钛白后处理中的分散工程技术钛白后处理中的分散工程技术王力宏

钛白后处理中的分散工程技术,钛白后处理中的分散工程技术

钛白后处理中的分散工程技术 蔡林清 进入二十一世纪，我国钛白工业又显示出了蓬勃的发展势头，与以往不同的是，本次发展的技术含量有了显著的提高，一些企业纷纷瞄准经后处理的金红石型产品，因而建设钛白后处理装置也就成了建设计划的一个组成部分。为了更好地建设这些工程，此处对钛白后处理包膜工序前的物料分散工程技术提出一些意见供大家参考。 分散是进行钛白颗粒表面包膜处理的前提，理想的分散是颗粒呈原级粒子分散的状态，这样膜才可能包覆在原级颗粒上，否则，由于分散不佳，膜包覆在絮凝团外围，当絮凝团经受超微粉碎后，膜将是残缺不全，不能达到预期的效果 分散的过程首先是将前粉碎后的物料加入除盐水中制成浆料，通过搅拌进行分散，为了提高分散效果，需要加入分散剂。通常情况下，分散的难度 TiO 2 浓度有关，因此，仅从分散角度考虑，降低浓度有益于分散。但是，后道工序的状况必须予以考虑，当后续工序直接为包膜时，则浓度只要满足包膜工艺要求即可；当后续工序接湿磨时，则必须充分考虑有利于湿磨的条件。 为了提高研磨效果，宜提高物料的浓度。过去预分散浆液的浓度控制在 30% 左右，现在已提高至 40% ，国外还有更高的浓度。在满足物料流动性能的情况下，提高浓度是有益的。为了确保设备的完全，物料的研磨时间不宜过长，当确实需要时，要采取外置冷却及串联等措施。 湿磨的设备通常采用砂磨机，该设备能耗高，投资大，但分散功能显著，还能改善粒子的形状，因而在大多数后处理的装置中均采用这一设备。砂磨机在国内有多家生产厂，产品广泛用于油漆、涂料行业，但用于钛白生产的砂磨机还很少，且设备规格相对较小，对于万吨级的钛白生产装置而言，宜采用引进的大型砂磨机。砂磨机有立式和卧式之分，立式为常压操作，卧式可在一定的压力下运行。这两种形式在国外钛白的生产中均有采用。砂磨机的筒体应该是耐磨金属材料，也可以是耐磨非金属材料，考虑到筒体的磨蚀可能产生对产品的污染，应以耐磨非金属材料为佳。砂磨机的工质有砂或珠，对这些工质的要求是具有耐磨性和具有较高的密度。较合适的砂为渥太华砂，砂粒直径小于 1 mm 。 砂磨机的研磨效果是选择砂磨机的基本要求，对于二氧化钛的半成品粒径要求小于 325 目，对于高质量的钛白产品，经研磨后的粒子较以往重力沉降分级控制的 5 μm 有了较大的提高，要求达到 1 μm 以下，这对仅仅是采用搅拌而言是难以达到的，而对于引进砂磨机而言，则基本都能满足要求。对于砂磨机的生产能力的标定，由于国内生产厂家的经验不多，国外运行数据也掌握得较少，再加上与物料的特性以及预分散状况等因素有关，因此很难一概而论，习惯上一些厂家用停留时间来确定能力，但涉及对物料的浓度以及研磨状态的好坏等因素，用停留时间来标定就显得不太科学，取而代之的是研磨注入的能耗，对于卧式砂磨机而言，其研磨能耗约为 40 kW.h.t TiO 2 ，亦即通过砂磨机的实耗功率除以单位产品的能耗值得到砂磨机的生产能力。对于立式砂磨机，其研磨能耗约为 80 kW.h/t TiO 2 。表面看来，卧式和立式砂磨机生产能力相差很大，实际上，砂磨机的生产能力应根据物料特性和研磨要求来确定，必要时，应进行试验测定。 在砂磨以后，浆料中 TiO 2 的颗粒已得到了较好的分散，这种分散的状况已能满足包膜的要求。但是，在砂磨的过程中，砂或球的磨蚀是客观存在的，甚至有时会出现破碎的可能，当砂或球的粒径小于一定尺寸时，则会随着物料流出的砂磨机，这些颗粒没有颜料性能，混入产品则会对质量产生影响，同时也会影响后续加工设备，甚至可能造成设备的损坏，为此需要将这些杂质颗粒除去。 除去这些杂质颗粒的办法可能有以下几种： 采用重力沉降法 这种方法只要保证有足够的沉降时间，是完全可以把这些颗粒除去，但这种方法生产效率太低，不适宜于大规模的工业生产。 采用筛分法 将砂磨后的物料全部通过高密度的振动筛，振动筛要有足够的面积，要保证合格料的通过率，同时将杂质颗粒截留在筛上。根据所选择的筛网孔径的不同，筛上物或者经处理后返回砂磨前的浆料槽，或者集中废弃，筛下浆料则送包膜处理。 采用离心沉降法 这种方法需要选择长径比较大，分离因数较高的卧式螺旋沉降式离心机，从该设备的功能来讲，能够满足工艺要求，但需要选择合适的工作参数才能满足钛白的特性要求。然而这一设备比较复杂，转速成高、投资大，现有工厂已较少采用。 采用旋流分级法 砂磨后的浆料通过旋流分级器，在离心力的作用下，大颗粒流沿壁面而下从底部排出，合格颗粒流从顶部溢流排出。显然，这种分级设备的分离效果与旋流器的直径和进料的流速有关，流速需由较高扬程的泵提供动力。旋流器的直径不宜太大，为了保证分离效果，直径只能在 10 mm 左右，这样单个旋流器的能力就十分有限，在工程上将多个旋流器进行组合，制成一体化的设备，以满足生产能力要求。由于浆料在分离过程中的高速运动，将会给设备带来磨蚀，因此，旋流器必须采用耐磨材料制造，如耐磨合成材料、陶瓷和刚玉等。采用旋流分级的方法分出的大颗粒流中，真正的大颗粒的比例仍旧是极小的，通常将这股料返回砂磨前的浆料槽。经旋流器分出的合格料送包膜工序。 上述研磨分散设备的采用无疑是有助于颗料的分散，但也有一些厂没有这些设施，这在宏观上似乎不能明显地区别其效果，但从微观角度分析，差别总是存在的。但是也需要看到，不同的研磨分散方法都需要以资金和能耗作为代价，为此有人希望能采用一个简捷的分散方法，即直接采用高速分散机进行颗粒分散，不再进行研磨分级，这种分散方法在涂料生产中已有广泛采用，但在钛白生产中还没有经验，从分散功能来看，比砂磨要差，但在要求不高的情况下，不妨一试，以降低生产成本。 总之，钛白颗粒的良好分散状态是成功包膜的前提，以上仅仅是提供了部分在工程上有过使用的分散方法，供有关读者参考。也许钛白的分散还有更好的方法，但需要在实践中作进一步的探索。

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