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南华大学化学化工学院毕业设计第1页共17页前言白粉的化学名称为二氧化钛,商用名称为钛白粉,化学分子式为TiO2。钛白粉具有高折射率,理想的粒度分布,良好的遮盖力和着色力,是一种性能优异的白色颜料,广泛应用于涂料、橡胶、塑料、造纸、印刷油墨、日用化工、电子工业、微机电和环保工业。二氧化钛是世界上最白的东西,l克二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍,因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛,一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里,使纸变白并且不透明,效果比其他物质大10倍,因此,钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外,为了使塑料的颜色变浅,使人造丝光泽柔和,有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上,二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。钛白粉主要分为颜料级和非颜料级钛白粉。通常人们把在涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤、美术颜料和日用化妆品等行业中以白色颜料为主要使用目的的钛白粉称为颜料级钛白粉、二氧化钛颜料或钛白粉;而把在搪瓷、电焊条、陶瓷、电子、冶金等工业部门以纯度为主要使用目的的钛白粉称为非颜料级钛白粉或非涂料用钛白粉。世界钛白粉工业于1916年分别诞生于美国和挪威,所用生产工艺是硫酸法。1959年以后,硫酸法和氯化法工艺成为钛白粉的两种主要生产工艺。目前,世界钛白粉工业工艺成熟、产品品种齐全,应用面涉及各工业领域和人们日常生活,成为市场价值仅次于合成氨和磷化工的第三大无机化工产品。钛白粉工业的发展与整个国民经济发展有着密切的关系,其消耗量的多寡,可以用来衡量一个国家国民经济发展水平和生活水平的高低,被称为经济发展的“晴雨表”,因此钛白粉工业的发展备受工业发达国家的重视南华大学化学化工学院毕业设计第2页共17页1钛白粉的工艺流程1.1钛白粉的市场前景一个国家的钛白粉消耗总量是社会消费水平的重要参考标志,这是因为钛白粉应用领域非常广泛。它是涂料、塑料、油墨、纸张、化纤、日化、医药、食品等行业生产不可缺少的重要原料,因此钛白粉的生产备受各工业发达国家的重视。中国钛白粉行业很早就进入国际钛白粉市场的竞争,国际钛白粉市场的盛衰,直接影响着中国钛白粉的生产。随着对国内引进钛白粉装置的消化吸收,完成了国产化建设国内大型钛白装置的技术积累以及大型设备的国产化工作。近年来,中国钛白粉工业更是取得了突飞猛进的发展,生产规模持续提升,经济运行质量不断提高,呈现出欣欣向荣的景象。中国钛白粉工业已经进入成熟期。当前,我国钛白粉行业重心逐步向钛原料丰富的中西部地区转移。近年中西部湖南、湖北、广东、广西、云南和四川攀西地区陆续新建、扩建钛白粉装置达20多家,产能超过70万吨。今后,随着国家对中西部地区开发力度的加强以及大规模基础设施的兴建,中西部地区钛白粉的消费量将会不断增多。目前随着全球性金融危机对我国经济影响的不断加深,钛白企业面临前所未有的困难局面,这将迫使全行业进入快速调整和重组时期。实力较弱的中小企业将首当其中,可能被整合或者淡出钛白产业;具有较强潜力的大型企业可把握机会,趁机扩充自己,再通过强化自身内部管理、技术改造和技术进步等措施,提高产品的竞争力。这样,通过市场竞争机制,优胜劣汰进行行业洗牌将不可避免,其带来的结果将是产业集中度的提升以及大型企业抗风险能力和发展力的提高。2009年2月国务院常务会议原则通过汽车、钢铁、纺织、装备制造、船舶、电子信息、石化、轻工业、有色金属和物流业十个重要产业的调整振兴规划。这十大产业振兴规划将促进我国经济良性发展,其中汽车、纺织、装备制造、船舶、电子信息和轻工业将带动与钛白行业密切相关的涂料、塑料、油墨、纸张、化纤、日化、医药、食品等行业。短期经济刺激的政策还会陆续出台,无论是扩大内需还是增加就业促进民生,都将给钛白行业带来更多的利好消息。南华大学化学化工学院毕业设计第3页共17页中投顾问发布的《2010-2015年中国钛白粉行业投资分析及前景预测报告》共八章。首先介绍了金属钛、钛白粉、纳米钛白粉的特性及用途等,接着分析了钛矿资源和国际国内钛白粉行业的现状,然后具体介绍了涂料行业、塑料行业、橡胶行业、造纸行业等钛白粉下游关联产业的发展。随后,报告对钛白粉行业做了相关技术分析和重点企业运营状况分析,最后分析了钛白粉行业的投资环境与未来前景。您若想对钛白粉行业有个系统的了解或者想投资钛白粉生产,本报告是您不可或缺的重要工具。目前,中国钛白粉(TiO2)总产能占世界的30%,截至2010年6月产能达到198.6万吨/,2010年上半年产量超过67万吨。厂家则达到了63家(从矿石至最终产品的厂家),并还不断有新的厂加入进来。中国现在已经名副其实的成为世界最大的钛白粉生产国。与此同时,由于欧美生产厂家受经济危机与环保的压力,却在不断的在关闭生产线,从今年一月开始至12月底,美国共关闭三家钛白粉厂,西欧3家,甚至连东欧都关闭了2家。这些厂家的关闭,导致全世界钛白粉市场的供应紧缺,预计整个缺口约在50万吨左右。巨大的缺口使中国钛白粉出口呈快速增长并于2010年5月首次出现贸易顺差。此外,中国因拉动内需要的原因,也使得自己的成为世界最大的钛白粉消费国1.2钛白粉的性质1.2.1二氧化钛的结晶特征及物理性质:物性金红石型锐钛型结晶系四方晶系四方晶系相对密度3.9~4.23.8~4.1折射率2.762.55莫氏硬度6-75.5-6电容率11431熔点1858高温时转变为金红石型晶格常数A轴0.458,c轴0.795A轴0.378,c轴0.949南华大学化学化工学院毕业设计第4页共17页线膨胀系数25℃/℃a轴7.19X10-62.8810-6c轴9.94X10-66.4410-6热导率1.80910-3吸油度16~4818~30着色强度1650~19001200~1300颗粒大小0.2~0.30.3⑴、钛白粉的分级Ⅰ类:二氧化钛干磨和未处理,Ⅰ类二氧化钛具有低表面积和低吸油值。Ⅱ类:为Ⅰ类二氧化钛经过处理,并进行湿法研磨,去除大颗粒,并用4%量的硅-铝包覆,它具有最低表面积和最低吸油值。Ⅲ类:为典型的超细包覆级,并有有机包覆。Ⅳ类:大包覆量,又可分为Ⅳa和Ⅳb,其包覆量在5~10%之间。⑵、相对密度:在常用的白色颜料中,二氧化钛的相对密度最小,同等质量的白色颜料中,二氧化钛的表面积最大,颜料体积最高。颜料名称相对密度/(g/cm3)颜料名称相对密度/(g/cm3)锐钛型二氧化钛3.8~3.9硫酸铅6.4~6.6金红石型二氧化钛4.2~4.3氧化锌5.5~5.7板钛型二氧化钛4.12~4.23锌钡白4.2~4.3碱式碳酸铅6.8~6.9硫化锌4.0⑶、熔点和沸点:由于锐钛型和板钛型二氧化钛在高温下都会转变成金红石型,因此板钛型和锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只有金红石型二氧化钛有熔点和沸点,金红石型二氧化钛的熔点为1850℃、空气中的熔点(1830土15)℃、富氧中的熔点1879℃,熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为(3200±300)K,在此高温下二氧化钛稍有挥发性。⑷、介电常数:由于二氧化钛的介电常数较高,因此具有优良的电学性能。在测定二氧化钛南华大学化学化工学院毕业设计第5页共17页的某些物理性质时,要考虑二氧化钛晶体的结晶方向。例如,金红石型的介电常数,随晶体的方向不同而不同,当与C轴相平行时,测得的介电常数为180,与此轴呈直角时为90,其粉末平均值为114。锐钛型二氧化钛的介电常数比较低只有48。⑸、电导率:二氧化钛具有半导体的性能,它的电导率随温度的上升而迅速增加,而且对缺氧也非常敏感。例如,金红石型二氧化钛在20℃时还是电绝缘体,但加热到420℃时,它的电导率增加了107倍。稍微减少氧含量,对它的电导率会有特殊的影响,按化学组成的二氧化钛(TiO2)电导率10-10s/cm,而TiO1.9995的电导率只有10-1s/cm。金红石型二氧化钛的介电常数和半导体性质对电子工业非常重要,该工业领域利用上述特性,生产陶瓷电容器等电子元器件。⑹、硬度:按莫氏硬度10分制标度,金红石型二氧化钛为6~6.5,锐钛型二氧化钛为5.5~6.0,因此在化纤消光中为避免磨损喷丝孔而采用锐钛型。⑺、吸湿性:二氧化钛虽有亲水性,但吸湿性不太强,金红石型较锐钛型为小。二氧化钛的吸湿性与其表面积的大小有一定关系,表面积大,吸湿性高。二氧化钛的吸湿性也与表面处理及性质有关。⑻、热稳定性:二氧化钛属于热稳定性好的物质CAS编号:13463-67-7一般用量为0.01%~0.12%。⑼、食品应用研究:研究食品添加剂、食用香精、加工助剂以及与食品相关物料的科学专家委员会已经着手讨论金红石型二氧化钛代替目前允许使用的锐钛型二氧化钛的安全性。二氧化钛(俗称钛白粉)是一种允许使用的食用色素,JECFA中没有规定ADI值。1969年JECFA.得出此项结论的依据是在大量的物种研究包括对人类的研究南华大学化学化工学院毕业设计第6页共17页中,并没有发现二氧化钛被大量的吸收和组织的存积。在欧盟,二氧化钛(俗称钛白粉)作为允许的食用色素被列入欧共体94/36/条例的附录I中。生产出的二氧化钛有两种晶型结构——锐钛矿型和金红石型。在94/36/条例中规定二氧化钛仅允许使用锐钛型。而JECFA规定允许使用两种形式。专家委员会认为金红石型和锐钛矿型两种晶型的二氧化钛(俗称钛白粉)具有相近的化学性质,但它们的晶型结构及光反射度是不同的。评审员认同新生物利用率所研究显示:这两种形式的生物利用率本质上是相同的,近而毒理学数据适用于任何一种形式。评审员还提出虽然评论只显示了请求者使用这种片状的金红石型二氧化钛的提议,但这种型式的二氧化钛可能会代替锐钛矿二氧化钛应用于目前的各个使用领域。二氧化钛毒理数据JECFA论述了二氧化钛的安全性包括吸收,分布,新陈代谢,排泄以及急性短期和长期的毒性。JECFA断定:“二氧化钛为难溶化合物。对包括人在内的几个物种进行研究,显示摄取二氧化钛后既没有大量的吸收也没有组织的沉积。关于可溶性钛化合物的研究至今还没有结论。有价值的记载论述吸收少量的钛离子没有毒性影响。这样就没有必要规定人类每日摄取量。”除了JECFA(JECFA1969)评论的毒物学数据库以外,)专家委员会已经展开了二氧化钛的额外的生物利用率(Colorcon,2003),慢性毒性和致癌性研究(NCI,1979;Bernardetal.,1990和评论。在鼠类中进行研究新生物利用率,评论提议者对不同级别的二氧化钛吸收、分布和排泄进行描述。1.rutiletitaniumdioxide(thickplatelet),金红石二氧化钛(厚片)2.rutiletitaniumdioxide(thinplatelet)金红石二氧化钛(薄片)3.rutiletitaniumdioxide(amorphous)金红石二氧化钛(不定形)4.anatasetitaniumdioxide(amorphous).锐钛矿二氧化钛(不定形)在服状金红石二氧化钛、不定形金别每个时间点接受或者指定食物或者含有二氧化钛四种类型之一的食物。四种形式的二氧化钛放入食物中,表明的浓度为200mg/kg(大约近似于体重每公斤30毫克)。当指定的食物代替了治疗的食南华大学化学化工学院毕业设计第7页共17页物之后,这些食物又连续喂给鼠类7天,当停止服用用含有片治疗性食物后,二氧化钛在组织(肝脏、肾、肌肉和血液)和尿以及面部收集超过72小时的容量诱导一对血浆原子发射光谱红石和锐钛矿二氧化钛之后,雄性和雌性鼠的吸收速度和排泄过程以及钛分布。三个动物群每个性(ICP-AES)而导致动物群分别在1小时、24小时和72小时死去。二氧化钛主要的通道是经过面部。所有二氧化钛涉及的组群排泄的排泄物每个收集间隔(0-24,24-48,48–72小时)是相同的。雄性鼠服用范围为1.1-2.2mg,雌性鼠服用范围为1.1-1.3mg,当停止服用二氧化钛食物后,计算72小时内面部钛排泄的总量。尿排泄的钛量一般低于极限量(0.04mg/l)。所有组的血
本文标题:钛白粉
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