浅析钛白粉生产中影响三洗效果的主要因素

罗田梅

摘 要：在钛白粉生产过程中，表面处理即包膜后的二氧化钛浆料会引入大量的杂质离子，这些杂质离子的存在会严重影响钛白粉的应用性能，所以必须通过“三洗”将这些杂质离子除去。文章主要对影响“三洗”效果的因素进行了分析，以便指导生产。

关键词：钛白粉；二氧化钛浆料；三洗；影响因素

1 三洗

钛白粉是一种遮盖力最强的白色颜料，有优良的光学和某些颜料特性，但直接使用未经后处理的钛白颗粒将存在诸多缺陷。如：分散性差，制成的漆膜不耐用等。为了克服这些缺点，需要对钛白颗粒进行表面处理从而改善它的性能，如消色力、遮盖力、不透明度和化学稳定性等。[1]钛白粉的后处理是由一个完整的系统来实现的，它主要包括了表面处理、脱水洗涤、物料干燥、气流粉碎等工序。所谓的“三洗”即脱水洗涤工序，即要在过滤的同时回收固体和液体，也要对二氧化钛滤饼进行充分洗涤。

包膜后的二氧化钛浆料中存在大量的可溶性盐类杂质，这些杂质的存在会严重影响钛白粉的光学性质、颜料性能及应用性能，所以必须通过“三洗”将这些杂质除去。三洗利用了钛白粉的水不溶性和杂质的可溶性，将二氧化钛浆料进行过滤，洗涤。由于二氧化钛浆料中的杂质离子浓度较高，根据传质理论可知，浓度差是雜质离子从钛白浆料中转移到水中的推动力。因此，不停的供水即可达到除去可溶性杂质的目的，但从生产成本上考虑，只要滤饼中的杂质含量不影响产品质量，达到洗涤工序要求即可。

2 影响三洗效果的主要因素

文章主要以洗涤后滤饼中杂质含量的多少和生产成本的高低来评判洗涤效果的好坏。影响包膜后二氧化钛浆料洗涤效果的因素很多，根据生产总结，主要有以下几种。

2.1 二氧化钛浆料的质量

影响三洗效果最主要的因素就是二氧化钛浆料的质量，浆料本身的质量越好洗涤效果越好。由于氯化法生产的的钛白粉粒度分布均匀，粒径分布较窄，因此氯化法生产的钛白粉质量普遍比硫酸法生产的钛白粉好。相对于硫酸法钛白，氯化法钛白的三洗周期更短，洗涤效果更好，耗水量更低。另外，若在包膜过程中出现异常情况形成包浆料，将对洗涤效果产生重大影响，此时钛白浆料中的大部分杂将无法被洗出，所以控制二氧化钛浆料的质量对洗涤效果尤为重要。

2.2 洗水的质量

三洗是为了洗掉二氧化钛浆料中的硫酸根或氯离子等离子，如果水质本身就含有大量的杂质离子将会加大洗水用量并且延长洗涤时间，严重影响洗涤效果且增加生产成本。因此，三洗对水质要求很高，电阻率需大于100000Ω·cm。

2.3 洗水的温度

由于可溶性盐在水中的溶解度与温度有关，因此在三洗过程中，洗水的温度对洗涤效果有重要的影响。实际生产中，在一定范围内洗水温度越高滤饼中杂质含量越少，洗涤水用量也越少。

虽然提高洗涤水的水温，杂质在浆料中的溶解度将更大，但若提高水温将增加能耗和生产成本，加之设备对温度的承受能力有限。综合考虑，洗涤水温度控制在60～70℃较为理想。在实际生产中，一些厂家将气粉冷凝水回用到此处，不仅对洗涤后产品质量未产生影响还降低了生产成本。

2.4 进料时间和进料压力的控制

三洗的过滤其实是一个滤饼过滤的过程，因此滤饼的厚度和均匀度将影响三洗的最终洗涤效果。在一定体积内，滤饼若较薄，则达不到产能要求；反之，若滤饼较厚，则颗粒间的缝隙就会越小，有效过滤面积也会随之减小。[2]若滤饼均匀度不好，洗涤水将从阻力较小的地方直接流走，从而造成洗涤水短路，达不到洗涤的目的。在生产中一般通过控制进料时间和进料压力来控制滤饼的厚度和均匀度从而保证洗涤效果。一般情况下应选择大流量，低扬程进料泵。滤饼厚度保持在30～35mm左右为宜。

2.5 洗涤设备

目前，国内三洗工序中常用的设备主要有真空叶滤机和隔膜压滤机。采用不同的洗涤设备，洗涤方式和操作过程的不同则洗涤效果不同。真空叶滤机虽然结构简单，但排液系统较为复杂，排液系统性能的好坏直接影响洗涤过程的平稳性和滤液回收的效果。相对于隔膜压滤机而言，由于真空叶滤机具有结构简单、产能大、造价低、易于维护，对滤饼洗涤较充分等优点，以往在国内外钛白行业中得到广泛应用。随着企业对节能减排，降本增效的要求越来越高，真空叶滤机由于耗水量较大，劳动强度高、不易实现自动操作且占地面积较大，一次性投资费用较高等缺点，国内新建钛白项目中逐渐被隔膜压滤机所替代。在隔膜压滤洗涤过程中，洗涤方式有中心洗涤、侧洗、对角洗涤等。采用不同的洗涤方式，洗涤效果不同。钛白生产中，一般不采用单一的洗涤方式，常采用先中心洗涤再对角洗涤或先中心洗涤再侧洗。通过对比，在洗涤时间相同的条件下，前者比后者用水量低，滤饼中杂质含量更少，效果更好。

2.6 滤布

在三洗过滤的过程中，滤布将对过滤效果产生直接影响。其选型选材及操作应注意以下方面：

选择适合钛白浆料过滤的滤布。选择滤布时不仅要对滤布的种类、大小、材质、目数等常规参数进行考虑，还要注意滤布的编织、耐温性、延展性等性质。在钛白行业中一般选择复合型材质的滤布效果较好。

滤布的放置也会影响过滤效果。滤布需平整自然的放置于滤板之间，不能起褶皱和拉得过紧。

滤布的清洗和再生也是不可忽视的环节。在钛白粉生产中，一般使用低浓度的氢氟酸对三洗过后的滤布进行浸泡，待表面固体颗粒软化后再用除盐水进行冲洗。

3 结束语

综上所述，影响二氧化钛浆料洗涤效果的因素并不是单一的，除二氧化钛浆料本身质量和洗涤水质量、温度以及滤饼厚度和均匀度等主要因素的影响外，洗涤设备、洗涤方式、操作过程以及滤布的选择都会对三洗效果产生重要影响，只有清楚各种因素之间的相互联系，严格按照操作规程进行生产才能实现低成本，高产出。

参考文献

[1]陈朝华，刘长河.钛白粉生产及应用技术[J].北京：化学工业出版社，2005.

[2]陈敏恒.化工原理（上册）第三版[M].北京：化学工业出版社，2006.