Anataasikalsinoinnin valmennus liuoksilla

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin mahdollisuutta valmentaa anataasilietettä liuospohjaisesti kuiva-ainekemikaalien sijasta. Työn alkuosassa tutustutaan yritykseen, tuotteeseen ja käydään läpi titaanidioksidin valmistusprosessi vaihe vaiheelta keskittyen erityisesti anataasikalsinoinnin valmennukseen, sekä perehdytään valmennuskemikaaleihin ja niiden vaikutuksiin pigmentissä.

Valmennuskemikaalien (kaliumsulfaatti, alumiinisulfaatti ja monoammoniumfosfaatti) liukenemista veteen tutkittiin ICP-OES (induktiivisesti kytketty plasmaoptinen emissiospektrometri) -laitteiston avulla tehtaan laboratoriossa. Kemikaalien havaittiin liukenevan hyvin, mutta alumiinisulfaatti aiheutti koeliuoksissa sameutta.

Laboratoriokalsinoinneissa haluttiin selvittää sakan haitallisuutta kalsinoinnin kannalta. Pigmenttinäytteet valmennettiin samealla valmennusliuoksella ja kirkkailla valmennusliuoksilla, jossa alumiinisulfaatti lisättiin erillisenä liuoksena. Tuloksia verrattiin referenssikalsinoinnin tuloksiin ja todettiin ettei sameudella ollut vaikutusta kalsinoinnin onnistumisen kannalta. Sakka saattaisi kuitenkin kumuloituessaan aiheuttaa ongelmia muualla prosessia, kuten pumpuissa ja putkistoissa.

Anataasikalsinoinnin valmennusta liuoksilla kokeiltiin onnistuneiden laboratoriokalsinointien jälkeen prosessikoeajon muodossa. Pigmentti valmennettiin konttiin valmistettujen valmennusliuosten avulla. Annostelussa käytettiin konttipumppua. Kaliumsulfaatti ja MAF (monoammoniumfosfaatti) lisättiin seosliuoksena ja alumiinisulfaatti omana liuoksenaan. Suotimen kakkunäytteen ja uuninpoistonäytteiden perusteella valmennus liuoksilla ei aiheuttanut muutoksia kalsinoinnissa.

This study investigates the possibility to prepare anatase with liquid additives instead of powder chemicals. The first part introduces the company, the product and will walk you through the manufacturing process of titanium dioxide with a particular focus on anatase calcination preparation. Chemicals and their effects in the pigment is also covered.

Preparation agents (potassium sulphate, aluminum sulphate and monoammonium phosphate) solution in water was studied with ICP-OES (inductively coupled plasma optical emission spectrometry) hardware in laboratory. Chemicals were found to dissolve very well, but the aluminum sulphate caused turbidity in the test solutions .

The main focus in laboratory calcination tests was to figure out if the turbidity was harmful for the calcination. Pigment samples were prepared with turbid solution and with clear solutions where the aluminum sulfate liquid was added separately. The results were compared to the results of the reference calcination and it was found that the turbidity had no effect on the success of the calcination. Precipitation however could cause problems in other parts of the process, such as pumps and pipes.

Preparation solutions were tested in the process environment after successful labora-tory calcination tests. The pigment was prepared using plastic chemical containers holding the chemical solutions. Container pump was used for administration of the chemicals. Potassium sulphate and MAF (monoammonium phosphate) was added as a mixed solution and aluminum sulfate as a separate solution. The filter cake sample and the furnace exhaust samples indicated no changes in the calcination results.