一種防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法

2023-05-01 20:12:51 4

專利名稱：一種防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法
技術領域：
本發明屬於鈦白粉的生產加工領域，具體涉及一種防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法。
背景技術：
二氧化鈦俗稱鈦白粉，是化學工業中一種重要原料，無毒，對健康無害，它是最重要的白色顏料，佔全部白色顏料使用量的80%，它也是鈦系的最主要產品，世界上鈦資源的90%都用來製造二氧化鈦，二氧化鈦在現代工業、農業、國防、科學技術諸多領域中得到了廣泛的應用，與人民生活和國民經濟有著密切的聯繫。
目前，鈦白粉的工業生產方法有硫酸法和氯化法，這些方法均存在廢物量大、毒性強和環境汙染重等問題。中國科學院過程工程研究所在研發的亞熔鹽化工冶金技術的基礎上，提出了低溫熔鹽清潔生產鈦白的方法，該方法以高鈦渣(含二氧化鈦大於90wt%)為原料，以氫氧化鈉熔鹽為反應介質，從生產源頭消除環境汙染，實現鈦資源及有價組分的高效和清潔的綜合利用；在此方法中，首先將高鈦渣和氫氧化鈉按照重量份比I. 2 I混合均勻，然後將混合物直接加熱到550°C並在此溫度下反應I小時得到熔鹽中間產物；然後根據專利申請號為CN200610114130. 3的技術方案中的水洗，酸溶，還原，水解和煅燒等步驟，得到銳鈦型或金紅石型的二氧化鈦。研究人員曾嘗試用富鈦料(含二氧化鈦含量70wt% 85wt% )替代高鈦渣通過熔鹽反應製備鈦白粉，但由於富鈦料中鈣，鎂，矽等雜質含量較多，在熔鹽反應過程中，相應的雜質會生成矽酸鈉鹽類，氫氧化鈣和氫氧化鎂等雜質，這些雜質會將生成的偏鈦酸鈉中間產物粘粘在一起，存在著生成的熔鹽反應中間產物結塊比較嚴重，並粘覆反應器壁面，阻礙反應過程的傳質、傳熱，主元素鈦的反應轉化率大幅度降低。

發明內容
本發明的目的是克服用富鈦料替代高鈦渣通過熔鹽反應製備鈦白粉的生產工藝中的反應中間產物結塊的難題，而提供一種防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法。本發明是通過以下技術方案加以實現的本發明提供的防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法，其步驟如下(I)將濃度為15% 40%的氫氧化鈉溶液加熱到100°C 150°C ;將富鈦料加入到上述加熱後的氫氧化鈉溶液中進行脫矽反應，得到脫矽富鈦料；所述濃度為15% 40%的氫氧化鈉溶液和富鈦料的重量份比為2 4 I ；(2)將步驟(I)得到的脫矽富鈦料與過氧化鈉粉末均勻混合得混合料；所述過氧化鈉粉末與富鈦料的重量份比為I : 5 50;(3)將混合料加入到溫度為350 400°C的熔融態氫氧化鈉中反應I 5小時；再繼續升溫到450 550°C反應I 3小時，得到疏鬆熔鹽反應中間產物；
所述混合料與氫氧化鈉的重量份比為I : O. 8 I. 2 ;(4)將得到的疏鬆熔鹽反應中間產物依次經過水洗、酸溶、還原、水解和煅燒得到銳鈦型或金紅石型的二氧化鈦。所述的富鈦料中二氧化鈦含量為70wt% 85wt%。所述熔融態氫氧化鈉由固體氫氧化鈉加熱到350 400°C得到。本發明的防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法，首先使用鹼液對富鈦料進行脫矽，降低了熔鹽反應中矽酸鈉的生成量；其次改變了加熱方式，在350°C至550°C進行熔鹽反應，這樣不同的元素不會同時發生熔鹽反應，因此減少了粘粘量；最後，在熔鹽反應中加入一定量的過氧化鈉，過氧化鈉在熔鹽反應過程中會生成氧氣泡，使得熔鹽反應產 物呈現出一個多孔的結構；因此本發明可以有效減少富鈦料和氫氧化鈉發生熔鹽反應時反應中間產物結塊的現象，使得熔鹽反應產物更多地以粉狀形態呈現，並增加了反應的轉化率；本發明的防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法具有如下優點該方法可以有效防止富鈦料和氫氧化鈉在熔鹽反應時中間產物發生燒結；其生產工藝中的添加劑為過氧化鈉，沒有引入除原體系中之外的雜質；在保證反應轉化率的同時，防止結塊效果明顯，操作簡單方便。
具體實施例方式實施例I :將48g固體氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到350°C，將40g高鈦渣(其組成如表I所示)加入到反應釜中與液態的氫氧化鈉發生反應。將溫度在2小時內逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時，取出反應中間產物(表2中的試樣一)待測。將48g固體氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到350°C，將40g富鈦料I (其組成如表I所示)加入到反應釜中與液態的氫氧化鈉發生反應。將溫度在2小時內逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時。取出反應中間產物(表2中的試樣二)待測。將48g固體氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到350°C，將40g富鈦料2 (其組成如表I所示)加入到反應釜中與液態的氫氧化鈉發生反應。將溫度在2小時內逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時。取出反應中間產物(表2中的試樣三)待測。將48g固體氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到350°C，將40g富鈦料3 (其組成如表I所示)加入到反應釜中與液態的氫氧化鈉發生反應。將溫度在2小時內逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時。取出反應中間產物(表2中的試樣四)待測。由上可以看出使用富鈦料代替高鈦渣鹼法熔鹽生產鈦白粉的工藝過程中，會出現中間產物結塊現象；這嚴重影響著熔鹽法鈦白工藝生產的可行性。實施例2 I、將32g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到350°C得熔融態氫氧化鈉；2、將40g脫矽富鈦料I和Sg過氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應爸中與熔融態氫氧化鈉在350°C反應5小時；之後在I小時內將鍍鎳反應釜溫度逐漸升高到450°C，在450°C下保持I小時，得到疏鬆熔鹽反應中間產物(表2中的試樣五)待測；
其中脫矽富鈦料I的製備如下將濃度15wt%的氫氧化鈉溶液放入反應釜中加熱到100°C，將富鈦料I (富鈦料I組成如表I所示)加入到反應爸中，與鹼液(氫氧化鈉溶液)發生脫娃反應2小時；之後過濾得脫矽富鈦料I，再對脫矽富鈦料I進行水洗和乾燥，得到脫矽富鈦料I ;本實施例中，所述濃度15wt%的氫氧化鈉溶液和富鈦料I的重量份比為2 I。實施例3:I、將48g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到380°C得熔融態氫氧化鈉；2、將40g脫矽富鈦料I和O. Sg過氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應爸中與熔融態氫氧化鈉在350°C反應I小時；之後在I. 5小時內將鍍鎳反 應釜溫度逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時，得到疏鬆熔鹽反應中間產物(表2中的試樣六)待測；其中脫矽富鈦料I的製備如下將濃度40wt%的氫氧化鈉溶液放入反應釜中加熱到150°C，將富鈦料I (富鈦料I組成如表I所示)加入到反應爸中，與鹼液(氫氧化鈉溶液)發生脫娃反應2小時；之後過濾得脫矽富鈦料I，再對脫矽富鈦料I進行水洗和乾燥，得到脫矽富鈦料I ;本實施例中，所述濃度40wt %的氫氧化鈉溶液和富鈦料I的重量份比為4 I。實施例4 I、將40g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到400°C得熔融態氫氧化鈉；2、將40g脫矽富鈦料I和4g過氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應爸中與熔融態氫氧化鈉在400°C反應2小時；之後在I. 5小時內將鍍鎳反應釜溫度逐漸升高到550°C，在550°C下保持I小時，得到疏鬆熔鹽反應中間產物(表2中的試樣七)待測；實施例5 I、將40g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到400°C得熔融態氫氧化鈉；2、將40g富鈦料2和4g過氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應爸中與熔融態氫氧化鈉在400°C反應2小時；之後在I. 5小時內將鍍鎳反應爸溫度逐漸升高到550°C，在550°C下保持I小時，得到疏鬆熔鹽反應中間產物(表2中的試樣八)待測；實施例6 I、將40g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應釜中加熱到400°C得熔融態氫氧化鈉；2、將40g富鈦料3和4g過氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應爸中與熔融態氫氧化鈉在400°C反應2小時；之後在I. 5小時內將鍍鎳反應爸溫度逐漸升高到550°C，在550°C下保持I小時，得到疏鬆熔鹽反應中間產物(表2中的試樣九)待測；其中脫矽富鈦料I的製備如下將濃度30wt%的氫氧化鈉溶液放入反應釜中加熱到120°C，將富鈦料I (富鈦料I組成如表I所示)加入到反應爸中，與鹼液(氫氧化鈉溶液)發生脫娃反應2小時；之後過濾得脫矽富鈦料I，再對脫矽富鈦料I進行水洗和乾燥，得到脫矽富鈦料I ;本實施例中，所述濃度30wt%的氫氧化鈉溶液和富鈦料I的重量份比為3 I。
表I為高鈦渣和富鈦料I所含組分的重量百分含量
權利要求
1.一種防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法，其步驟如下 (1)將濃度為15% 40%的氫氧化鈉溶液加熱到100°C 150°C;將富鈦料加入到上述加熱後的氫氧化鈉溶液中進行脫矽反應，得到脫矽富鈦料； 所述濃度為15% 40%的氫氧化鈉溶液和富鈦料的重量份比為2 4 : I ; (2)將步驟(I)得到的脫矽富鈦料與過氧化鈉粉末均勻混合得混合料； 所述過氧化鈉粉末與富鈦料的重量份比為I : 5 50; (3)將混合料加入到溫度為350 400°C的熔融態氫氧化鈉中反應I 5小時；再繼續升溫到450 550°C反應I 3小時，得到疏鬆熔鹽反應中間產物； 所述混合料與氫氧化鈉的重量份比為I : O. 8 I. 2 ; (4)將得到的疏鬆熔鹽反應中間產物依次經過水洗、酸溶、還原、水解和煅燒得到銳鈦型或金紅石型的二氧化鈦。
2.按權利要求I所述的防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法，其特徵在於，所述的富鈦料中二氧化鈦含量為70wt% 85wt%。
3.按權利要求I所述的防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法，其特徵在於，所述熔融態氫氧化鈉由固體氫氧化鈉加熱到350 400°C得到。
全文摘要
本發明涉及的防中間產物結塊的鹼法熔鹽生產鈦白粉的方法，步驟是將氫氧化鈉溶液加熱100℃～150℃；將富鈦料加入其中進行脫矽反應得脫矽富鈦料；氫氧化鈉溶液和富鈦料的重量份比為2～4∶1；將脫矽富鈦料與過氧化鈉粉末按重量份比1∶5～50比例均勻混合得混合料；將混合物料加至溫度為350～400℃熔融態氫氧化鈉中反應1～5小時；再繼續升溫到450～550℃反應1～3小時，得疏鬆熔鹽反應中間產物；混合物料與氫氧化鈉的重量份比為1∶0.8～1.2；再將中間產物依次經水洗、酸溶、還原、水解和煅燒得銳鈦型或金紅石型二氧化鈦；優點在於克服了富鈦料和氫氧化鈉熔鹽反應時中間產物結塊的難題，操作簡單方便。
文檔編號C01G23/047GK102923767SQ20111023114
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者初景龍, 王東, 齊濤, 王麗娜, 薛天豔 申請人:中國科學院過程工程研究所