沉淀硫酸鋇的市場(chǎng)技術(shù)需求與單元過程控制分析

李家朋(洛陽氟鉀科技股份公司，河南 洛陽 471400)

0 引言

沉淀硫酸鋇是化學(xué)生產(chǎn)中的一種基礎(chǔ)原料，可以用于油漆、塑料、橡膠與油墨等產(chǎn)品的生產(chǎn)，也可以作為填充劑使用，作用是消泡、提高產(chǎn)品光澤度。除此之外，沉淀硫酸鋇也可以在瓷器、燃料、紡織行業(yè)中發(fā)揮作用，是化工生產(chǎn)不可或缺的原料，由此也奠定了其在市場(chǎng)中的重要地位，呈現(xiàn)出極高的市場(chǎng)技術(shù)需求。在沉淀硫酸鋇實(shí)踐應(yīng)用中，為了達(dá)到技術(shù)要求，需要進(jìn)行單元過程控制，建議采用濕法改性與干法改性等方式。下面圍繞該話題展開討論。

1 沉淀硫酸鋇的應(yīng)用

沉淀硫酸鋇在生產(chǎn)應(yīng)用中分別具有不同的作用，總結(jié)為以下四點(diǎn)：

(1)作為優(yōu)質(zhì)填充劑。沉淀硫酸鋇在工程塑料生產(chǎn)中應(yīng)用，其填充質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到10%～28%，有利于與優(yōu)化耐老化性、耐磨損性、力學(xué)性能；

(2)作為油漆填充材料。沉淀硫酸鋇可以在木器漆、清漆以及船舶厚漆等產(chǎn)品生產(chǎn)中運(yùn)用，因?yàn)樵撛系哪突瘜W(xué)腐蝕性較強(qiáng)，所以在高光面漆生產(chǎn)中運(yùn)用，有利于提高耐候性，優(yōu)化油漆的流動(dòng)狀態(tài)與漆膜強(qiáng)度，加強(qiáng)顏色的穩(wěn)定性；

(3)作為外墻涂料。沉淀硫酸鋇是外墻涂料中的重要填充材料，可以加強(qiáng)涂料的耐光性、耐候性，在實(shí)踐中應(yīng)用避免產(chǎn)生裂紋、皺皮等質(zhì)量問題，將使用期限延長。同時(shí)，沉淀硫酸鋇也可以作為乳膠漆的生產(chǎn)原材料，無論是家庭室內(nèi)裝飾裝修，還是工廠車間環(huán)境裝修都可以運(yùn)用。如果運(yùn)用在粉末涂料中，在填充容量、亮度、光澤性、流動(dòng)性、顏料相容性等方面也呈現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)；

(4)作為印刷油墨填充劑。因?yàn)橛∷⒂湍a(chǎn)對(duì)于底漆的要求比較高，還要降低磨損率、提高亮度，考慮到以上需求，采用沉淀硫酸鋇是最佳選擇。

2 沉淀硫酸鋇的市場(chǎng)技術(shù)需求

2.1產(chǎn)品性能控制

沉淀硫酸鋇性能參數(shù)如表1，當(dāng)前我國在沉淀硫酸鋇的生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格落實(shí)指標(biāo)控制，但是因?yàn)椴煌瑧?yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)要求存在差異，所以生產(chǎn)廠家制定的內(nèi)控指標(biāo)往往會(huì)高于國標(biāo)值。沉淀硫酸鋇產(chǎn)品生產(chǎn)需要滿足以下三點(diǎn)要求：第一，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。沉淀硫酸鋇生產(chǎn)批次滿足規(guī)范的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制品質(zhì)差異；第二，工藝指標(biāo)控制。為了確保產(chǎn)品批次指標(biāo)的統(tǒng)一性，要在工藝過程中的原料液濃度、混合方法、反應(yīng)溫度與時(shí)間等環(huán)節(jié)著手進(jìn)行嚴(yán)格控制；第三，確定產(chǎn)品分檔。比較常見的產(chǎn)品分檔方法包括技術(shù)指標(biāo)分檔、應(yīng)用領(lǐng)域分檔。其中技術(shù)指標(biāo)分檔需要從普鋇、改性超細(xì)鋇、精細(xì)鋇、納米鋇四個(gè)層面展開，應(yīng)用領(lǐng)域分檔則要按照當(dāng)前市場(chǎng)需求，劃分為一般水性、油性涂料、粉末涂料、乳膠漆、工程塑料、油墨、藥妝、蓄電池、造紙等類型。

表1 沉淀硫酸鋇性能參數(shù)

2.2 產(chǎn)品功能優(yōu)化

按照沉淀硫酸鋇各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的各項(xiàng)要求優(yōu)化工藝條件，并且實(shí)施表面處理，使沉淀硫酸鋇能夠具備功能化、專用化的目的。若多元化工藝方法，在5～30μm、亞微米、納米級(jí)等不同級(jí)別產(chǎn)品生產(chǎn)中，建議選擇干濕法改性處理的方式，使沉淀硫酸鋇粒子能夠在水、油體系內(nèi)具有超分散性。

2.3 低成本高收益

沉淀硫酸鋇的合成與表面處理環(huán)節(jié)，要想提高技術(shù)含量，有效抵抗市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，必須要做好成本管理工作，提高經(jīng)濟(jì)效益。首先要對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行分析，總結(jié)用戶對(duì)于沉淀硫酸鋇的技術(shù)要求，作為與技術(shù)研發(fā)、參數(shù)優(yōu)化的依據(jù)；其次科學(xué)選擇工藝思路與過程控制手段，最大程度的減少成本投入。沉淀硫酸鋇市場(chǎng)技術(shù)需求中工藝路徑的選擇非常重要，例如普通沉淀硫酸鋇的合成反應(yīng)單元，建議在原有設(shè)備基礎(chǔ)上摻加改性劑，并且轉(zhuǎn)變進(jìn)料模式，優(yōu)化攪拌速度與進(jìn)料濃度等參數(shù)，獲得改性產(chǎn)品，保證粒徑小于10μm。

針對(duì)精細(xì)沉淀硫酸鋇生產(chǎn)，可以通過高壓氣流夾帶改性劑，設(shè)定生產(chǎn)條件為0.6MPa，將其運(yùn)用在氣流粉碎體系內(nèi)，保證d97≤3.0μm 的基礎(chǔ)上完成干法改性處理，所需成本不高，滿足產(chǎn)品技術(shù)升值的效果。

3 沉淀硫酸鋇合成的單元過程控制技術(shù)

3.1濕法改性

改性劑調(diào)整濃度之后制備成為溶液，根據(jù)反應(yīng)機(jī)理分別摻加至合成體系內(nèi)，反應(yīng)成核、晶核成長期間，改性劑在粒子表面包裹，或在結(jié)晶環(huán)節(jié)對(duì)晶體(粒子)成核、生長形成抑制的作用，調(diào)整粒徑分布狀態(tài)，也可以優(yōu)化粒子表面性質(zhì)。一般在生產(chǎn)中常見改性劑包括鋯鋁酸鹽偶聯(lián)劑、12-羥基硬脂酸鈉與聚氧化乙烯十二烷胺等幾種，工作人員調(diào)整控制反應(yīng)時(shí)間、體系pH、組分濃度，也可以達(dá)到以上目的。

3.2 干法改性

通常高速加熱式混合機(jī)內(nèi)部，為了達(dá)到粒子表面化學(xué)包覆的效果，會(huì)采用干法改性處理方法。該處理方法是將葉輪調(diào)整至高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，粒子流轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷侣菪\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，期間粒子顆粒會(huì)出現(xiàn)碰撞與摩擦，加速粒子分散，并且均勻的吸附液體表面改性劑。工業(yè)生產(chǎn)過程中，一般比較常用SLG 型粉體表面改性機(jī)、PSC 型粉體表面改性機(jī)、流化床的噴式氣流磨，可以實(shí)現(xiàn)。需要精準(zhǔn)調(diào)整參數(shù)，如表2 所示。沉淀硫酸鋇經(jīng)過干法改性處理，粒徑分布、分散性等有顯著的改善。并且經(jīng)過改性處理后，作為填充材料運(yùn)用在PVC 生產(chǎn)中，熱穩(wěn)定協(xié)同效應(yīng)、潤濕增塑性、加工性能得到優(yōu)化，填料用量增多，有效提升產(chǎn)品綜合性能。

3.3 單元過程控制

第一，合成單元方面。重點(diǎn)做好一次粒子粒徑分布狀態(tài)的控制，要求結(jié)合需求設(shè)定進(jìn)料方法、反應(yīng)溫度與時(shí)間、攪拌速度以及組分濃度參數(shù)。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，各項(xiàng)參數(shù)如表3。

第二，分離、洗滌、酸化單元方面。洗滌終點(diǎn)、酸化終點(diǎn)、體系pH 最佳參數(shù)如表4 所示。

第三，干燥單元方面。技術(shù)人員通過噴霧干燥實(shí)施料漿的脫水干燥、濕法改性處理。工藝控制參數(shù)如下：熱風(fēng)溫度≥420℃、進(jìn)料含固量質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥45%、霧化器轉(zhuǎn)速≥15000r/min、流量5m3/h、捕集方式：三級(jí)捕集、105℃揮發(fā)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜0.15%、改性劑溫度≥75℃。

第四，氣流粉碎單元方面。通過流化床設(shè)備中的噴式氣流磨，實(shí)施普鋇的物理粉碎、干法改性處理，工藝控制參數(shù)下：氣源壓力0.6MPa、床面溫度≥75℃、分級(jí)輪轉(zhuǎn)速＞800r/min、捕集形式：袋式捕集。

4 結(jié)語

綜上所述，通過分析總結(jié)沉淀硫酸鋇在諸多行業(yè)都有重要意義，要求在生產(chǎn)之前針對(duì)沉淀硫酸鋇的市場(chǎng)技術(shù)需求進(jìn)行分析，優(yōu)化產(chǎn)品性能與功能，減少成本投入實(shí)現(xiàn)效益最大化。另外，加強(qiáng)沉淀硫酸鋇的單元過程控制，結(jié)合各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域要求，調(diào)整參數(shù)性能，保證沉淀硫酸鋇作用能夠得到充分發(fā)揮，為沉淀硫酸鋇今后的應(yīng)用與發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

表2 干法改性持續(xù)作業(yè)參數(shù)

表3 合成單元參數(shù)

表4 洗滌終點(diǎn)、酸化終點(diǎn)、體系pH最佳參數(shù)