이산화 티타늄 (TIO)은 높은 굴절률, 강한 은신 전력 및 우수한 화학적 안정성과 같은 우수한 특성을 가진 널리 사용되는 흰색 안료입니다. 페인트, 코팅, 플라스틱, 종이 및 화장품을 포함한 다양한 산업에서 응용 프로그램을 찾습니다. 이산화 티타늄의 생산에는 몇 가지 복잡한 공정이 포함되며, 사용 된 원료의 품질은 최종 제품 품질, 생산 효율 및 전체 비용을 결정하는 데 중요한 역할을합니다. 이 심층 분석에서, 우리는 원자재의 품질이 이산화 티탄 생산에 어떤 영향을 미치고, 관련 이론, 산업 데이터 및 실제 사례에 어떻게 영향을 미치는지 탐구 할 것입니다.
이산화 티타늄 생산을위한 주요 원료는 티타늄 함유 광석입니다. 가장 일반적으로 사용되는 광석은 Ilmenite (Fetio₃)와 Rutile (Tio)입니다. Ilmenite는 티타늄과 함께 상당한 양의 철분을 함유 한 검은 색 또는 짙은 갈색 광물입니다. 반면에 Rutile은 Ilmenite에 비해 티타늄 함량이 높은 적갈색에서 검은 색 광물입니다. 예를 들어, 전형적인 일 메 나이트 광석은 40% 내지 60% 범위의 이산화 티타늄 함량을 가질 수있는 반면, Rutile Ores는 이산화 티타늄 내용물이 최대 95% 이상을 가질 수 있습니다. 티타늄의 또 다른 공급원은 ilmenite의 변경 생성물이며 이산화 티타늄을 함유하는 leucoxene입니다. 이 광석은 호주, 남아프리카, 캐나다 및 중국을 포함한 주요 생산 업체와 함께 전 세계 여러 지역에서 채굴됩니다.
티타늄 함유 광석 외에도 생산 공정에서 황산 및 염소와 같은 다른 원료도 필요합니다. 황산은 설페이트 공정에서 사용되며, 이는 이산화 티타늄을 생산하는 주요 방법 중 하나입니다. 염소는 염화물 과정에서 사용됩니다. 이 화학 물질의 품질은 또한 생산에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 적절한 반응을 보장하고 최종 생성물의 불순물을 피하기 위해 고순도 황산이 필요합니다. 황산에 중금속 또는 다른 오염 물질과 같은 과도한 불순물이 포함되어 있다면, 최종 안료의 색상 및 순도에 영향을 미치는 이산화 티탄 생산의 후속 단계에서 문제를 일으킬 수 있습니다.
티타늄 함유 광석의 품질은 이산화 티타늄의 생산에 큰 영향을 미칩니다. 주요 측면 중 하나는 광석의 이산화 티탄 함량입니다. 원시 광석에서 이산화 티타늄 함량이 높다는 것은 주어진 양의 이산화 티타늄 생성물을 얻기 위해 더 적은 광석을 처리 할 필요가 있음을 의미합니다. 예를 들어, 식물이 100 톤의 이산화 티타늄을 생산하고 60% 이산화 티탄 함량을 가진 광석을 사용하는 경우 약 166.67 톤의 광석을 처리해야합니다. 그러나 40% 이산화 티탄 함량이있는 광석을 사용하는 경우 250 톤의 광석을 처리해야합니다. 이는 채굴 및 운송이 필요한 광석의 양에 영향을 줄뿐만 아니라 생산 공정의 에너지 소비 및 비용에도 영향을 미칩니다.
또 다른 중요한 요소는 광석의 불순물 함량입니다. 철, 망간, 크롬 및 기타 요소와 같은 불순물은 생산 중에 다양한 문제를 일으킬 수 있습니다. 철은 ilmenite 광석에서 특히 흔한 불순물입니다. 광석의 과도한 철은 처리 단계 동안 원치 않는 부산물을 형성 할 수 있습니다. 예를 들어, 설페이트 공정에서 광석에 철이 너무 많으면 황산과 반응하여 철 황산염을 형성하여 이산화 티타늄 생성물을 오염시키고 백색과 순도에 영향을 줄 수 있습니다. 또한, 불순물은 또한 화학 전환 공정 동안 광석의 반응성에 영향을 줄 수 있으며, 잠재적으로 반응 속도를 늦추고 생산의 전반적인 효율을 감소시킬 수 있습니다.
광석의 입자 크기와 분포도 역할을합니다. 더 미세한 입자 크기는 일반적으로 화학 반응이 발생할 수있는 더 나은 표면적을 제공합니다. 광석 입자가 너무 크면 광석과 가공 화학 물질 (예 : 황산 또는 염소) 사이의 반응은 효율적이지 않을 수 있습니다. 화학 물질이 광석 입자 내에서 티타늄과 완전히 침투하지 못할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 실험실 연구에서, 평균 입자 크기가 100 마이크로 미터 인 일 메 나이트 광석이 설페이트 공정에서 사용될 때, 평균 입자 크기가 50 마이크로 미터 인 광석이 사용될 때와 비교하여 반응 시간이 상당히 길어 졌다는 것이 밝혀졌다. 이는 광석 입자 크기의 적절한 제어가 이산화 티타늄의 생산 효율을 향상시킬 수 있음을 나타냅니다.
앞에서 언급했듯이 황산과 염소는 이산화 티타늄 생산에서 중요한 화학 원료입니다. 황산의 품질이 매우 중요합니다. 불순물 수준이 낮은 고급 황산이 바람직하다. 황산의 불순물은 원치 않는 원소를 이산화 티타늄 생성물에 소개 할 수 있습니다. 예를 들어, 황산에 납 또는 수은과 같은 중금속의 흔적이 포함되어 있다면,이 금속은 최종 이산화 티타늄 안료에서 끝날 수 있으며, 이는 특히 화장품 또는 식품 포장과 같은 인간과 접촉하는 제품에 안료가 사용되는 응용 분야에서 심각한 문제가 될 수 있습니다. 설페이트 공정에서, 황산의 순도는 또한 반응 동역학에 영향을 미친다. 황산이 순도가 충분하지 않은 경우, 광석과 산 사이의 반응은 부드럽게 진행되지 않을 수 있으며,이 문제를 수정하기위한 추가 처리 단계가 필요하기 때문에 수율이 낮아지고 잠재적으로 더 높은 비용을 초래할 수 있습니다.
염화물 과정에서도 염소 품질이 중요합니다. 적절한 반응을 보장하려면 순수한 염소 가스가 필요합니다. 염소에 수분 또는 기타 가스와 같은 불순물이 포함되어 있으면 티타늄 함유 광석과의 반응에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 염소의 수분은 염산의 형성으로 이어질 수 있으며, 이는 생산 공정에 사용되는 장비를 부식시키고 이산화 티타늄 제품의 품질에도 영향을 줄 수 있습니다. 또한, 염소의 불순물은 반응 경로를 변화시키고 바람직하지 않은 부산물의 형성으로 이어질 수 있으며, 이산화 최종 티타늄의 순도와 품질을 감소시킨다. 업계 연구 그룹이 수행 한 연구에 따르면 염화 순도에서 순도의 염소를 99.5%로 사용할 때는 순도의 염소를 98%로 사용할 때 비해 제품 품질이 훨씬 우수한 것으로 나타났습니다.
이산화 티타늄 생산을위한 원료의 품질을 보장하기 위해 다양한 품질 관리 조치가 구현됩니다. 티타늄 함유 광석의 경우 광범위한 샘플링 및 분석이 광업지에서 수행됩니다. 샘플은 광산 내의 다른 위치에서 가져와 이산화 티타늄 함량, 불순물 수준 및 입자 크기 분포에 대해 분석됩니다. 이것은 광석이 가공 공장으로 운송되기 전에 광석의 품질을 결정하는 데 도움이됩니다. 예를 들어, 호주의 큰 일 메 나이트 광산에서 광석에서 광석을 운반하는 컨베이어 벨트에서 샘플이 몇 시간마다 채취됩니다. 그런 다음이 샘플은 현장에서 잘 갖추어 진 실험실에서 분석됩니다. 광석이 필요한 품질 표준을 충족하지 않으면 추출 영역 변경 또는 광석 품질을 향상시키기위한 혜택 프로세스 개선과 같은 광업 작업에서 조정을 수행 할 수 있습니다.
황산 및 염소와 같은 화학 원료의 경우 공급 업체는 상세한 분석 증명서를 제공해야합니다. 이 인증서는 화학 물질의 순도 수준, 불순물 내용 및 기타 관련 특성을 지정합니다. 그런 다음 수신 플랜트는 공급 업체의 주장의 정확성을 확인하기 위해 자체 독립적 인 테스트를 수행합니다. 예를 들어, 황산의 경우, 식물은 유도 결합 플라즈마 질량 분석법 (ICP-MS)과 같은 고급 분석 기술을 사용하여 심지어 미량의 불순물을 감지 할 수 있습니다. 테스트 결과가 공급 업체의 주장과 일치하지 않으면 화학 물질을 거부하거나 불일치의 원인을 결정하기 위해 추가 조사가 수행 될 수 있습니다. 이 엄격한 품질 관리는 이산화 티타늄 생산에 고품질 원자재 만 사용되도록합니다.
사례 연구 1 : 남아프리카의 이산화 티타늄 생산 공장은 최종 제품의 품질과 관련된 문제를 겪고있었습니다. 안료는 예상만큼 흰색이 아니었고, 생성물에서 약간의 불순물이 감지되었습니다. 심층적 인 조사 후, 사용중인 Ilmenite 광석의 철분 함량이 비교적 높은 것으로 밝혀졌습니다. 철은 설페이트 공정 동안 황산과 반응하여 철 황산염을 형성했으며, 이는 이산화 티타늄 생성물을 오염시켰다. 이 문제를 해결하기 위해 식물은 철분 함량이 낮은 다른 일 메 나이트 광석 공급원으로 전환했습니다. 변화 후, 최종 제품의 품질은 훨씬 더 희미한 색상과 불순물 수준 감소로 크게 향상되었습니다.
사례 연구 2 : 클로라이드 공정을 사용하는 유럽 티타늄 이산화물 생산 시설에서는 장비 부식에 문제가있었습니다. 사용중인 염소 가스의 수분 함량이 비교적 높은 것으로 밝혀졌습니다. 수분은 염소와 반응하여 염산을 형성하여 생산 공정에 사용 된 장비를 부식시켰다. 이 문제를 해결하기 위해 식물은 염소 가스의 수분 함량을 줄이기 위해보다 진보 된 염소 정제 시스템에 투자했습니다. 새로운 시스템을 설치 한 후, 장비 부식 문제가 크게 줄어들었고, 이산화 티타늄 제품의 품질은 또한 염산의 존재로 인해 원치 않는 부산물의 형성이 최소화됨에 따라 개선되었다.
사례 연구 3 : 아시아의 소규모 이산화 티타늄 생산 업체는 생산 효율이 낮아서 어려움을 겪고있었습니다. 설페이트 및 염화물 공정 모두에서 반응 시간은 예상보다 길었다. 분석 결과, 사용되는 일 메 나이트 광석의 입자 크기가 비교적 크다는 것이 밝혀졌다. 큰 입자 크기는 광석과 가공 화학 물질 사이의 효율적인 반응을 방지했습니다. 상황을 개선하기 위해 생산자는 광석의 입자 크기를 줄이기 위해 연삭 공정을 구현했습니다. 연삭 공정을 구현 한 후, 반응 시간이 상당히 단축되었고 식물의 전반적인 생산 효율이 증가했습니다.
결론적으로, 이산화 티탄 생산에 사용되는 원료의 품질은 생산 공정의 다양한 측면에 큰 영향을 미칩니다. 황산 및 염소와 같은 화학 원료의 품질뿐만 아니라 티타늄 함유 광석의 이산화 티타늄 함량, 불순물 수준 및 입자 크기 분포는 최종 제품 품질, 생산 효율 및 비용을 결정하는 데 중요한 역할을합니다. 생산자는 엄격한 품질 관리 조치와 원료 품질의 지속적인 모니터링을 통해 고품질 재료를 사용하고 있으며 효율성이 향상되고 비용이 절감되는 고품질 이산화 티탄 제품을 생산할 수 있습니다. 사례 연구는 원료 품질의 중요성과 관련 문제가 이산화 티타늄 생산에 유의 한 긍정적 영향을 미칠 수있는 방법을 설명합니다. 이산화 티타늄에 대한 수요가 다양한 산업에서 계속 성장함에 따라 높은 원자재 품질을 유지하는 것은 이산화 티타늄 생산 작업의 성공의 핵심 요소로 남아있을 것입니다.
