鈦白粉學(xué)名為二氧化鈦（titanium dioxide），分子式為TiO2，是一種多晶化合物，其質(zhì)點(diǎn)呈規(guī)則排列，具有格子構(gòu)造。目前鈦白粉被認(rèn)為是世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠及化妝品等工業(yè)。
二氧化鈦納米粉作為一種新型的無(wú)機(jī)功能材料，這種新型無(wú)機(jī)材料的粒徑僅為普通TiO2的1/10左右，多為10~50nm，具有十分寶貴的光學(xué)性質(zhì)。因其具有比表面大、表面活性高、光吸收性能好且吸收紫外線的能力強(qiáng)等獨(dú)特的性能，使得它在催化、陶瓷、涂料、塑料、防曬化妝品、化纖及環(huán)境工程等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。二氧化鈦在自然界中存在3種結(jié)晶形態(tài):金紅石型、銳鈦礦型和板鈦礦型。其中金紅石型二氧化鈦因折射率高，耐候性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)越，而廣泛用于塑料、油墨、白色顏料和高級(jí)轎車金屬面漆等。
金紅石型鈦白粉濕磨工藝所用的主要設(shè)備為砂磨機(jī)、球磨機(jī)、膠體磨等。其中砂磨機(jī)具有高效分散和較強(qiáng)的粉碎作用，廣泛用于鈦白粉生產(chǎn)中。砂磨機(jī)分為立式砂磨機(jī)和臥式砂磨機(jī)兩種，本文以臥式砂磨機(jī)為超細(xì)研磨設(shè)備。
1實(shí)驗(yàn)
1.1原料
實(shí)驗(yàn)用金紅石型鈦白粉粉體原料由四川攀枝花鈦業(yè)股份有限公司提供，其初始粒度D50=0.56μm，D97=25.41μm。
1.2試劑與介質(zhì)
實(shí)驗(yàn)所用助磨劑為美國(guó)陶氏化學(xué)生產(chǎn)的聚丙烯酸樹脂，產(chǎn)品型號(hào)為Acumer9460，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為(C3H4O2)n，為黃色透明粘稠狀液體。研磨介質(zhì)選用0.6-0.8mm的氧化鋯。
1.3主要儀器與設(shè)備
選用臥式砂磨機(jī)（北京瑞馳拓維公司生產(chǎn)，型號(hào)為MINI-easy）對(duì)金紅石型鈦白粉進(jìn)行超細(xì)研磨；樣品的粒度測(cè)試采用粒度分布儀（遼寧丹東百特公司的BT-1500離心沉降式粒度分布儀）。
2結(jié)果與討論
2.1介質(zhì)填充率對(duì)研磨效果的影響
選取介質(zhì)填充率為65%、67.5%、70%、72.5%、75%，礦漿濃度50%，助磨劑添加量0.4%，在2250r/min的磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨25min，產(chǎn)品粒度如圖2.1所示。
 由圖2.1可知，介質(zhì)填充率在65%~70%的范圍內(nèi)，產(chǎn)品粒度D50和D97出現(xiàn)了先緩慢上升后迅速下降的趨勢(shì)；在70%~75%的范圍內(nèi)，產(chǎn)品粒度隨磨機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而明顯增加再小幅下降；當(dāng)?shù)V漿濃度為70%時(shí)，產(chǎn)品粒度達(dá)到最細(xì)，其D50和D97分別為0.24μm和0.89μm。故最佳的研磨介質(zhì)填充率為70%。
2.2磨機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)研磨效果的影響
在介質(zhì)充填率為70%，礦漿濃度50%，助磨劑添加量0.4%，分別取不同磨機(jī)轉(zhuǎn)速2050、2150、2250、2350、2450r/min的條件下研磨25min，產(chǎn)品粒度如圖2.2所示。
由圖2.2可知，磨機(jī)轉(zhuǎn)速在2050~2250r/min的范圍內(nèi)，產(chǎn)品粒度D50和D97出現(xiàn)了先緩慢上升后迅速下降的趨勢(shì)；在2250~2450r/min的范圍內(nèi)，產(chǎn)品粒度隨磨機(jī)轉(zhuǎn)速的增大而明顯增加；當(dāng)磨機(jī)轉(zhuǎn)速為2250r/min時(shí)，產(chǎn)品粒度達(dá)到最細(xì)，其D50和D97分別為0.24μm和0.89μm。所以取2250r/min的轉(zhuǎn)速為最佳的磨機(jī)轉(zhuǎn)速。
2.3礦漿濃度對(duì)研磨效果的影響
選取礦漿濃度45%、47.5%、50%、52.5%、55%，介質(zhì)填充率70%，助磨劑添加量0.4%，在2250r/min的磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨25min，產(chǎn)品粒度如圖2.3所示。
由圖2.3可知，礦漿濃度在45%~50%的范圍內(nèi)，產(chǎn)品粒度D50和D97出現(xiàn)了先緩慢上升后迅速下降的趨勢(shì)；在50%~55%的范圍內(nèi)，產(chǎn)品粒度隨磨機(jī)轉(zhuǎn)速的增大先明顯增加再緩慢減小；當(dāng)?shù)V漿濃度為50%時(shí)，產(chǎn)品粒度達(dá)到最細(xì)，其D50和D97分別為0.36μm和0.77μm。故而取50%的礦漿濃度為最佳。
2.4助磨劑添加量對(duì)研磨效果的影響
選取助磨劑添加量0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，介質(zhì)填充率70%，礦漿濃度50%，在2250r/min的磨機(jī)轉(zhuǎn)速下研磨25min。產(chǎn)品粒度如圖2.4所示。
由圖2.4可知，助磨劑添加量在0.2%~0.4%的范圍內(nèi)，產(chǎn)品粒度D50 隨助磨劑添加量的增加而平穩(wěn)下降，D97出現(xiàn)了先緩慢上升后迅速下降的趨勢(shì)；在0.4%~0.6%的范圍內(nèi)，產(chǎn)品粒度D50和D97隨磨機(jī)轉(zhuǎn)速的增大先明顯增加再緩慢減小；當(dāng)?shù)V漿濃度為0.4%時(shí)，產(chǎn)品粒度達(dá)到最細(xì)，其D50和D97分別為0.25μm和0.93μm。故而取0.4%的助磨劑添加量為最佳。
2.5研磨時(shí)間對(duì)研磨效果的影響
在介質(zhì)填充率70%，礦漿濃度50%，助磨劑添加量0.4%，磨機(jī)轉(zhuǎn)速為2250r/min的條件下分別研磨原礦20、22.5、25、27.5、30min。產(chǎn)品粒度如圖2.5所示。
由圖2.5可知，D50在0.5μm左右浮動(dòng)，且變化幅度很小。而D97在研磨時(shí)間為20~23.5min的范圍內(nèi)由0.48μm迅速增加到約2.3μm；在研磨時(shí)間為23.5~30min范圍內(nèi)則緩慢減小到2.02μm。由于D97是主要考察指標(biāo)，而且也要考慮能耗，故確定最佳研磨時(shí)間為20min。
3結(jié)論
1） 以0.6-0.8mm的氧化鋯為研磨介質(zhì)，在介質(zhì)充填率70%，磨機(jī)轉(zhuǎn)速2250r/min，礦漿濃度50%，助磨劑添加量0.4%，磨礦時(shí)間20min時(shí)所得產(chǎn)品粒度最小。
2）在最優(yōu)工藝條件下處理后的金紅石型鈦白粉，其產(chǎn)品粒度D50由0.56μm減小到0.48μm，D97由25.41μm減小到1.07μm。
本文作者：李朝陽(yáng)，王騰宇，鄭水林，演陽(yáng)（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083），文章收錄在第十五屆全國(guó)非金屬礦加工利用技術(shù)交流會(huì)論文集中）
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