进行研究。 1.1.1钾盐的影响 钾盐可降低煅烧温度和提高产品着色力,且使产品洁白、疏松并保持中性，钾盐少，则会造成煅烧时间长，成 品着色力下降。 1.1.2磷酸的影响 磷酸与氢氧化铁能生成淡黄色的不易分解的磷酸铁，并且是离子的成长剂，可以提高钛白粉的水分散性，使[5]物料洁白而柔软，提高物料的耐候性。 1.1.3煅烧强度的影响因素和控制 TiO2是在煅烧过程中完成晶型转化和粒子成长，改善煅烧物质量就是改善煅烧物晶型纯正程度和煅烧颗粒特性。这样便可通过控制最佳煅烧条件和煅烧操作来实现。然而，煅烧工序可以调节的各个参数有很多，但实质上，我们需要控制的参数只有煅烧强度，即煅烧温度和时间。煅烧温度控制是通过控制转窑轴向上各处的温度，形成特定的稳定的温度梯度，通过风量、油量及窑内负压调节实现。煅烧时间控制可通过控制物料在窑内最佳的停留时间，通过调整转窑转速实现。其控制的核心是控制转窑的煅烧稳定性，其内容包括：稳定的进料，包括稳定的进料量，进料偏钛酸中的稳定的水份，稳定的煅烧偏钛酸盐处理量（添加剂）等；稳定的转窑转速，以确保料层厚薄均匀；稳定的煅烧温度即稳定的窑内温度梯度。通过控制煅烧稳定性，从而建立并保持转窑内部的一种煅烧平衡状态，当某一因素（如进料量）发生改变时，需要经过一系列的调整，以便尽快达到另一个[4]平衡态。 2．盐处理及煅烧优化探索实验 为了稳定控制钛白生产，消除产品质量大起大落现象，研究盐处理及煅烧条件对成品质量影响的内在规律十分必要。为此，进行探索试验，试图通过试验达到三个目的：第一，确定偏钛酸盐处理的最佳配方和煅烧条件；第二，探索盐处理剂数量和煅烧条件对成品白度，消色力、水分散性、遮盖力等质量指标和物理性能的影响规律；第三，探索盐处理剂数量变化与煅烧强度对应关系。 2.1原料的制备 从生产现场取一定量合格的偏钛酸（矿种为攀矿和化州矿各50%），经检测，其组成为TiO2·2.5H2O·0.3SO4，Fe3+=65ppm，调整偏钛酸浓度为400～430g/l，待用。100～130g/l浓度的K2CO3溶液，100～130g/l浓度的H3PO4溶液待用。 2.2实验仪器 煅烧高温炉1台，美国LINDBERG公司生产，BF51732型，16段折线升温，最高温度1200℃；磁力搅拌器1台，平磨仪1台，干粉白度计1台，标准光源1台，100ml坩埚若干。 2.3实验方案 采用高温炉模拟现场回转煅烧,通过探索试验确定盐处理和煅烧条件的范围，以及各因素对成品质量影响的内在规律，为寻求最佳方案创造条件。 2.3.1试验方法 盐处理和煅烧影响成品质量因素很多，如盐处理剂的种类、数量和浓度，偏钛酸料浆浓度，杂质浓度，盐处理搅拌强度和时间，煅烧强度，窑内气氛，并且各因素的影响程度不一。根据查阅的资料和对生产经验数据的分析，认为盐处理剂碳酸钾和磷酸的加量，以及煅烧温度和保温时间是影响质量的四个主要因素，并分别设定三个水平进行正交试验，试验方案及结果见表1。 |
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