虽然近日欧洲化学品管理局(ECHA)宣布,已正式提出将二氧化钛(TiO2、钛白粉)列入怀疑通过吸入可能引起癌症的物质分类的建议,但实际上钛白粉已经在食品、医药等领域获得广泛应用。
钛白粉(TiO2,二氧化钛)是一种白色颜料,其物理形态呈现一种多晶体化合物,具有晶格构造的基本特性。下表内容所表述的是钛白粉与其他化工应用中的白色颜料在光学性能方面的对比数据。
钛白粉作为白色颜料的优势。等质量的白色颜料当中,钛白粉的物理表面积大,同时其颜料体积也是大的,这表明钛白粉的相对密度与其他化工颜料比较起来是小的。钛白粉的粒度分布是另一个综合性指标,钛白粉的遮盖力与分散性都是重要指标,包括水解原始粒度直径的大小以及水解工艺条件环境等,都会严重影响钛白粉这种化工颜料的基本性能及其产品应用的性能、质量。
除了在涂料、塑料、造纸、日化品等领域已经获得广泛使用外,钛白粉还已经成为制药行业常用的添加剂,同时更是在食品行业日益广泛使用。
钛白分通常用于食品工业中,以增加食品的保质期,因为它能限制食品内的紫外线穿透,同时,钛白粉也用于食品的白色颜料物质,例如在甜甜圈、糖果、泡泡糖等行业,钛白粉已成为白色颜料。
钛白粉在物性上是惰性的,并且不与其他化学品发生反应,其中包括氧、氨、氮、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等,正是基于钛白粉这种物质的稳定性,因而成为化工行业应用为广泛的一种颜料。虽然法国的实验指出其粉状物存在吸入致癌的潜在危害,但大量研究依然指出,钛白粉的常规应用对人类是安全的。
食品应用领域的钛白粉分为微细级的颜料级钛白粉和纳米级的功能型钛白粉,其中前者应用为广泛,而纳米二氧化钛通常不用作食品添加剂或食品工业,因为虽然目前已经有这方面的研究应用,但其纳米级物质对人体的安全性还有待评价验证。
在食品应用方面,钛白粉市场分为乳制品、面包和糖果、酱料和咸味产品等。其中,面包、糕点和糖果应用的市场价值为主要,而乳制品,包括奶酪、脱脂牛奶和凝乳等,则在消费量方面存在优势,目前钛白粉在食品领域的应用需求量大部分来自于乳制品。
钛白粉在乳品行业应用广泛,许多企业正在通过在现有产品中使用钛白粉进行改良,来提供新款饮料。
钛白粉作为甜味剂、着色剂以及防腐剂,在医药领域的应用正在上升期,并在推动钛白粉市场增长方面发挥了积极作用。
大多数使用了钛白粉的巧克力产品外观更具吸引力。钛白粉不是营养物质,也完全不溶于我们的身体,可直接通过人体的排泄系统排出体外。
要适应氯化法工艺,还需要将钛精矿提炼成高钛渣。这样一来,氯化法的生产流程就不见得短,成本不见得低。一份欧盟联合研究中硫酸法对环境存在不同方面的隐患,并非谁更环保。氯化法能节约能源、减少废水排放,但其废物比硫酸法产生的废物毒性更大。
其实在钛白粉产品类型上,改良硫酸法也有优势。改良硫酸法既可以生产产品金红石型钛白粉也可生产中低端产品锐钛型钛白粉,而氯化法仅能生产金红石型钛白粉。虽然也可转化为锐钛型,但是在转化过程中需要增加工序,这就增加了额外成本。虽然是发展大趋势,关键技术难掌握。
经过多年的技术摸索和攻关,生产工艺被逐个破解,钛业终于在2001年研制成功我国首套万吨级氯化法钛白粉核心装置——氧化感应器,解决了关键技术难题。经过20年的努力,才逐步实现了装置的建成投产、达产和连续运行。
目前国产氯化法装置同国外水平相比,依然存在不足。具体如下:
一是国产氧化反应器运行周期只有3周以上,但与国外氧化反应器长达六七周期相比,尚有一定差距。
二是产品质量与国外尚有一定差距,主要体现在钛白粉的粒度和晶型控制上。表现出白度、消色力、遮盖力。耐候性等指标有差距。
三是在关键设备的制造上,国内制造质量尚不能与进口设备相比。四是在单体设备产能上与国外尚有差距。
加上氯化法与硫酸法工艺流程有很大的区别,前者对生产技术和装备材质的要求非常高,而国内绝大多数企业达不到这种技术水平,同时我们并没有自己的自主核心技术,关键技术又难以引进。这也是氯化法在我国未能推广的重要原因。
钛白粉主要成分为二氧化钛(TiO2)的白色颜料,有金红石和锐钛型二种结构。钛白粉具有的化学稳定性、耐候性、着色力、遮盖力及白度,是世界上性能佳、应用广、用量大的白色无机颜料,已成为世界无机化工产品中三种销售额大的商品之一,仅次于合成氨和磷化工产品。
被广泛应用于涂料、塑料、造纸、橡胶、油墨、化学纤维、电容器、搪瓷、食品、化妆品等工业领域。
钛白粉学名为二氧化钛( Titanium Dioxide),分子式为TiO2,相对分子质量79.90。CAS 登录号:13463-67-7 ,EINECS 登录号:236-675-5.也称钛白。属于惰性颜料,被认为是目前世界上性能好的一种白色颜料.
钛白粉性能特点:
1、复合钛白颜料制备技术达到国际水平,包核物的选用、包核物与包膜物表面羟基化以及复合白色颜料具有与钛白粉接近或相同性能的特点在国内外均属;
2、复合钛白颜料颗粒表面呈结晶性能,晶型分金红石型和锐钛型,因此产品具有与钛白粉相同或近似的性能,如:遮盖力、白度、吸油量等;
3、复合钛白颜料与钛白粉比:产品的粒度、粒径分布更佳,复合物的异质性质及低密度,使得产品在涂料体系中使用具有更佳的分散性和适用性;
4、消费成本较钛白粉大幅度降低,产品成本小于钛白粉3000-5000元/吨;
5、生产过程对环境,符合国家可持续发展的产业政策。
钛白粉制造方法:钛白粉制造方法也有两种:硫酸法和氯化法;
1、硫酸法:是将钛铁粉与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸亚钛,经水解生成偏钛酸,再经煅烧、粉碎即得到钛白粉产品。此法可生产锐钛型和金红石型钛白粉。硫酸法的优点是能以价低易得的钛铁矿与硫酸为原料,技术较成熟,设备简单,防腐蚀材料易解决。其缺点是流程长,只能以间歇操作为主,湿法操作,硫酸、水消耗高,废物及副产物多,对环境污染大;
2、氯化法:氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生产四氯化钛,经高温氧化,再经过滤、水洗、干燥、粉碎得到钛白粉产品。氯化法只能生产金红石型产品。氯化法优点是流程短,生产能力易扩大,连续自动化程度高,能耗相对低,“三废”少,能得到产品。其缺点是投资大,设备结构复杂,对材料要求高,要耐高温、耐腐蚀,装置难以维修,研究开发难度大;
替代品:为了解决价格高昂的成本,后来发明了立德粉,锻等产品,但是综合性能远不如钛白粉,只能部分替代钛白粉。