摘要：在保持漿料密度、脫鹽水、分散劑加量、攪拌速度、攪拌時間等因素不變的條件下，進行了 金紅石型二氧化鈦粗品的打漿實驗。
分別討論了物料的pH值、磷、硫、鉀、鋅等微量元素百分含量 以及金紅石含量等因素對打漿后漿料粘度的影響。
關鍵詞：PH值；微量元素；百分含量；金紅石；粘度
引言
金紅石型鈦白粉具有較高的消色力、良 好的化學穩定性及較好的耐候性，可廣泛應 用在涂料、塑料、造紙等行業[13。隨著世界 經濟的發展和人類科技的進步，人們對鈦白 粉的認識將越來越深，鈦白粉的應用領域將 越來越廣，鈦白粉的市場需求也越來越大，它 有著極其寬廣的發展和應用前景。在硫酸法 生產金紅石型鈦白粉的過程中，在無機包膜 之前，經轉窯煅燒后的粗品顆粒經雷蒙或者 輥壓磨研磨后進行打漿，打漿后漿料進入砂 磨機研磨，經砂磨機研磨后的漿料進入表面 處理前貯罐等待包膜。打漿是個比較重要的 工序，在該過程中，鈦白粉在水中分散程度和 分散狀態非常重要。打漿效果用粘度值來衡 量，粘度是衡量漿料分散程度好壞的一個非 常重要的指標。控制好漿料粘度會對后處理 過程，尤其是后續包膜的均勻性和致密性將 有較大的幫助。打漿后漿料粘度偏高會導致部分細顆粒重新凝聚成粗顆粒，從而造成顆 粒表面包膜不均勻，甚至有些顆粒涂覆不到， 從而影響產品的應用性能。因此，研究影響 漿料粘度因素，將粘度控制在更加合理范圍 內具有重要的實踐意義。 影響分散打漿漿料粘度的因素比較多。 常見的影響因素有漿料密度、漿液的pH值、 分散劑用量、水質、攪拌時間[2]以及二氧化 鈦表面電荷、表面自由能、表面吸附[3]等等。 前六項影響因素稱為外部因素，其可控的范 圍在生產實踐中已有過驗證[2]。比如，漿液 pH值通常控制在8．5—11．0，此時，打漿過 程中漿料不會出現絮凝現象。與漿料pH值 密切相關的是分散劑用量以及粗品粉料的 pH值，考慮到成本等因素，其用量通常不超 過粉料的1％，如果雷蒙磨后粉料的pH值低 于7．0，打漿時要根據實際情況適當添加分 散劑用量。近幾年，我公司也在分散劑配方 和用量等方面做過相應的研究。摸索出了 適應本公司鈦白粉生產的打漿條件的分散劑 配方和用量。
除外部因素外，粗品本身的特性比如金 紅石含量，其表面狀態(pH值、電荷、表面能) 以及微量元素含量等組分構成也會對打漿分 散后漿料粘度產生影響。其中物料pH值是 衡量煅燒過程控制程度的一項重要指標。物料的燒結程度(可以用硫元素百分含量以 及金紅石含量衡量)以及鹽處理過程加入微 量元素等內部因素都有可能會對分散打漿造 成影響。一些微量元素，比如五氧化二磷、氧 化鉀和氧化鋅等都是通過其鹽溶液形式在鹽 處理崗位加入。通過打漿實驗，考察了粗品 粉料幾個內部因素對漿料粘度的影響，找尋 其規律并在生產中適當作出調整，將這些參 數控制在更加合理的范圍內，雷蒙打漿時保 證漿料粘度保持在較低的范圍內。
實驗部分
2．1原料、儀器和試劑 現場定點定時取樣(雷蒙螺旋口出料)、 蒸餾水、分散劑(工業試劑、現場取樣)。 PW2400熒光分析儀(Philips)、PWl800 X一射線衍射儀(Philips)、電子天平、梅特勒 一托利多DELTA 320 pH計、海默生粘度計、JJ一1增力電動攪拌器。
2．2實驗方法和過程 為盡量減少外部因素的影響、便于對照， 我們控制漿料密度、分散劑加量、攪拌轉速、 攪拌時間、脫鹽水的pH值以及水溫等條件 保持一致，開展了對照打漿實驗。實驗前，測 定了物料的相關參數。 稱取2 g待測試樣，放人50 ml的燒杯 中。再量取20 m1的蒸餾水，倒人裝有試樣 的燒杯中，攪勻后靜置5 min，然后將pH計 的電極插入試樣中，pH計的穩定顯示讀數即 為pH值。同時，也分別測定了粗品中磷、 硫、鉀、鋅等微量元素的百分含量和金紅石 含量。 稱取0．3‰樣品量[5]的分散劑加入到盛 有一定量脫鹽水(pH值、水溫恒定)的燒杯 中，攪拌均勻后加入定量金紅石型二氧化鈦 粗品樣品，用脫鹽水調節漿料密度至600 g／ L，攪拌30 min，打漿結束后測定漿料粘度。 3實驗結果和討論 3．1 二氧化鈦粗品pH值對打漿后漿料粘 度的影響 從圖l可以看出，粗品pH值對打漿效 果影響很大。依據粗品料本身pH值的不 同，打漿后漿料粘度大致分布在以pH值在 7．0附近的兩個區域內。扣除特殊點，pH值 低于7．0時，漿料粘度普遍低于1 000 cp(多 數低于800 cp)，在此，我們稱之為低粘度區； 反之，漿料粘度大于1 000 cp的紅色標注區， 稱為高粘度區。隨二氧化鈦粗品本身pH值增大，漿料粘度整體呈現出升高的變化過程。 這是因為二氧化鈦顆粒表面帶有一定量的電 荷，而且pH值會直接影響顆粒表面的帶電 情況。在低pH值區，顆粒表面可能帶電荷 多，顆粒間相互排斥大，所以分散性較好，粘 度較低；隨著pH值的升高，顆粒表面帶電量 逐漸減少，顆粒間作用力變小，分散性能下 降，故粘度升高。所以，為了分散打漿時獲得 更低粘度的漿料，通過控制條件，可以將物料 pH值控制在6．O一7．0之間。
3．2二氧化鈦粗品中微量元素對打漿后漿 料粘度的影響 分別考察了金紅石型二氧化鈦粗品料幾 種微量元素百分含量對打漿后漿料粘度的影 響，實驗結果分別如圖2至圖5所示。 從圖2可以看出，磷元素在樣品中百分 含量大小對分散打漿后漿料粘度的影響比較 顯著。在鹽處理崗位加入磷元素有以下幾個 方面作用：一是它有利于提高產品的白度，因 為它可以與偏鈦酸中鐵形成白色的磷酸鐵和 淡黃色的磷酸高鐵，防止鐵元素在煅燒時產 生棕紅色的氧化鐵，改善產品的白度。二是 它是阻止銳鈦型向金紅石型轉化的抑制劑。 當然磷元素加入量過大會增大體系粘度。 從圖中看出，粘度分布集中在兩大區域，左側框內是低粘度區，粘度通常較低；右側框內屬于高粘度區。磷百分含量(以P2 05計)以0． 052 5％為分界點，當它低于該數值，漿料粘 度比較低，通常在700 cp內，反之高粘度比 較集中，通常會超過l 000 cp。這一分界點 與生產電焊條級鈦白粉時對磷含量的加量要 求比較接近，因為過高的含磷量會對焊縫產 生冷脆性等不利影響。同樣，為了獲取低 粘度漿料，更好地方便表面包膜等后處理工 序，可以將金紅石型二氧化鈦粗品中磷元素 百分含量控制在0．052 5％以內。 硫元素百分含量對打漿的影響也是有規 律可循的。從圖3可以看出，特殊點除外，當 粗品燒結比較嚴重時，即硫含量較低時，打漿后漿料的粘度比較高一些，這與pH值對粘 度影響較符合，因為硫元素含量低pH值較 高，此時，硫元素百分含量通常在0．022％以 內，當其高于這一值后，打漿后漿料粘度將處 在低粘度區。跟磷元素類似，鉀組分主要也是偏鈦酸 在進行煅燒前作為鹽處理劑引入的。鉀鹽作 為結構和顏色的調整控制劑，有助于粒子的 成型，防止燒結，降低煅燒溫度，提高脫硫速 度，同時抑制粒子生長速率和向金紅石轉化， 能夠顯著提高產品白度和消色力。如圖4所 示，鉀元素對粉料的打漿分散效果影響十分 明顯。當其百分含量不超過0．25 oA時，分散 打漿后漿料粘度處在低粘度范圍內，漿料粘 度值通常不會超過1 000 cp；而超過0．26％ 時，漿料粘度則會在1 000 cp以上。所以，為 了優化分散打漿，鉀元素百分含量最好范圍 最好不超過0．26％。氧化鋅作為金紅石促進劑，可加速晶型 轉化、提高轉化率，降低達到最高轉化率的溫 度，提高產品的耐候性。但鋅加量偏高會導 致轉化速率加快，導致煅燒強度不夠而造成 消色力偏低，會影響鈦白粉的使用效果。從 圖5可以看出，鋅元素的百分含量對分散打 漿的效果好壞影響并不大，隨鋅元素百分含量的增加漿料粘度沒有呈現出較明顯的 變化。作為生產金紅石鈦白粉的粗品料，其金 紅石含量比較重要。該值也是衡量煅燒效果 的一項極其重要標準，其含量通常會控制在 一定范圍內，對于生產通用性金紅石型二氧 化鈦，該值通常不會低于98％。從圖6可以 看出，金紅石含量高低對打漿后漿料粘度的 影響不大。為它們成絲狀或者帶狀結構，有利于二氧化 鈦粒子分散所致。
3．3有機處理劑影響 選取有機表面處理劑a替代現用的b在 漿料環境下進行有機改性處理，氣粉環節仍 添加TMP進行有機處理，漿料環境下粘度 及產品質量變化顯著。
粗品中金紅石對漿料粘度的影響：
作為生產金紅石鈦白粉的粗品料，其金 紅石含量比較重要。該值也是衡量煅燒效果 的一項極其重要標準，其含量通常會控制在 一定范圍內，對于生產通用性金紅石型二氧 化鈦，該值通常不會低于98％。從圖6可以 看出，金紅石含量高低對打漿后漿料粘度的 影響不大。
