水性涂料用鈦白的鹽處理及煅燒工藝優(yōu)化 |
| 發(fā)布時間：2008-06-29 瀏覽次數：2584 |
| 摘要:本文針對水性涂料對鈦白粉質量的特殊要求，用正交試驗研究了鈦白生產過程中鹽處理和煅燒工序工藝指標對鈦白質量優(yōu)化其工藝參數，找出了水性涂料專用鈦白的鹽處理加入量和煅燒條件。 前言 鈦白粉是生產水性涂料不可缺少的原料，其作用不僅僅是裝飾和遮蓋，更重要的作用是改善涂料的物理化學性能，提高涂膜的機械強度、附著力、防腐蝕性、耐光耐候性，因此涂料用鈦白粉，要從顏料特性、制漆性能等方面來考慮，主要從顏料的耐久性和表面包膜量來考慮，具體表現是對鈦白粉的顏色、遮蓋力、著色力、吸油量、顆粒形狀和粒度分布、分散性、水溶性鹽指標有更多的考慮。要得到上述指標優(yōu)良的鈦白粉，在鈦白生產過程中要特別控制好水解、鹽處理和煅燒工序的工藝控[1~6]制。本文僅對鹽處理劑加入量和煅燒條件對鈦白粉質量的影響進行研究。 1、各種鹽處理劑和煅燒對鈦白粉的作用 鈦液水解生成的偏鈦酸經洗滌去除雜質離子后,,若不進行鹽處理而直接送至回轉窯煅燒，成品的白度、消色力、吸油量等遠遠達不到鈦白顏料質量要求。然而同樣的偏鈦酸經過適當的鹽處理和煅燒就會生產出高顏料性能的成品，大大提高經濟效益，所以在鈦白生產中鹽處理和煅燒不可忽視。事實上，對于偏鈦酸質量和成品質量的不同要求，加入鹽處理的種類和數量是不同的，煅燒強度也需要進行相應的調整。所有這些因素對成品質量指標的影響各不相同，它們的內在關系十分復雜，為此，本文對鹽處理和煅燒進行研究。 1.1.1鉀鹽的影響 鉀鹽可降低煅燒溫度和提高產品著色力,且使產品潔白、疏松并保持中性，鉀鹽少，則會造成煅燒時間長，成 品著色力下降。 1.1.2磷酸的影響 磷酸與氫氧化鐵能生成淡黃色的不易分解的磷酸鐵，并且是離子的成長劑，可以提高鈦白粉的水分散性，使[5]物料潔白而柔軟，提高物料的耐候性。 1.1.3煅燒強度的影響因素和控制 TiO2是在煅燒過程中完成晶型轉化和粒子成長，改善煅燒物質量就是改善煅燒物晶型純正程度和煅燒顆粒特性。這樣便可通過控制最佳煅燒條件和煅燒操作來實現。然而，煅燒工序可以調節(jié)的各個參數有很多，但實質上，我們需要控制的參數只有煅燒強度，即煅燒溫度和時間。煅燒溫度控制是通過控制轉窯軸向上各處的溫度，形成特定的穩(wěn)定的溫度梯度，通過風量、油量及窯內負壓調節(jié)實現。煅燒時間控制可通過控制物料在窯內最佳的停留時間，通過調整轉窯轉速實現。其控制的核心是控制轉窯的煅燒穩(wěn)定性，其內容包括：穩(wěn)定的進料，包括穩(wěn)定的進料量，進料偏鈦酸中的穩(wěn)定的水份，穩(wěn)定的煅燒偏鈦酸鹽處理量（添加劑）等；穩(wěn)定的轉窯轉速，以確保料層厚薄均勻；穩(wěn)定的煅燒溫度即穩(wěn)定的窯內溫度梯度。通過控制煅燒穩(wěn)定性，從而建立并保持轉窯內部的一種煅燒平衡狀態(tài)，當某一因素（如進料量）發(fā)生改變時，需要經過一系列的調整，以便盡快達到另一個[4]平衡態(tài)。 2．鹽處理及煅燒優(yōu)化探索實驗 為了穩(wěn)定控制鈦白生產，消除產品質量大起大落現象，研究鹽處理及煅燒條件對成品質量影響的內在規(guī)律十分必要。為此，進行探索試驗，試圖通過試驗達到三個目的：第一，確定偏鈦酸鹽處理的最佳配方和煅燒條件；第二，探索鹽處理劑數量和煅燒條件對成品白度，消色力、水分散性、遮蓋力等質量指標和物理性能的影響規(guī)律；第三，探索鹽處理劑數量變化與煅燒強度對應關系。 2.1原料的制備 從生產現場取一定量合格的偏鈦酸（礦種為攀礦和化州礦各50%），經檢測，其組成為TiO2·2.5H2O·0.3SO4，Fe3+=65ppm，調整偏鈦酸濃度為400～430g/l，待用。100～130g/l濃度的K2CO3溶液，100～130g/l濃度的H3PO4溶液待用。 2.2實驗儀器 煅燒高溫爐1臺，美國LINDBERG公司生產，BF51732型，16段折線升溫，最高溫度1200℃；磁力攪拌器1臺，平磨儀1臺，干粉白度計1臺，標準光源1臺，100ml坩堝若干。 2.3實驗方案 采用高溫爐模擬現場回轉煅燒,通過探索試驗確定鹽處理和煅燒條件的范圍，以及各因素對成品質量影響的內在規(guī)律，為尋求最佳方案創(chuàng)造條件。 2.3.1試驗方法 鹽處理和煅燒影響成品質量因素很多，如鹽處理劑的種類、數量和濃度，偏鈦酸料漿濃度，雜質濃度，鹽處理攪拌強度和時間，煅燒強度，窯內氣氛，并且各因素的影響程度不一。根據查閱的資料和對生產經驗數據的分析，認為鹽處理劑碳酸鉀和磷酸的加量，以及煅燒溫度和保溫時間是影響質量的四個主要因素，并分別設定三個水平進行正交試驗，試驗方案及結果見表1。 |
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