高钛渣目前在我国用途广泛, 是钛铁矿石在炉子中受热融化得到的一种富集物。二氧化钛 (Ti O2) 俗称钛白, 是一种白色的用途广泛的无机颜料, 物理化学性质稳定、耐持久性好, 且没有毒性, 具有最佳的不透明性。二氧化钛是目前世界上性能最好的一种白色颜料, 在化工生产领域占据着及其重要的地位。
1我国高钛渣生产钛白粉的技术发展现状
在我国钛资源比较丰富, 中国的钛铁矿大多数用来做为硫酸法制取二氧化钛的原料, 也会用来做为其它钛工业的原料。随着我国钛工业的发展越来越迅速, 我们对高钛渣等原料的需求量变的更大, 钛渣产量也逐年增多。目前制备颜料级钛白的方法主要有硫酸法、氯化法、盐酸法等。传统的钛白生产工艺具有流程长、生产成本高、副产品处理困难、三废污染大等缺点, 严重影响其技术的发展和推广。除了硫酸法和氯化法得到广泛应用外, 其他的制法都因各种技术问题未能解决而没有实现工业化。
(1) 硫酸法在1930年左右, 用硫酸生产二氧化钛的工业就开始迅速发展。用硫酸生产二氧化钛需要经过5个步骤和10个环节[2]。用硫酸生产二氧化钛的缺欠是生产时间长、不能连续生产、过程复杂、二氧化钛品质不高。最严重的问题是有两种副产物, 即Fe SO4和稀H2SO4废液, 这两种副产物环境污染极其严重, 回收成本高, 成为钛白行业发展的瓶颈。因此, 开发低酸浓度和低温条件下分解钛铁矿的工艺, 可大量循环使用低浓度废酸, 又可减少废气的排放。现在城市越来越注重环保, 很多污染严重的工厂都被关闭, 污染严重的工艺也无法继续生产, 所以研发清洁制取钛白的工艺迫在眉睫。
(2) 氯化法氯化法制取二氧化钛是更加先进的工艺, 这种工艺用氯气将原料分解, 将钛化合物转化成Ti Cl4, 然后将Ti Cl4在高温下反应, 生成Ti Cl2和Cl2。然后生成的Cl2反复利用, 而二氧化钛处理成为最后所要的产品钛白粉。此方法一共分三个阶段, 第一阶段是氯化, 第二阶段是精馏, 第三阶段是氧化。氯化法生产二氧化钛的优点是生产的过程短、生产的能力较大、废渣产生的少和产品质量高。但是原料的来源困难, 价格比较昂贵, 即使三废产生的少, 但该法生产中的物料和产物大都是具有毒性和腐蚀性的物质, 生成的废物更难处理。
我国从50年代末开始冶炼钛渣的研究, 至今已有近50年历史。我国暂时还没有用高钛渣作为原料制取二氧化钛的工艺, 因为环境的问题压力很大。国内高钛渣生产特点是电炉数量多但产量不高, 技术不发达。国内很多电炉年代都比较久远, 只有少数新建的还算比较先进, 而且产品几乎都在国内的市场进行销售, 并没有走向国际市场。
2前景分析
世界各地的二氧化钛的使用量不断增加, 高钛渣的需求度也逐年增长。这几年来, 国内二氧化钛行业发展相当速度, 因为高钛渣含钛量非常高, 废气、废渣、废液等产出较少, 所以我国高钛渣的需求量迅猛增长。即使国内高钛渣的产量逐渐增大, 但还是处于供不应求的状态, 我国高钛渣还是要依靠国外[11-13]。在10多年前, 国内能够加工高钛渣的工厂只有12家。后来, 企业数量有所增多, 但是加工的高钛渣质量并不高。再后来, 我国加工高钛渣的工厂迅速增加, 增长到将近70多家。这几年来, 二生产氧化钛的企业都已经了解到高钛渣的优势, 都利用高钛渣生成二氧化钛[14,15,16]。这样发展下去, 在将来, 高钛渣的应用会越来越广泛, 以它为原料制取二氧化钛等产品的工艺会变得更重要, 成为国家重点项目, 应用前景十分广阔。
摘要：高钛渣是生产各种钛产品的高质量原料, 是钛矿富集物的俗称。它并不是没有用的废弃残渣, 也不是一种无用的副产物, 是由钛精矿冶炼而成。本文综合概述了我国高钛渣制备钛白粉的研究及其背景, 以及发展前景的分析。
关键词：高钛渣,钛铁矿,钛白粉
参考文献
[1] 曲颖.我国钛白工业存在问题和对策研究[J].化工技术经济, 1998, (2) :13-16.
[2] 裴润.硫酸法钛白生产[M].北京, 化学工业出版社, 1991:258-259.
[3] 杨宗志.拜耳公司硫酸法钛白的无公害生产[J].中国涂料, 199 (4) :42-441.
[4] Wilcox B.Treatment of Umenite[P].US Patent, 4362557.1932.
[5] Gleaser.Method for Making Ti Cl4[P].US Patent, 3977864.1976.
[6] 李晋林, 马兵.攀枝花钛精矿直接还原过程的研究[J].化工冶金, 1990, 11 (3) :189-194.
[7] 孙洪志, 丁朝模, 周廉.海绵钛生产现状及技术开发[J].有色金属, 1999, 51 (1) :92-95.
[8] 孙康.钛提取冶金物理化学[M].北京:冶金工业出版社, 2001:2-4.
[9] Hu Kejun (胡克俊) .钛资源开发及产品利用状况[J].China Metal Bulletin (中国金属通报) , 2007, (16) :2-6.
[10] 样文斌.钛白生产方法[P].中国专利:88100410, 1990-08-08.
[11] 郝斌.中国钛工业的现状及展望[J], 钒钛, 1996, 5 (3) :6-16.
[12] 宋爱军.国内钛白粉的应用、生产工艺和市场[J].中国碱, 2005, (8) :18-19.
[13] 邓捷, 吴立峰.钛白粉应用手册[M].北京:化学工业出版社, 2005.
[14] 李大成, 张军, 刘恒, 等.攀枝花资源综合利用与深度加工[J].四川有色金属, 1995, (3) :53.
[15] 陆锦成.钦酸醋偶联剂[J].涂料工业, 1994, (6) :42-46.
[16] 莫畏, 邓国珠, 罗方承.钛冶金 (第2版) [M].北京:冶金工业出版.