
Ham pigment tozlarının üretim süreci, kökenlerine göre temel olarak iki kategoriye ayrılır: doğal mineral pigmentler (fiziksel işleme yöntemi) ve sentetik pigmentler (kimyasal sentez yöntemi) . Aşağıdaki bölümlerde, her bir güzergâh için proses akışları ve temel ekipmanlar açıklanmaktadır.
Doğal cevherler (örneğin turkuaz, jarosit) hammadde olarak kullanılarak, fiziksel kırma, öğütme ve arıtma işlemleriyle pigment tozu üretilir.
Doğal cevherin çıkarılması → kaba kırma → orta/ince kırma → ıslak öğütme → yıkama ve arıtma → kurutma → sınıflandırma/eleme → bitmiş ürünün paketlenmesi
| Adım | Temel Ekipmanlar | İşlem Ayrıntıları |
|---|---|---|
| Eğirme | Kırıcı (örneğin, turkuaz kırıcı) | Öğütme işlemine hazırlamak için önce büyük cevherleri küçük parçacıklara ayırın. |
| Taşlama / Frezeleme | Geleneksel taş değirmen / Endüstriyel ıslak bilyalı değirmen | Uzun süreli ıslak öğütme (geleneksel işlem ~10 gün). Öğütme, çökeltme ve tabakalaşma süreçleri sayesinde farklı boyutlardaki pigment parçacıkları birbirinden ayrılır. |
| Islak öğütme ve sınıflandırma | Islak öğütme değirmeni, eleme ekipmanı, hava sınıflandırıcı | Doğal kalsiyum karbonat (örneğin, kireçtaşı), kuru öğütme (ürün hava sınıflandırıcısıyla ayrılır, boyut sınırını aşan parçalar yeniden öğütülmek üzere geri gönderilir) veya ıslak öğütme (daha ince ve daha canlı kaliteler elde edilir) yöntemleriyle işlenebilir. |
| Arıtma / sınıflandırma | Yıkama tankları, çökeltme tankları, filtre presi | Yıkama ve çökeltme yoluyla safsızlıkları giderin. Jarosit pigmentinin üretimi, ıslak öğütme → filtre presleme → yıkama → filtre presleme → kurutma gibi aşamaları gerektirir. |
| Kurutma | Yüksek verimli kurutucu, kombine kırma-kurutma ünitesi | Islak tozu belirtilen nem oranına kadar kurutun. Birleştirilmiş kırma-kurutma ünitesi, aynı anda kırma ve eleme işlemlerini gerçekleştirebilir ve böylece kurutma verimliliğini artırır. |
| Ultra ince öğütme (yüksek hassasiyet için) | Jet değirmeni (akışkan yataklı veya disk tipi) | Pigmenti küçük agregalara ayırarak kararlı parçacıklar, homojen parçacık boyutu, iyi dağılma özelliği elde etmek ve topaklanma ya da çökelme oluşumunu önlemek. |
Titanyum dioksit (TiO₂), demir oksit pigmentleri (kırmızı, sarı, siyah vb.) ve karbon siyahı gibi maddelerle temsil edilir. Pigment öncüsü kimyasal reaksiyonlar yoluyla sentezlenir ve ardından tozun elde edilmesi için son işlemden geçirilir.
Titanyum dioksit, en fazla üretilen beyaz pigmenttir. Üretim süreci 30’dan fazla aşamadan oluşur ve hem kristal yapısı hem de parçacık boyutu dağılımı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Sülfat İşlemi (anataz ve rutil türlerini üretir)
: Hammadde: ilmenit. Konsantre sülfürik asit ile sindirme → süzme → demiri uzaklaştırmak için vakumlu kristalizasyon → konsantrasyon → hidroliz → yıkama ve ağartma → kalsinasyon → TiO₂ elde etmek için kuru öğütme. Avantajları: ucuz hammaddeler, basit ekipman. Dezavantajları: uzun süreç, büyük miktarda atık (asit, demir tuzları).
Klorür İşlemi (sadece yüksek kaliteli rutil tipi için)
: Hammadde: kok ile karıştırılmış rutil / yüksek titanyumlu cüruf. 800–1000 °C’de klorlama yoluyla TiCl₄ üretimi → rektifikasyonla arıtma → buhar fazında oksidasyon → süzme ve yıkama → kurutma ve öğütme. Avantajları: kısa süreç, sürekli ve yüksek düzeyde otomatikleştirilmiş, düşük enerji tüketimi, daha az atık, yüksek ürün kalitesi. Dezavantajları: yüksek sermaye yatırımı.
Demir sülfat (TiO₂ üretiminin bir yan ürünü), saflaştırılır ve ısıl işleme tabi tutulur; böylece kırmızı, sarı, siyah, kahverengi vb. demir oksit pigmentleri elde edilir (inorganik renkli pigmentler arasında en fazla üretilen ve talep görenler bunlardır). Sentez, filtre presleme ve kurutma işlemlerinden sonra, parçacıklar van der Waals kuvvetleri ve hidrojen bağları nedeniyle aglomere olur. Akışkan yataklı veya düz tip jet değirmenleri ultra ince öğütme ve topakların parçalanması için kullanılır. Jet öğütme işleminden sonra: Kırmızı demir oksidin Hegman inceliği 5,5–7,0’a, sarı demir oksidin 7,5’e, siyah demir oksidin ise 7,0’a ulaşır.
Güzergâh ne olursa olsun, aşağıdaki yardımcı ekipmanlar da vazgeçilmezdir:
| Ekipman Türü | Temsili Ekipmanlar | Amaç |
|---|---|---|
| Kurutma ekipmanları | Yüksek verimli kurutucu, QGS kombine kırma-kurutma ünitesi | Radyal sıcak hava girişi; malzeme 4–5 saniye içinde kurur. Yüksek işleme kapasitesi, yüksek termal verimlilik. |
| Eleme / sınıflandırma ekipmanları | Hava sınıflandırıcı, eleme mekanizması (valf ve elek ağlı) | Aşırı büyük taneleri ayırın ve yeniden öğütülmek üzere geri gönderin; böylece homojen bir tane boyutu dağılımı sağlayın. |
| Katı-sıvı / sıvı fazlı işleme ekipmanları | Katı-sıvı ön karıştırma cihazı (kırma haznesi, kırma çarkı ve karıştırma kanadı ile birlikte), yüksek hızlı dispersiyon ünitesi (dispersiyon mili ile birlikte) | Tozun ön kesme ve ön ezme işlemlerini gerçekleştirin, ardından aglomerasyon ve tıkanmayı önleyerek verimli bir ultra ince işleme sağlamak için sıvı fazda yüksek hızda dağıtın. |
| Çevre ve güvenlik tesisleri | Korozyon önleyici ekipman, havalandırma ve toz toplama sistemi, toz toplayıcı, atık su arıtma tesisi | Pigment üretimi büyük miktarda toz oluşturur ve aşındırıcı kimyasalların kullanılmasıyla gerçekleşir; bu nedenle kapsamlı tesisler gereklidir. |
Organik pigmentler (örneğin, azo pigmentleri, ftalosiyanin yeşili) şu yöntemle üretilir: kimyasal sentez → pigmentle son işlem Boya üretim sürecine benzer bir süreç izlerler ve genellikle boya fabrikalarında üretilirler. Temsili türleri arasında azo kondenzasyon pigmentleri (yüksek kaliteli otomotiv kaplamaları, mimari kaplamalar için) ve ftalosiyanin yeşili (boyalar, kaplamalar ve tekstil boyaması için) sayılabilir. Bu süreç, diazotlama, birleştirme reaksiyonu, pigment sonlandırma, yüzey modifikasyonu vb. gibi birçok ince kimyasal aşamayı içerir.
| Yön | Doğal Mineral Pigmentler (Fiziksel Yöntem) | Sentetik Pigmentler (Kimyasal Yöntem) |
|---|---|---|
| Temel ilke | Cevher kırma + arıtma + sınıflandırma | Kimyasal sentez + son işlem |
| Ana ekipman | Kırıcılar, ıslak bilyalı değirmenler, jet değirmenleri, hava sınıflandırıcıları | Reaktörler, kalsinasyon fırınları, filtre presleri, jet değirmenleri, yüksek hızlı dispersiyon üniteleri |
| Tipik ürünler | Doğal mineral boyalar, kalsiyum karbonat dolgu maddeleri | Titanyum dioksit, demir oksit pigmentleri, karbon siyahı, ultra ince alüminyum tozu |
| Önemli kontrol noktaları | Parçacık boyutu ve saflık | Kristal yapısı, renk tonu, parçacık boyutu, dağılabilirlik |
| Çevresel kaygılar | Toz toplama | Asit/klor atık gaz arıtımı, atık su arıtımı, artık gaz geri kazanımı |
Pigment üretiminde, ezme, öğütme ve jet değirmeni ile ultra ince öğütme Her iki yöntem için de ortak olan son aşamalardır. Bunlar, parçacıkların kararlılığını, parçacık boyutunun homojenliğini ve iyi bir dağılma özelliğini sağlayan temel işlemlerdir ve pigmentin nihai rengini ve uygulama performansını doğrudan belirler.