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淺談鈦白粉粒度檢測(cè)

濟(jì)南微納 2015-12-14 | 閱讀：5394

一、鈦白粉

鈦白粉的化學(xué)名稱(chēng)：二氧化鈦,，分子式TiO2，分子量79.9,，其質(zhì)量組成中59.95%為Ti,，O占40.05%。別名：鈦白,，鈦白粉,。

鈦白粉，是迄今無(wú)可替代,，性能最優(yōu)異的白色顏料,，其工業(yè)產(chǎn)品的形式有兩種，粉（稱(chēng)鈦白粉）和漿狀（稱(chēng)漿狀鈦白）,。TiO_2r的工業(yè)生產(chǎn)方式只有硫酸法和氯化法,，兩種全球TiO₂的裝置能力約為475萬(wàn)噸,，實(shí)際產(chǎn)銷(xiāo)量約為400萬(wàn)噸左右,，TiO₂僅次于合成氨和磷化工產(chǎn)品，居無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品的第三位,。通常人們把在涂料,、油墨、塑料,、橡膠,、造紙、化纖,、美術(shù)顏料和日用化妝品等行業(yè)中以白色顏料為主要使用目的的二氧化鈦稱(chēng)為鈦白粉,、二氧化鈦顏料或鈦白，而把在搪瓷,、電焊條,、陶瓷、電子,、冶金等工業(yè)部門(mén)以純度為主要使用目的的二氧化鈦稱(chēng)為二氧化鈦或非顏料級(jí)鈦白粉,、非涂料用鈦白粉。

二氧化鈦是一種重要的無(wú)機(jī)化工原料,，無(wú)毒,、對(duì)健康無(wú)害,，是最重要的白色顏料，占全部白色顏料使用量的80%,。從全世界范圍來(lái)說(shuō),，所開(kāi)采的鈦礦90％以上用于TiO2顏料的生產(chǎn)。1998年,，世界總的TiO2顏料消費(fèi)量為355萬(wàn)噸,，按2000美元/噸的單價(jià)計(jì)其總價(jià)值為70億美元。許多發(fā)達(dá)國(guó)家都將其列為關(guān)鍵化學(xué)品行列,，在某些國(guó)家和地區(qū),，其生產(chǎn)量與國(guó)民生產(chǎn)總值成正比，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平高低的重要標(biāo)志之一,。

二,、鈦白粉行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)鈦白粉工業(yè)始于20世紀(jì)50年代中期。鈦白粉主要成分為二氧化鈦(TiO2)的白色顏料,。鈦白粉學(xué)名為二氧化鈦（ titanium dioxide）,，分子式為TiO2是一種多晶化合物，其質(zhì)點(diǎn)呈規(guī)則排列,，具有格子構(gòu)造,。隨著鈦白粉行業(yè)的不斷發(fā)展越來(lái)越多的品牌被人類(lèi)認(rèn)識(shí)。數(shù)據(jù)顯示,，我國(guó)鈦白粉總產(chǎn)能占世界的30%,，是世界最大的鈦白粉生產(chǎn)國(guó)，2011年全國(guó)鈦白粉總產(chǎn)能為約260萬(wàn)噸,。

此外,，我國(guó)也已成為世界最大的鈦白粉消費(fèi)國(guó)，1999-2011年,，我國(guó)鈦白粉消費(fèi)量從24.8萬(wàn)噸/年增長(zhǎng)至165萬(wàn)噸/年,，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)17.11%，遠(yuǎn)超GDP增速,。

鈦白粉在涂料體系中使用GR復(fù)合鈦白顏料可限得與鈦白粉相同或相近的性能指標(biāo),；GR復(fù)合鈦白顏料可廣泛應(yīng)用于涂料體系中，改善涂料的性能,，較大幅度的降低材料的使用成本2011年中國(guó)鈦白粉行業(yè)進(jìn)出口總額為18.58億美元,，其中進(jìn)口額為7.04億美元，同比增長(zhǎng)9.22%;出口額為11.55億美元,，同比增長(zhǎng)122.58%;2011年鈦白粉國(guó)際貿(mào)易首次出現(xiàn)貿(mào)易順差,，順差額4.51億美元2011年，全國(guó)鈦白粉進(jìn)口總量20萬(wàn)噸,，較上一年減少了6.9萬(wàn)噸,，增長(zhǎng)率為-25.65%;鈦白粉出口總量為38萬(wàn)噸,，較上一年增加了11.4萬(wàn)噸，增長(zhǎng)率為42.86%,。

凈出口量達(dá)18萬(wàn)噸,。這表明，國(guó)產(chǎn)鈦白粉的質(zhì)量有所提高,，能滿足國(guó)內(nèi)大部分下游產(chǎn)品的需求,，在替代一部分進(jìn)口產(chǎn)品的同時(shí)，也增加了出口量,。

三,、鈦白粉粒度控制的重要性

粒度是指一個(gè)顆粒的大小，對(duì)于規(guī)則的球形顆粒,，我們可以用“直徑”來(lái)精確描述其大小,，在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于控制的不穩(wěn)定性,，絕大多數(shù)情況下顆粒形狀都不是球形的,，無(wú)法用直徑表示，因此表示顆粒的大小時(shí)引進(jìn)了“粒徑”的概念,。所謂粒徑,，可以把它理解為一因次尺寸。同一顆粒,，由于應(yīng)用場(chǎng)合的不同,，往往測(cè)量方法會(huì)有區(qū)別，得到的粒徑值也就不同,；顯微鏡下看到的是顆粒與視線垂直平面上的投影尺寸,；篩分法所得到的粒徑是篩孔的尺寸,；沉降測(cè)定法得到的是某種沉降特性相同的球形顆粒的直徑,。在生產(chǎn)實(shí)踐中，所涉及的往往并非單一粒徑,，而是包含了不同粒徑的若干顆粒的集合體,，也就是顆粒群，如何來(lái)描述顆粒群所有顆粒粒度特征也成了一個(gè)難題?，F(xiàn)在一般都是用統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的方法來(lái)計(jì)算顆粒群平均粒徑的,，然后分段來(lái)進(jìn)行描述顆粒的大小和分布，也就是粒度分布,，即顏料粉體中不同粒度區(qū)間的顆粒含量,。

鈦白粉粒度分布是一個(gè)綜合性的指標(biāo)，它嚴(yán)重影響鈦白粉顏料性能和產(chǎn)品應(yīng)用性能,，因此,，對(duì)于遮蓋力和分散性的討論可直接從粒度分布上進(jìn)行分析,。

影響鈦白粉粒度分布的因素較為復(fù)雜，首先是水解原始粒徑的大小,，通過(guò)控制和調(diào)節(jié)水解工藝條件,，使原始粒徑在一定范圍內(nèi)。其次是煅燒溫度,，偏鈦酸在煅燒的過(guò)程中,，粒子經(jīng)歷一個(gè)晶型轉(zhuǎn)化期和成長(zhǎng)期，控制適宜的溫度,，使成長(zhǎng)粒子在一定范圍內(nèi),。最后就是產(chǎn)品的粉碎，通常對(duì)雷蒙磨的改造和分析器轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),，控制粉碎質(zhì)量,，同時(shí)可以采用其它粉碎設(shè)備，例如：萬(wàn)能磨,、氣流粉碎機(jī)和錘磨裝置,。

鈦白粉的顏料性能影響因素較多，其中粒徑大小及分布是很重要的影響因素之一,，鈦白粉顆粒的粒度大小,，嚴(yán)重影響其散射系數(shù)。當(dāng)其粒徑為200W時(shí),，散射系數(shù)最高,，這時(shí)顏料的消色力和遮蓋率最優(yōu) ，白度和光澤度最好,，但粒徑變小時(shí),，耐候性就相應(yīng)下降。顏料性能優(yōu)良的鈦白粉,，其顆粒的粒度分布寬度應(yīng)盡可能的窄,。準(zhǔn)確檢測(cè)鈦白粉的粒度分布，從分布圖中能夠初步判斷中間產(chǎn)品和成品質(zhì)量的優(yōu)劣,，有利于指導(dǎo)鈦白粉生產(chǎn),。20世紀(jì)六七十年代，國(guó)內(nèi)外一些鈦白粉廠多采用沉降法和電子顯微鏡法測(cè)定鈦白粉粒度分布,。沉降法影響因素較多,，測(cè)定結(jié)果有很大差別；電子顯微鏡測(cè)定粒度分布,，必須借助大量統(tǒng)計(jì)工具,，才能得到較為接近實(shí)際情況的粒度分布，大大提高了分析速度和準(zhǔn)確性。1975年研制成世界上第一臺(tái)激光粒度儀后,，在20世紀(jì)80年代初期首先進(jìn)入我國(guó)的石油化工領(lǐng)域,，后來(lái)在材料化學(xué)、化工,、制藥,、地質(zhì)、涂料,、陶瓷,、造紙、電池和軍工領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用,。目前激光粒度儀在鈦白粉行業(yè)應(yīng)用也較普遍,。

四、激光粒度在鈦白粉行業(yè)的應(yīng)用

我們所見(jiàn)到的鈦白粉無(wú)論是銳鈦型還是金紅石型,，都是由直徑在0.1~0.3 μm的球形顆粒單一晶體所組成,。單一晶體粒子的大小和由此凝集集合的二次粒子的結(jié)合力數(shù)值以及結(jié)合量將會(huì)導(dǎo)致鈦白粉分散體系的白度、消色力,、分散性,、耐候性等顏料性能很大的變化。因此顆粒粒度和粒度分布是影響顏料性能和應(yīng)用指標(biāo)的重要性質(zhì)之一,，對(duì)所有的顏料性能幾乎都具有決定性的影響,。

由于顆粒的粒度與形狀對(duì)其產(chǎn)品的性質(zhì)與用途影響很大，不同的測(cè)量方法適用于不同的粒度范圍,，由于采用了不同的原理,，對(duì)于同一樣品的檢測(cè)結(jié)果在數(shù)據(jù)上會(huì)有偏差，目前工廠常用的分析方法已經(jīng)普遍使用激光粒度儀進(jìn)行檢測(cè),。以下是使用winner2000E檢測(cè)的鈦白粉粒度,，測(cè)試報(bào)告如下：