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用的鈦白粉為什么不夠白？
一、 概述
鈦白粉是二氧化鈦的俗稱，優(yōu)良的白色性能使其在油墨、涂料、油漆、造紙等行業(yè)占據(jù)了市場(chǎng)的絕大份額，因此，被冠于“白色王”的美譽(yù)，日常生活中，只要有白色產(chǎn)品或類白色產(chǎn)品，幾乎都有鈦白粉的參與。除了鈦白粉之外，類似產(chǎn)品還有鉛白、鋅白、立德粉、大白粉等，它們的市場(chǎng)份額遠(yuǎn)不及鈦白粉，而且各項(xiàng)性能較差，尤其是耐候性、光澤度等方面，因此它們只能應(yīng)用于低端行業(yè)。
目前，鈦白粉的生產(chǎn)有兩種方法，分別是硫酸法和氯化法，就全世界范圍內(nèi)來講，氯化法的產(chǎn)能要比硫酸法略多，而在我國，由于技術(shù)原因，硫酸法廠家遠(yuǎn)大于氯化法，氯化法的年產(chǎn)量僅占總產(chǎn)量的5~8%。
硫酸法之所以應(yīng)用廣是因?yàn)樗l(fā)展歷史悠久，工藝路線相當(dāng)成熟，對(duì)設(shè)備的配置要求很低，對(duì)原料的要求不高，鈦礦、鈦渣都可以，而且這種方法即可以生產(chǎn)金紅石型鈦白粉，又能生產(chǎn)銳鈦型鈦白粉，基建要求低，投產(chǎn)時(shí)間短。由于以上原因，硫酸法鈦白粉被復(fù)制，在鈦白粉行業(yè)占有相當(dāng)重要的地位。相比氯化法，硫酸法又有自己的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在操作流程很長，各崗位操作復(fù)雜，機(jī)械化程度低，流程變量多，參數(shù)可控性不高，且“三廢”排放量大，污染嚴(yán)重，能源消耗巨大，屬于高能耗、高污染企業(yè)。雖然硫酸法缺點(diǎn)眾多，也有被其他方法代替的趨勢(shì)，但是現(xiàn)階段人們對(duì)它的熱情不減，生命力依舊頑強(qiáng)，在將來的很長時(shí)間內(nèi)依舊會(huì)占據(jù)重要的地位。
盡管氯化法比較先進(jìn)，流程短，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是它的原料來源困難，成本高，雖然“三廢”排放量少，但是將生產(chǎn)高鈦渣和人造金紅石所排放的廢棄物計(jì)算在內(nèi)，其“三廢”排放總量也是相當(dāng)龐大的。同時(shí)，其技術(shù)復(fù)雜，生產(chǎn)難度大，對(duì)設(shè)備和材料要求高，推廣起來還是有一定的難度。
在鈦白粉的各項(xiàng)指標(biāo)中，白度是比較重要的指標(biāo)之一，由于鈦白粉的白度較高，也是被稱為“白色王”的主要原因，但是鈦白粉的白度并非定值，而是根據(jù)生產(chǎn)方法和工藝參數(shù)改變的，當(dāng)然白度是越高越好。關(guān)于鈦白粉白度的影響因素國內(nèi)外研究的較少，相關(guān)論文及著作解釋的也較為寬泛。通過研究二氧化鈦粒子的大小、形狀、粒度分布以及雜質(zhì)的種類和晶核缺陷簡要說明了它們與白度的關(guān)系，但對(duì)于理論解釋較少，沒有找到根本原因；著重對(duì)表面處理的影響做了相關(guān)研究，認(rèn)為漿料分散性、pH值、化學(xué)品加入順序等對(duì)終產(chǎn)品性有較大影響，但對(duì)白度的解釋極少；雖未對(duì)鈦白粉的白度進(jìn)行研究，但對(duì)純堿的白度做了相關(guān)說明，認(rèn)為粒度、鐵含量和生產(chǎn)工藝對(duì)產(chǎn)品性能有較大影響。
二、白度的定義及分類
白是具有光反射比高和色飽和度低的特殊顏色屬性，是基于目視感知而判斷反射物體所能顯白的程度。一般當(dāng)物體表面對(duì)可見光譜內(nèi)所 有波長的反射比都在80%以上時(shí)，可認(rèn)為該物體表面為白色。白色位于色空間中相當(dāng)狹窄的范圍內(nèi)，它們與其他顏色一樣，可以用三維量（即光反射比Y、純度C、主波長λ）來表示。但人們卻習(xí)慣將不同白度物體按一維量白度（W）排序來定量評(píng)價(jià)其白色程度，而把理想白色（如高純度硫酸鋇，其白度值為百分百）作為參比標(biāo)準(zhǔn)。無論是目視評(píng)定白度，還是用儀器評(píng)定白度，都須建立在公認(rèn)的“標(biāo)準(zhǔn)”基礎(chǔ)上。所以，所謂白度是指距離理想白色的程度。
為了便于研究及比較，人們引入三刺激值Y（明度）、興奮純度（Pe），以及L、a、b值幾個(gè)物理量來規(guī)范白度或顏色。對(duì)于Y和Pe來講，不同的人有不同的看法，有資料顯示物體表面Y＞70，Pe＜10時(shí)可看做白色，有的則顯示Y=70~90，Pe=0~10時(shí)為白色。
為了進(jìn)一步改進(jìn)和同一顏色的評(píng)價(jià)方法，國際照明委員會(huì)（CIE）引用了L、a*、b*三個(gè)數(shù)值來表示某一顏色，L值為亮度，變化范圍了0~100，L=0為完全黑暗，即為黑色，L=100為明亮。a*、b*值有正負(fù)之分，其中a表示紅綠色，-a*為綠色，絕 對(duì)值越大，綠色飽和度越大，+a*為紅色，數(shù)值越大，紅色越強(qiáng)烈。b*值為黃藍(lán)色，-b*為藍(lán)色，絕 對(duì)值越大，藍(lán)色越深，+b*為黃色，數(shù)值越大，黃色越深。有了這三個(gè)數(shù)值之后可在空間建立三維顏色坐標(biāo)系，見圖1，L、a、b為坐標(biāo)軸，任何一種可見光顏色都可以在坐標(biāo)系中表示出來，這種表示方法比于Y和Pe更為精細(xì)準(zhǔn)確，適用范圍更廣。
國際上對(duì)于白度的計(jì)算公式或方法有多種，如甘茨白度、藍(lán)光白度、亨特百度、Tabble白度、建材白度等，甚至每個(gè)行業(yè)或企業(yè)都有不同的評(píng)定方法，就是用頻率來看，甘茨白度、藍(lán)光白度、亨特白度是應(yīng)用較多的三種.
三、 白度的測(cè)量
白度的計(jì)算和測(cè)量方法有多種，因此在對(duì)比白度時(shí)需要說明用的何種計(jì)算方法，因?yàn)椴煌挠?jì)算方法取得的白度值有較大不同。在市面上有很多用于測(cè)量白度的儀器，不同一起的測(cè)量原理可能存在差異，致使同種樣品使用不同儀器測(cè)量時(shí)結(jié)果有所不同。
目前用于測(cè)量白度的儀器有MS-350、ND101-DP、ZDB-1等，它們的光源型號(hào)和視野角度有所不同，表1為同種樣品不同測(cè)試條件下的白度值，由表可知，不同的測(cè)試條件對(duì)白度的影響較大，因此，測(cè)試方法的選擇對(duì)白度數(shù)據(jù)有相當(dāng)大的影響。
四、影響白度的因素
就目前來講，影響鈦白粉白度的因素有雜質(zhì)、粒徑和粒度分布、顆粒形狀、鈦含量等因素。
五、 生產(chǎn)中提高白度的方法
在生產(chǎn)及客戶使用過程中，都希望鈦白粉的白度能夠更高，據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，當(dāng)鈦白粉的白度升高時(shí)，其遮蓋力、消色力指標(biāo)也會(huì)相應(yīng)升高，因此，要達(dá)到同等的效果使用的鈦白粉量就少，成本就會(huì)降低。關(guān)于生產(chǎn)中提高白度的方法目前主要有以下幾點(diǎn)（針對(duì)于硫酸法）。
（1）原料選擇方面
原料是生產(chǎn)的首步，只有合格的原料才能生產(chǎn)合格的產(chǎn)品，鈦白粉對(duì)于雜質(zhì)的含量極為敏感，有時(shí)要精細(xì)準(zhǔn)確到1ppm，因此，選擇好的礦源是重中之重。鐵、錳、釩鈮是比較重要的雜質(zhì)，其含量需要進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試并精細(xì)準(zhǔn)確控制。
（2）水解技術(shù)
水解是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中重要的工藝，也是影響鈦白粉白度的重要位置。通常加壓水解產(chǎn)物的均勻性較差，洗滌速度慢，成品白度差，而常壓水解可以克服這一缺點(diǎn)，時(shí)顆粒形狀均勻，白度上升。
（3）煅燒條件
煅燒是脫水、脫硫、晶型轉(zhuǎn)化、晶型成長的過程，與成品的白度有直接關(guān)系，切勿欠燒或過燒。一般在回轉(zhuǎn)窯前方設(shè)置燃燒室，防止高溫火焰直接接觸物料，并控制溫度、轉(zhuǎn)速和煅燒時(shí)間，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)控制各項(xiàng)參數(shù)。
（4）砂磨條件
砂磨是后處理階段的首作業(yè)，其任務(wù)是將物料打碎，用于后期的包膜處理。當(dāng)物料過粗時(shí)，包膜不均勻，過細(xì)會(huì)導(dǎo)致成品遮蓋力下降，并浪費(fèi)研磨資源，因此，一般控制平均粒徑在0.3~0.6μm之間。
（5）包膜過程
包膜方式、包膜量、包膜的均勻程度等都可以影響產(chǎn)品的白度，通常情況下，包磷、鋁、鋯是會(huì)是白度有升高的趨勢(shì)，而包硅則會(huì)使白度不變甚至下降，而當(dāng)包膜不均勻時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響成品的白度。
（6）氣粉條件
氣粉是將鈦白粉粉碎到合適的粒徑，粒徑越大，均勻性越差，白度越低，反之白度升高，因此，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般將成品粒徑粉碎到0.2~0.35μm之間。
六、通過以上對(duì)于鈦白粉白度的分析，可得出兩個(gè)結(jié)論：
（1）鈦白粉的白度常用甘茨白度、藍(lán)光白度和亨特白度來表示，不同的白度由不同的應(yīng)用場(chǎng)合，而且測(cè)量白度的儀器存在差異，對(duì)比時(shí)需要確定儀器型號(hào)；
（2）鈦白粉白度的影響因素有雜質(zhì)、粒徑和粒度分布、顆粒形狀和鈦含量，其中雜質(zhì)的影響很嚴(yán)重，其次是粒度分布和鈦含量，顆粒形狀對(duì)白度的影響較小，具體影響作用為雜質(zhì)含量越低，粒度分布越集中，平均粒徑越小，鈦含量越高，白度值越大，反之白度越小.
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