Titaanidioksidin rutiloitumisesta sulfaattiprosessin kalsinoinnissa

Abstract

Titaanidioksidin rutiloitumista on tutkittu Kemira Pigments Oy:n ja Vaasan Yliopiston yhteisessä Tikka- tutkimusprojektissa. Työn tavoitteena on tuotantoprosessin laadullinen optimointi. Tässä työssä keskitytään tutkimaan sitä, voidaanko kalsinointiuunin kapasiteettia nostaa ja samalla säilyttää tuotteen korkea laatu. Selvityksen kohteina ovat myös eräiden asetusparametrien, kuten lämpötilan ja ilmapuhalluksen, vaikutus tuotteen laatuun.

Työssä käytettyjä tutkimusmenetelmiä ovat elektronimikroskopia, röntgendiffraktio, TSM-menetelmä sekä termiset tutkimukset. Elektronimikroskopialla selvitetään anataasi- ja rutiilikiteiden muotoa ja diffuntoitumista. Röngendiffraktiolla selvitetään näytteen rutiilipitoisuutta. TSM-menetelmällä selvitetään kiteiden pintadiffuusi/tilavuusdiffuusio suhdetta, ja termisillä mittauksilla saadaan selville mm veden ja sulfaatin poistumisajankohdat näytteistä.

TSM-menetelmällä saaduista jauhautuvuuskuvista on laskettu suhdeluvut, jotka kuvaavat aggregoitumista eli tilavuusdiffuusiota. Tuloksista nähdään, että mitä suurempi ilmapuhallusnopeus näytteessä on ollut, sitä suurempi on laskettu suhdeluku. Mitä suurempi on suhdeluku, sitä vähäisempää on aggregoituminen, ja suurempia kiteitä on enemmän kuin pienemmillä suhdeluvuilla. Myös lämpötila ja rutiilipitoisuus vaikuttavat suhdelukuun. Mitä korkeampi on lämpötila, sitä pienempi on suhdeluku, ja mitä korkeampi rutiilipitoisuus, sitä pienempi on suhdeluku.

Jatkotutkimuksia tulisi suorittaa eri lämpötiloissa ja eri ilmapuhallusnopeuksilla, jotta saataisiin selvitettyä optimaaliset arvot, jossa tuotantokapasiteetti olisi mahdollisimman korkea, mutta tuotteen tasainen laatu voitaisiin samalla säilyttää.