[00009804]一种石英基复合钛白粉生产技术

　　本发明涉及一种复合钛白粉的制备方法，尤其是一种以非晶质石英粉为基核复合钛白粉的制备方法。属于矿物材料深加工及化学合成技术领域。

　　近年来，我国钛白粉表观消费以年均14%左右的速度增长，2011年表观消费量为164万吨，2012年钛白粉表观消费量将达187万吨，我国已成为全球第一大钛白粉生产和消费国。预测到2015年，中国钛白粉总产能将达到340万-350万吨。而到2020年，我国市场生产和消费量将达到400万-450万吨，如果年人均消费取美国和西欧的平均数3.6千克计算的话，对钛白粉的需求量将达520万吨。随着市场消费量的不断扩大与原料资源的日益缺乏，钛白粉价格不断上涨，特种涂料行业生产成本随之不断增加，企业负担日益加重。因此，像美国的宣威涂料公司，PPG工业公司，荷兰的阿克半诺公司等这些国际涂料巨头都在尽量减少钛白粉用量，同时通过寻找替代品来降低生产成本。

　　目前 ，复合钛白粉的制备方法有两种，一种是机械研磨法，一种是化学合成法。机械物理法是将某种非金属无机粉末与市售的钛白粉按一定比例混合，然后再添加各种类型的偶联剂及其它助剂，在密闭的研磨容器内进行充分搅拌、分散，得到复合钛白粉。目前一般采用机械混合方法复合钛粉。其制备的复合粉末，只是简单的物理混合，未能真正将二氧化钛包覆于其它无机粉末粒子表面，其它无机粒子与二氧化钛粒子之间的结合主要靠的是表面吸附，其作用力较弱，复合粉体材料的性能远远比不上纯钛白粉的性能。因此不能完全取代钛白粉。

　　化学法一般是将无机钛盐与无机白色粉末在一定条件下，使生成的二氧化钛粒子通过化学键作用，结合在其它无机非金属粒子表面，形成一种比较牢固的复合粉体。有资料介绍一种TiO2/矿石粉复合钛粉的制备方法，是将硅灰石、高岭土等矿石粉碎至300-2000目后，加入到无机钛盐溶液中，在一定条件下反应，使水解生成的无定形TiO2包覆在矿粉表面。经离心、洗涤、干燥，500-900℃高温焙烧，得到复合钛白成品。此法复合粉体粒子粒度较粗，其均匀性不好，遮盖力及致密性不理想。此外，由于所述矿粉在低温包覆前未经高温处理，当将包覆粉末在500℃以上高温进行焙烧时，矿粉会产生晶体变形，而使复合粉体的性能大打折扣。

　　为了解决上述机械研磨法的弊端和化学法的不足，特提供一种以非晶质石英粉为基核化学包覆钛白粉的制备方法。具体制备过程分为两大步骤：先将优质天然脉石英矿，经破碎研磨、除杂后，于1700-2000℃熔融至玻璃态，粉碎至D90﹤20μm，再以全陶瓷超细磨研磨至D90﹤1μm，制备固含量为浆料；再加钛化剂经一系列过程得到复合粉体。采用本法制备的非晶质石英复合钛白新材料具有非常好的理化性能，其亮度达92%以上，反射率达95%以上，遮盖力近20g/m2。本发明充分利用非晶质石英粉耐高温、耐腐蚀、耐摩擦及钛白粉的高遮盖力及高稳定性等许多优点而制备的一种复合材料，可应用于许多特种领域。

　　项目核心创新点：

　　机械法与化学法相结合的方法，在超细化的同时进行包覆作用。除可以晶质石英为原料外，也可以以非晶质石英为原料，同时也适合于其它材料与钛质复合制备复合钛白材料。

　　项目详细用途：

　　本技术制备石英基复合钛白粉颜料的目的是为了增强材料的使用性能、降低生产成本。复合钛白材料可代替钛白粉用于塑料、造纸、油墨、橡胶等利用钛白粉物理性能的场合，起到改善应用产品性能和降低成本的作用。其研制与应用，可在很大程度上解决钛白粉生产和消费中存在的各种问题，特别是在当前原材料大幅涨价的情况下，该产品具有投资规模较小、生产工艺简单、清洁环保生产、市场需求量大、价格优势明显、经济效益显著等优势和特点，对降低资源消耗、保护环境和提高涂料等钛白应用产品的效益都具有积极作用。因此，该材料的生产、经营和应用将取得重大的经济效益和社会效益。

　　当前，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，今年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，去年钛白粉价格增长了35%，今年氯化法钛白粉价格还将继续上升。美国杜邦公司在亚洲地区钛白粉涨价200美元，在北美地区涨价330美元，在拉美地区涨价250美元，在西欧地区涨价200美元。

　　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，希望今年能将钛白粉在涂料中的使用量减少4%至6%，2013年争取减少10%或更多。

　　据了解，PPG工业公司以前在北美和西欧市场通常使用氯化法钛白粉，而现在已经开始尝试硫酸法钛白粉。硫酸法钛白粉以低价易得的钛铁矿和硫酸为原料，投资往往要比氯化法少得多。查尔斯·邦齐表示, 在亚太地区和发展中国家，采用硫酸法工艺生产钛白粉非常普遍。目前PPG购买的钛白粉中，硫酸法超过10%。宣威涂料公司同样也将目光投向了硫酸法钛白粉，该公司的目标是通过使用硫酸法钛白粉在未来几年将涂料配方中的钛白粉用量减少5%至10%。据业内专家估计，钛白粉占该公司原材料支出的26%至27%。

　　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。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。

　　预期效益说明：

　　本技术在很大程度上解决钛白粉生产和消费中存在的各种问题，特别是在当前原材料大幅涨价的情况下，该产品具有投资规模较小、生产工艺简单、清洁环保生产、市场需求量大、价格优势明显、经济效益显著等优势和特点，对降低资源消耗、保护环境和提高涂料等钛白应用产品的效益都具有积极作用。

经估算，由本技术生产的复合钛白粉比传统硫酸法钛白粉经济2000－5000元/吨。具有广阔的市场前景和较好的经济效益和社会效益。