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铅隐钛来废成珍
送交者: Songhua[★★声望品衔10★★] 于 2020-07-30 18:58 已读 2467 次 20 赞  

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早睡梦周公,吹皱池水浑不知;清茶佐清谈,波澜不惊讲故事。 6park.com

这是我在工作中向诸多客户学习到的一则有趣的工业历史。 6park.com

铅是人类很早就认识到的金属。铅比铁稳定,不生锈,古罗马人已经能够熟练冶炼金属铅。他们用铅做的水管,到现在还能用。古罗马人也用铅制作精美的食器和酒具。但是铅是有毒的重金属,这个特点古人并不知道。古罗马灭亡的诸多原因里,就有一种推测是大量使用铅器盛装饮食,使铅毒慢慢侵入人体,损害了罗马人的健康。铅具有神经毒性,还是慢性中毒,故古代铅中毒的后果是长期的,人到深度中毒会有神经病,举止异常,可显疯狂。 6park.com

除了金属铅本身,含有铅成分的铅白也是过去广泛使用的白色无机颜料,在建筑,绘画等方面有好多用途。铅白也具有慢性毒性。所以很多画家,长期接触白色颜料铅白,到晚年精神颠狂,其实并非艺术家的灵感爆发,而是深度中毒,身不由己。 6park.com

进入现代,科学进步,人类逐渐了解认识了铅的毒性,希望找到能够替代铅和铅白的产品。在金属方面,更轻便安全又廉价的铝出现,取代了金属铅的日用地位可以做成锅碗瓢盆。铅退居二线,只保留在和人类距离比较远的特殊工业等领域,利用铅的特性,继续发挥其作用。比如,在医院里,沉重的铅砖仍然用来作为防护设备,在做医学影像检测的放射科使用,阻挡放射线。 6park.com

可是在寻找替代铅白的白色颜料方面,进展缓慢。进入二十世纪以来,大规模研发生产另外一种安全,廉价的无机化学颜料,配合当时已经起步飞跃发展的塑料工业,首先需要找到恰当的候选产品,大千世界,在哪里? 6park.com

同时,在世界的另外一角,还有一批工程师在苦苦思考如何处理越来越多,几乎无用的废渣。 6park.com

铁是人类自古以来就认识开发的工业金属。人类冶铁历史源远流长,技艺娴熟。有很多原生态的铁矿石并非单独含铁,还伴生有其他一些化学元素。其中,钛、铁共生的钛铁矿就很常见。铁是主产品,在利用钛铁矿石冶炼铁的过程中,含钛的黑色余料被认为是副产品,废渣,俗称钛渣(Titanium Slag),人们不知道如何利用。 6park.com

在钛铁矿冶炼厂,大批的铁锭作为成品进入市场,而废渣(钛渣)只能找闲置荒地堆积如山。那种固体工业废料的处理很麻烦。 6park.com

稍微扯开一点,我从前去开采油砂的矿区实地参观过。洗砂炼油的同时,自然而然产出了一种还真不能算废物的副产品,就是纯度很高的硫磺。油砂的产地位于内陆,不通铁路。炼出的原油还可以通过管道运输,但是固体形态的硫磺如果用卡车陆路运输到销售市场,其燃油成本超出硫磺价值很多,得不偿失。 6park.com

所以,油砂厂家为源源不断的高品质硫磺很苦恼。只能暂时找空地堆积成金字塔形状的四面锥体露天存放。还好,油砂产地地处偏远,人烟稀少,荒野空地还够。我远观过硫磺金字塔,蓝天白云之下,整齐排列,明黄耀眼,非常壮观。厂家介绍,那完整的一座硫磺金字塔,记量足有一百万吨。 6park.com

回到钛铁矿渣的利用研发,首先还是在实验室里取得的突破。钛渣的主要成分是二氧化钛(TiO2)。高纯度(百分之98以上)的二氧化钛是颜色洁白的粉末,具备极其优秀的颜料用途。因为钛、氧之间的结合非常坚固,二氧化钛的化学性能极其稳定,不受酸、碱作用,是非常安全的白色颜料。其安全性使高精度的二氧化钛可以放心用于食品,医药和化妆品行业。 6park.com

所以,二氧化钛应该是理想的取代铅白的安全白色颜料。 6park.com

从黑乎乎的炼铁废渣到洁白无暇的能吃的颜料,这里的跨度比较大。工业界经过长期努力,终于设计出一系列加工工艺,逐步逼近成功。 6park.com

炼铁废渣里的钛含量在百分之40以下,从外观上完全看不出后来的白色颜料面目。所以工程师们开始用高浓度盐酸清洗钛渣,经过反复洗涤除去杂质,把钛含量提高到百分之70以上,钛渣开始改头换面。不再是脏黑的样子,呈现出淡棕色的干净面貌。 6park.com

从此开始,经过进一步的深加工,当把二氧化钛提纯到98%以上,成品钛白粉横空出世,以其安全,稳定,高效的特点,飞快替代从前的铅白,广泛应用于衣食住行各行各业。现在时值盛夏,大家普遍涂抹的防晒霜里就含有大量高级(化妆品级)钛白粉,不仅防晒,而且美白,美女,才女们尽管放心用。 6park.com

如此一来,炼铁厂的工艺也相应调整,从前弃之无用的钛渣,现在身价十倍。工厂原来以炼铁为主,现在,产销加工钛渣,甚至直接卖粗钛渣的利润就高出卖铁锭许多。所以,工厂里原来堆放钛渣废料的荒地,现在竟颠倒用来堆放卖不出去的铁锭。铁钛易位,真此一时彼一时也。 6park.com

行文至此,还有一段趣闻。国际贸易,无奇不有,钛渣红火以后,天朝有商人闻风而动,也希望进口这种资源。通常而论,国家层次对这类有战略意义的资源产品,比如原油和铁矿石的进口都给予各种政策优惠,象特殊低关税,但是对于天朝并不丰产的钛渣进口的关税门槛很高,以至于进口商无利可图。 6park.com

逐利商家打听其背后的原因,哭笑不得,原来并非贸易战等政治因素,倒霉在钛渣的名字不好,坏就坏在那个约定俗成的“渣”字,就连英文的原文”Titanium Slag”也没有什么好听的意思。所以海关老爷们望文生义,主观认定这东西是废物,类似于洋垃圾之类的货物,而洋垃圾进口必须严加管束,所以,对钛渣的海关税号归类文不对题,简单粗暴地课以高税率。一众进口商多方游说,费尽口舌去解释此“渣”非彼“渣”。 6park.com

钛白粉生产现在已经形成规模产业,广泛结合其他细分工业,成为人类日常生活不可或缺的产品。但是,大规模生产钛白粉也带来了新的挑战,一是耗能,二是污染(钛白粉生产会用到大量浓酸)。这些副作用,在钛白粉取代铅白的初期并不是很引人注目,随着社会和技术的进步,耗能和污染逐渐成为新的社会热点,钛白粉的生产也遭到一些指责。 6park.com

现在要重新发现一种能够全面取代钛白粉,同等安全,高效,还简约生产的新白颜料没有可能。比较现实的解决办法是从钛白粉的生产工艺中寻找灵感,改进出节能、减污的新工艺,适应配合新的社会环境。 6park.com

工业进步,永无止境。钛白粉取代铅白,有机缘巧合的因素,但是一次全方位的革命;现在,钛白粉自身的生产,仍然面临挑战,没有一劳永逸。

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