硫酸鹽部分替代鈦白的鈦白粉製法的製作方法
2023-05-02 06:57:41
專利名稱：：硫酸鹽部分替代鈦白的鈦白粉製法的製作方法
技術領域：
：本發明涉及到一種硫酸鹽部分替代二氧化鈦的鈦白粉生產法，廣泛適用生產不同用途的鈦白粉產品，尤其適用於生產塗料級鈦白粉。本發明用廉價的CaCO3、CaO、CaSO4、BaSO4及其它可同硫酸反應形成硫酸鹽沉澱的化合物同鈦液作用，參與水解過程最終以CaSO4等硫酸鹽的形式部分替代二氧化鈦生產鈦白粉而不損害鈦白的顏料性能。降低了成本，同時CaCO3CaO等上述物質的加入也促進了水解進行，最後產品質量好而穩定，更重要的是可在原有生產鈦白粉設備中進行常壓水解或簡當設備常壓水解，就可以生產出高質量的鈦白粉產品。目前生產鈦白粉的主要方法有硫酸法和氯化法，國內大多數鈦白生產廠家都採用硫酸法生產鈦白。圖1是據文獻《硫酸法鈦白生產》(化學工業出版社1982年2月北京第一次版)36頁上工藝流程圖簡化後的工藝過程示意圖，它代表了目前硫酸法生產鈦白的主要工藝過程。通過酸解(1)酸解粉碎後的鈦礦粉並經過還原、沉降、結晶等工序而製得鈦液(2)，加入晶種經水解(3)而得偏鈦酸或正鈦酸再依次經漂白洗滌(4)、鹽處理(5)、煅燒(6)、粉碎(7)即得鈦白粉產品。以上生產工藝方法中水解(3)工藝所需條件較嚴，較難掌握，一般需加壓水解，國內生產鈦白廠家都用此工藝，但鈦白粉質量難以達到國內部標一級或二級標準，而且生產純鈦白粉和目前世界性鈦資源緊張相矛盾，生產成本將會越來越高。本發明的目的是用CaCO3、CaO或CaSO4、BaSO4等參與水解過程，提高水解速度並提高鈦白粉的著色力，並且最後產品中以CaSO4等硫酸鹽的形式部分替代鈦白0-40%而不損害其顏料性能，若用此工藝實現正常化生產，產品質量符合國內部標一級產品或二級產品除TiO2含量以外的各項指標要求。本發明是這樣實現的，結合附圖2說明如下圖2為本發明硫酸鹽部分替代鈦白生產粉白粉工藝示意圖。將鈦鐵礦粉首先經過酸解(8)並通過還原、沉降、結晶等公知的一般製取鈦液的生產工序製得鈦液，在此鈦液經水解(11)之前本發明設計攪拌反應(9)攪拌混合(10)兩個工序對鈦液進行處理，兩種處理方法的基本原理都是在鈦液中加入或產生微細CaSO4等硫酸鹽微粒，由於CaSO4、BaSO4等同鈦液中的TiOSO4都有共同的SO2-4陰離子，CaSO4等微粒表面肯定有在Ca2+與SO2+4之間的斷鍵使得CaSO4等表面的Ca2+等吸引鈦液中SO2+4，而CaSO4等微粒表面上SO2-4吸引部分H+離子，引起鈦液中酸度局部變化，促進水解作用的進行，形成部分自生晶種，同時CaSO4、BaSO4等也可被鈦白包核，部分以聚合狀態進入產品部分替代鈦白，而不損害其性能。採用攪拌反應(9)，則整個工藝過程如下把上述鈦液經過攪拌反應(9)進行化學反應，在攪拌反應(9)中本發明的工藝條件如下a、將粒度小於200目的CaCO3、CaO及其它可同硫酸反應形成硫酸鹽沉澱的化合物或含CaCO3的碳酸鹽巖，(最好含CaCO3大於50%)加入到鈦液中攪拌反應，上述化合物加入量以佔鈦液中TiO2的5-80%Wt為計。b、低溫反應T＝室溫-90℃，最好室溫-60℃，t＞0.1小時，最佳為1-1.5小時。c、鈦液濃度100-400克TiO2/升，最佳130-230克TiO2/升，其化學反應式為形成部分TiO2沉澱，此TiO2微粒在水解過程中促進水解進行，在煅燒過程中促進TiO2結晶成一定類型的鈦白粉粒子，同時也形成部分CaSO4微粒，其表面斷鍵必然吸引鈦液中H+、SO2-4、同用CaCO3等和鈦液中酸反應一起引起鈦液中酸度降低，加速水解作用進行並形成部分自生晶種。同時CaSO4等微粒在產品中替代部分二氧化鈦而不影響鈦白粉質量。經攪拌反應(9)工序所得鈦液混合物再經水解(11)中本發明工藝條件是A、晶種加入量a、生產銳鈦型鈦白粉在室溫-80℃下加入銳鈦型晶種為0-2%(按晶種中TiO2和鈦液中TiO2計)，在攪拌反應(9)中加CaCO3、CaO等上述化合物或碳酸鹽巖的量越多則加入晶種量越少。b、生產金紅石型鈦白粉則加入晶種量為0-5%其它同生產銳鈦型鈦白粉B、水解過程a在常壓下升溫，使鈦液混合物沸騰加水水解，水解時間1-5小時，2-35小時為最佳。b也可在通常所用的加壓水解設備中加壓水解，水解時間為0.5-3小時，0.5-2小時為最佳。a.b中也可在室溫至沸騰溫度下保溫進行。水解(11)完成後，再經過漂白洗滌(12)鹽處理(13)至煅燒(14)。在煅燒(14)中本發明的工藝要求是按通常的煅燒方法，煅燒銳鈦型鈦白溫度不得超過900℃，即在900℃以下煅燒，在脫硫後保持其最高煅燒溫度10-30分鐘即可。完成煅燒(14)後經粉碎(15)就可得鈦白粉產品。此產品中含有CaSO4或其它硫酸鹽微粒0%-40%。本發明經過酸解(8)等公知工序製得鈦液後，對鈦液處理還可通過攪拌混合(10)對鈦液進行處理，在攪拌混合(10)中，本發明的工藝條件是用粒度小於200目的CaSO4或BaSO4或重晶石、石膏加入到鈦液中混合攪拌均勻即可，然後再通過水解(11)工序，在水解(11)工序中本發明的工藝條件是a、把鈦液加熱到60℃-80℃加入晶種，晶種含量依攪拌混合(10)中加入CaSO4、BaSO4等含量而定，加入硫酸鹽越多，則加入的晶種量越少，其加入晶種量範圍銳鈦型晶種為0.6%-2%;金紅石型晶種為0.6%-5%(以TiO2含量計)。b升溫至沸騰水解，水解時間1-5小時，2-3.5小時為最佳。c、在鈦白生產廠裡現有的加壓水解罐中加壓水解，水解時間0.5-3小時。水解(11)完成之後，依次經過公知的漂白洗滌(12)鹽處理(13)煅燒(14)粉碎(15)即可得CaSO4或BaSO4部分替代二氧化鈦鈦白粉產品，其中CaSO4或BaSO4微粒同鈦白微粒是成包核和聚合狀態存在，因而不影響鈦白粉的性能。上述攪拌反應(9)攪拌混合(10)也可在水解(11)水解過程中進行。總之，若上述工藝過程實現正常化生產，產品質量可達部標B-101一級產品或二級產品除TiO2含量以外(因加入了CaSO4、BaSO4物質)各項質量標準，部分產品的著色力可超B-101一級產品中著色力指標。實施例1先經過酸解、還原、沉降及結晶除去硫酸亞鐵等工序製取鈦液，鈦液中TiO2含量205.9克/升有效酸417克/升亞鐵66.67克/升F值2.03Ti3+360克/升將此鈦液300ml放入水解罐中先在鈦液中加入含CaCO390%的白色大理巖粉末(粒度200目)18克，並充分攪拌混合反應，1-2小時後鈦液中混合物顏色變淺，然後加熱至60-70℃，加入銳鈦型晶種0.5%，(即加入晶種中TiO2量是佔鈦液中TiO2量的0.5%)，繼續加熱至沸騰水解，3小時後得白色偏鈦酸和CaSO4混合沉澱物。用水對其進行過濾洗滌，再進行Ti3+除鐵(或用鋅粉、硫酸除鐵)先加入H2SO4至H2SO4含量在40克/升並加熱至50℃，再加入三價硫酸鈦鹽溶液進行除鐵，加入量是三價硫酸鈦中TiO2含量佔鈦液中TiO2含量的1%，等於0.6克，加入後在60℃保溫1小時，再降溫至40℃進行水洗，水洗至PH值＝6-7時，進行鹽處理先加入佔鈦液中TiO2的1%的K2CO3為0.6克，攪拌30分鐘，然後加入P2O5佔鈦液中TiO2含量的0.1%磷酸等於0.06克，並充分攪拌，然後烘乾，再在800-900℃的溫度下煅燒，煅燒過程同一般鈦白煅燒工序一樣，但最高溫度應在800-900℃範圍，脫硫後，最高溫度下保溫10-30分鐘就可把產品乾燥，粉碎(乾式)後得到產品。鈦白粉其各參數如下表＊B-101標樣系建衡化工廠1975年留樣實施例2把鈦鐵礦粉經普通酸解、還原、沉降、結晶除FeSO4製得鈦液，在鈦液中TiO2含量211.86克/升有效酸410克/升Ti3+3.66克/升FeSO460克/升將此鈦液500ml放入水解罐中，在室溫下加入石膏粉15克，攪拌均勻後加熱升溫使鈦液混合物至70℃，再加入銳鈦型晶種1%(即晶種液中TiO2含量佔鈦液中TiO2含量的1%)，繼續升溫至沸騰水解，水解2-3小時後，鈦液成為偏鈦酸和CaSO4的混合物，沉澱後對此混合物進行過濾洗滌，再進行除鐵漂白先加入H2SO4，使H2SO4含量在40克/升，然後加入三價硫酸鈦鹽1%，在60℃下保溫1小時，再降至40℃以下就可以進行反覆水洗，至PH＝7左右時進行鹽處理先加入K2CO3含量佔在鈦液中TiO2的1%，等於0.6克，攪拌30分鐘後再加入P2O5佔鈦液中TiO2重量的0.1%的磷酸並攪拌，然後烘乾，再經過鈦白煅燒工藝，乾式粉碎就得產品，其產品質量見上表。實施例3上述實例1.實例2.水解工藝中，把銳鈦型晶種換成金紅石晶種就可製得金紅石型鈦白，其金紅石晶種加入量為實例1加入1%，實例2加入2%即可。權利要求1.硫酸鹽部分替代鈦白的鈦白粉製法包括酸解(1)攪拌反應(2)、或攪拌混合(3)、水解(4)、漂白洗滌(5)、鹽處理(6)、煅燒(7)、粉碎(8)等工序，其特徵是A、攪拌反應(2)工藝特點是用CaCO3、CaO及其它可同H2SO4反應形成硫酸鹽沉澱的化合物或含CaCO3、的碳酸鹽巖鈦液混合反應。B、攪拌混合(3)工藝特點是用粒度小於200目的硫酸鹽(包括CaSO4、BaSO4、重晶石、石膏)粉末同鈦液混合。C、水解(4)工藝條件是a.用攪拌反應(2)所得鈦液混合物水解時需加入晶種量生產銳鈦型鈦白為0-2%.生產金紅石型鈦白為0-5%.溫度為室溫至沸騰。b.用攪拌混合(3)所得鈦液混合物水解時需加入晶種量生產銳鈦型鈦白為0.6%-2%.生產金紅石型鈦白為0.6%-5%。2.根據權力要求1中所述攪拌反應(2)攪拌混合(3)應在水解(4)之前或在水解(4)水解過程中進行。全文摘要硫酸鹽部分替代鈦白的鈦白粉製法是屬於一種硫酸鹽部分替代TiO本發明特徵在於在水解工藝前增設了攪拌反應和攪拌混合工序，並對水解煅燒工藝作了一些改進，可以提高產品質量。使用本發明可以利用硫酸鹽及天然礦物部分替代TiO文檔編號C01G23/053GK1062125SQ9010977公開日1992年6月24日申請日期1990年12月5日優先權日1990年12月5日發明者鮑學昭申請人:鮑學昭