1 이산화 티탄의 특성과 용도
이산화 티타늄의 화학적 성질은 안정적이어서 일반적으로 대부분의 물질과 반응하지 않는다. 자연계에서 이산화 티타늄의 결정체는 플랩 티타늄형, 예티타늄형, 금홍석형의 세 가지가 있다. 전기 도금 티타늄은 산업 사용 가치가 없는 불안정한 결정체 형식이다. 예티타늄 광산과 금홍석은 모두 안정된 격자로 중요한 흰색 물감과 유약이다. 다른 흰색 물감에 비해 백색도, 착색력, 커버력, 내후성, 내열성 및 화학적 안정성, 특히 무독성이 우수합니다.
이산화 티타늄은 페인트, 플라스틱, 고무, 잉크, 제지, 화학섬유, 도자기, 일화, 의약, 식품 등에 광범위하게 사용된다.
페인트 산업은 티타늄 분말의 최대 사용자이며, 특히 금홍석형 티타늄 가루는 대부분 페인트 업계에서 소비한다. 이산화 티타늄으로 만든 페인트는 색채가 밝고 커버력이 높고 착색력이 강하며 사용량이 적고 품종이 많아 미디어의 안정성을 보호하고 페인트막의 기계적 강도와 부착력을 높이며 균열을 방지하고 자외선과 수분의 침투를 방지하며 페인트막의 수명을 연장한다.
플라스틱 산업은 두 번째로 큰 사용자입니다. 플라스틱에 이산화 티타늄을 첨가하면 플라스틱 제품의 내열성, 내광성 및 내후성을 높이고, 플라스틱 제품의 이화 성능을 향상시키고, 제품의 기계적 강도를 높이고, 수명을 연장할 수 있다.
제지 산업은 이산화 티탄의 세 번째로 큰 사용자이다. 종이 충전재로서 주로 고급 종이와 얇은 종이에 쓰인다. 종이에 티타늄을 넣으면 종이의 백색도가 좋고 광택이 좋고 강도가 높고 얇고 매끄럽고 인쇄 시 스며들지 않고 무게가 가벼워집니다. 제지용 티타늄 분말은 일반적으로 표면 처리되지 않은 아나타제 티타늄 분말을 사용하여 형광증백제의 역할을 하여 종이의 백색도를 높일 수 있다. 그러나 적층 용지는 내광성과 내열성의 요구 사항을 충족하기 위해 표면 처리 후 루틸형 이산화 티타늄을 사용해야 합니다.
이산화 티타늄도 고급 잉크에 없어서는 안 될 흰색 물감이다. 이산화 티타늄을 함유한 잉크는 내구성이 있고 변색되지 않으며, 표면 습윤성이 양호하고 분산되기 쉽다. 잉크 업계에서 사용하는 티타늄 분말은 금홍석형과 예티타늄 광산형이다.
방직과 화학섬유 공업은 이산화 티타늄의 또 다른 중요한 응용 분야이다. 화학섬유용 티타늄은 주로 소광제로 쓰인다. 예티타늄은 금홍색보다 부드러워서 보통 예티타늄을 사용한다. 화학섬유용 이산화 티타늄은 일반적으로 표면 처리가 필요하지 않지만, 일부 특수 품종은 이산화 티타늄의 광화학 작용을 줄이기 위해 이산화 티타늄의 광화작용이 떨어지는 것을 막기 위해 표면 처리가 필요하다.
이산화 티타늄은 고무 공업에서 착색제로 사용될 뿐만 아니라 보강, 노화 방지 및 충전에도 작용한다. 흰색과 컬러 고무 제품에 티타늄 가루를 넣어 햇볕을 쬐고 균열변색, 연장성이 높고 내산성 알칼리성을 넣는다. 고무용 티타늄 분말은 주로 자동차 타이어, 고무신, 고무바닥, 장갑, 운동기구 등에 쓰인다. 일반적으로 아나타제 타입을 위주로 합니다. 하지만 자동차 타이어를 생산할 때, 오존과 자외선 차단 능력을 높이기 위해 일정량의 금홍석 제품을 첨가하는 경우가 많다.
이산화 티타늄도 화장품에 광범위하게 사용된다. 이산화 티타늄은 독성이 없고 납백보다 훨씬 우수하기 때문에 거의 모든 종류의 파우더는 납백과 아연백 대신 이산화 티타늄을 사용한다. 향수 분말에 5 ~ 8% 의 이산화 티타늄을 첨가하면 영구적인 흰색을 얻을 수 있어 향수를 더욱 기름지게 하고 부착력, 흡수력, 커버력을 가지고 있다. 수분과 냉크림에서 이산화 티타늄은 기름지고 투명한 느낌을 약화시킬 수 있다. 이산화 티타늄은 다른 향신료, 자외선 차단제, 비누, 백비누, 치약에도 사용할 수 있다.
이산화 티타늄으로 만든 도자기 유약은 투명성이 강하고, 질이 가볍고, 내충격성이 강하며, 기계적 성능이 좋고, 빛깔이 선명하며, 오염이 적다는 특징을 가지고 있다. 식품과 의약품용 이산화 티타늄은 순도가 높고 중금속 함량이 낮으며 커버력이 강한 이산화 티타늄이다.
2 이산화 티탄 생산 공정
티타늄 분말의 생산 공예는 주로 황산법과 염화법의 두 가지가 있다. 1925 미국 국가 납공업이 황산 생산 공정을 시작한 후 각지에 점차 생산공장을 설립하였다. 루틸 제품은 194 1 에서 생산됩니다. 염소화 과정은 1932 로 시작되며, 독일은 최초의 사염화 티타늄 기상산화제 이산화 티타늄에 대한 특허를 발표했다. 1959 년 듀폰은 듀폰공예를 개발해 65438+ 10 만T/A 의 생산설비를 건설해 대규모 산업화를 본격화했다. 하지만 염소화 공정의 기술적 난이도가 매우 높아서 현재 소수의 기업만이 핵심 기술을 장악하고 있다.
황산법은 티타늄가루와 농황산을 이용하여 산가수 분해하여 황산티타늄을 생성하고, 재가수 분해하여 편티타늄산을 만들고, 다시 구운 후 분쇄하여 이산화 티탄 제품을 얻는 것이다. 이런 방법은 예티타늄 광산형과 금홍석형 이산화 티타늄을 생산할 수 있다. 황산법의 장점은 값싸고 쉽게 구할 수 있는 일탄철광과 황산을 원료로 사용할 수 있고, 기술이 성숙하고, 설비가 간단하고, 방부재료가 쉽게 해결될 수 있다는 것이다. 그 단점은 프로세스장, 주로 간헐적 조작, 습법 조작, 황산과 물의 소비가 높고 폐기물과 부산물이 많아 환경오염이 크다는 점이다.
염화법은 금홍석이나 티타늄 찌꺼기 가루를 코크스와 섞은 다음 고온염화로 정제된 사염화티타늄을 생산하는 것이다. 정류에서 바나듐을 제거한 후 고온산화, 등급, 표면처리, 여과, 워싱, 건조, 분쇄하여 이산화 티탄 제품을 얻는다. 염소화는 루틸 제품만 생산할 수 있다. 염화법의 장점은 프로세스가 짧고, 생산 능력을 확대하기 쉬우며, 연속 자동화 정도가 높고, 에너지 소비가 상대적으로 낮고, 삼폐가 적고, 제품 품질이 높다는 것이다. 단점은 투자가 크고, 설비 구조가 복잡하며, 재료에 대한 요구가 높고, 고온에 내성이 있으며, 설비 유지 관리가 어렵고, 연구개발이 어렵다는 것이다. 염소화법과 황산법의 장단점은 표 1 에 나와 있다.
표 1 염화법과 황산법의 비교
프로젝트
황산법
염소화 과정
원료
일메 나이트, 산 용해성 티타늄 슬래그.
염화 티타늄 슬래그, 인조 금홍석.
범주
아나타제 이산화 티탄과 루틸형 이산화 티타늄을 생산할 수 있다
루틸형 이산화 티탄만 생산할 수 있다.
생산공예
생산이 어렵고, 설비가 간단하고, 기술이 성숙되어 국내에서 광범위하게 응용된다.
생산 기술은 난이도가 높고, 핵심 설비 구조가 복잡하며, 높은 임피던스, 부식에 내성이 필요한 재료가 필요하며, 국내에서는 거의 사용되지 않으며, 국제적으로도 소수의 회사만이 이 기술을 가지고 있다.
제품 품질
고급 공정 제어 및 완벽한 코팅 기술을 사용하여 염소화 방법과 염소화 제품 품질 간의 격차를 좁힙니다.
제품 품질이 더 좋습니다. 최종 제품은 염소와 HCl 을 약간 흡수하여 부식성이 있어 일부 응용 분야에서 제한을 받는다.
주요 오염 물질
일메 나이트를 원료로 사용하여 1t 이산화 티타늄을 생산할 때마다 3-4t 녹반과 8t 폐산이 발생한다. 티타늄 찌꺼기를 원료로 사용하면 녹반 문제가 없다.
루틸을 원료로 사용하면 폐기물 배출량이 매우 낮다. 티타늄 찌꺼기를 원료로 1t 이산화 티타늄을 생산할 때마다 약 1.6t 염소 함유와 염산을 함유한 FeC3 을 생산할 수 있다.
공장 안전
주로 열농황산과 이산화 티탄 분진의 처리에 해를 끼친다.
염소, 고온 사염화 티탄 가스, 이산화 티탄 먼지.
생산방식
간헐적 생산
연속 생산, 자동 제어가 용이합니다.
티타늄 찌꺼기는 일메 나이트 (티타늄 정광) 가 일정량의 탄소 환원제를 혼합하여 전기난로로 제련하여 광석 중의 산화철을 탄소로 환원시켜 철 티타늄 분리를 실현하고 산화 티타늄이 찌꺼기에 풍부하게 된 산물이다. 황산 방법에 의한 이산화 티타늄 생산을위한 원료로 사용되는 산 용해성 티타늄 슬래그; 염화 티타늄 찌꺼기는 염소화법으로 이산화 티타늄이나 스폰지 티타늄을 생산하는 원료로 쓰인다.