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零排放矿粉基机械化学法复合钛白粉生产技术

专利(申请号):

专利类型:

技术成熟度:可以量产

所 在 地:湖北宜昌

最近更新:2017-12-28 08:54:45

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零排放矿粉基机械化学法复合钛白粉生产技术0
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    零排放矿粉基机械化学法复合钛白粉生产技术


      项目简介:

      一、项目背景及技术现状


      钛白粉,主要化学成分为TiO2,是目前性能最佳、应用最广的一种 白色颜料。目前的主要生产方法国内外一般均采用化学合成法,在北美和西欧市场通常使用氯化法钛白粉,而在亚太地区和发展中国家通常采用硫酸法生产钛白粉。由于钛白粉生产过程中存在资源消耗大、环境污染严重、制造成本高等诸多问题,研究和探索钛白粉的替代产品已在为目前一个重要课题。此外,钛白粉价格持续走高给涂料企业造成了较大的压力。为了应对这一挑战,美国宣威涂料公司、美国PPG工业公司和荷兰阿克苏诺贝尔公司等国际涂料巨头近日纷纷表示,将采取措施尽量减少钛白粉用量,同时通过寻找替代品来降低原材料成本。

      据德意志银行分析师戴维·贝格雷特预测,近期全球钛精矿价格将大幅增长,而钛精矿是生产钛白粉的原材料,因此全球钛白粉将继续维持高价位。

      宣威涂料公司首席执行官克里斯托弗·康纳预计,钛白粉价格持续上升将使该公司今年的原材料成本增加10%。PPG公司也指出,今年氯化法钛白粉价格在往年增长35%的基础上还将持续上涨。

      面对这种局面,阿克苏诺贝尔公司首席执行官魏思翰在接受媒体采访时表示,今后10年,该公司将大幅减少钛白粉等高耗能原材料的用量。

      为了化解钛白粉价格走高所带来的成本压力,PPG工业公司采取了相同的策略。该公司首席执行官查尔斯·邦齐对外表示,希望今后逐年减少纯钛白粉的用量。

      美国陶氏化学公司和法国阿科玛公司等涂料生产商正在努力寻找钛白粉的替代品。去年,陶氏化学公司推出一种乳胶聚合物,一方面提升钛白粉在涂料中的不透明性,另一方面使钛白粉在涂料配方中的用量减少20%。

      阿科玛公司研发成功一种可以部分替代钛白粉功能的名为Celocor的不透明聚合物。据称,采用这种聚合物可以大幅降低原材料成本。阿科玛涂料树脂全球营销总监艾瑞克·凯撒表示:“对于涂料配方而言,钛白粉的成本和可用性是至关重要的两个因素。如果能够保持良好的产品性能,客户对使用钛白粉替代品会非常感兴趣的。”

      另外,由于钛白粉在涂料原材料成本中所占比重较大,钛白粉成本持续上升,油漆和涂料制造商不得不通过提价来转嫁成本。

      在国内,环保要求日益严苛,各项环保政策频频出台。新的钛白粉行业准入条件在2014年开始实施,《钛白粉工业污染防治技术政策》也已于2014年出台。新的行业法规政策的出台大幅提高了行业门槛,钛白粉行业整合的步伐在逐步加快。 钛白粉工业污染防治技术政策在清洁生产、大气污染防治、水污染防治、固废处理等方面都提出了要求,行业的存量产能进入优化发展阶段。传统硫酸法产能将受到越来越大的约束,循环经济将会成为硫酸法钛白粉行业的发展热点,钛白粉行业面临重新洗牌。

      据此,国内一些单位进行了钛白粉替代产品的研究,除少数做得比较好外,大多处于实验探索阶段,成熟度较低。国内做得较好较为成熟的是由中南冶金地质研究所胡修权教授级高工所带领的团队,经过多年探索,对化学合成及化学机械物理等方法进行研究,取得较好成果。其中以超细化矿粉(如石英粉、重轻钙粉、高岭土、硅灰石等)为基核通过机械化学力包覆制备的复合钛白粉,其性能达到普通钛白粉技术指标,而制备成本则大幅度降低,该技术已获得国家发明专利

      二、技术方案

      目前复合钛白粉的制备方法一般有两种,一种是化学包覆,即在液相体系中通过钛酸盐水解反应,形成水合二氧化钛以超细无机粉体粒子为基核并包覆于表面,经收集处理得到复合钛白粉;另外一种是以无机粉体和市售钛白粉颜料为原料,通过加入改性剂、活化剂等助剂,在高速搅拌下进行机械混合,收集便得到一种复配粉体。两都相比,各有优缺点,其中以化学法钛酸盐进行水解包覆,制备产品性能好,可替代钛白粉,但工艺较复杂、废水排放量大、对环境不利、投资较大;以无机粉体与市售钛白粉直接进行机械混合,所得到的产品其本质上只是一种混合物,并不是严格意义上的包覆产品,因此其性能远远不能与钛白粉性能相比,不能替代钛白粉,但其投资少、成本低、环境影响小。这里要介绍的是介于两者之间的一种最新复合钛技术—矿粉基机械化学法湿式包覆制备复合钛白粉。

      该法是以市售钛白粉和超细无机粉体(主要为非金属矿粉)为原料,通过湿法机械及化学力包覆制备复合钛白粉。产品性能好,可与纯钛白粉媲美,环境友好,投资省,成本低,能耗少,具有较强的市场竞争力。

      三、技术路线及配比

      1、主要原料

      A、超细矿粉,包括重(轻)质碳酸钙、超细石英粉、硅灰石粉、煅烧高岭土等白色(浅色)矿粉。

      B、市售钛白粉。

      2、主要技术路线及设备配套

      略。

      3、原料配比

    材料

    配比/%

    材料

    配比/%

    矿粉

    20-70

    分散剂

    0.5-8

    钛白粉

    25-80

    粒子色剂

    1-20

    活化剂

    0.5-5

    漂白剂(选用)

    0.02-0.2

    偶联剂

    0-6



      项目核心创新点:以非金属矿粉为原料,以水为介质,经分散、活化改性、粒子包覆等工艺制备矿粉基复合钛白粉。产品性能达到硫酸法和氯化法钛白粉颜料指标,性能稳定。能耗低、成本低,无污染无排放,环境友好。

      项目详细用途:作为普通钛白粉颜料最佳替代品,广泛应用于涂料、油漆、油墨、塑料、造纸、橡胶及建筑材料等领域。

      预期效益说明:在保持性能相似情况下比较,复合钛白粉的制备成本较普通钛白粉经济1000~3000元/吨。同时,本复合钛制备工艺无污染、零排放,环境友好。因此,不但具有较好的经济效益,还具有良好的环保效益。

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