[其他]制备纤维状碱金属钛酸盐的方法

说明书

制备纤维状碱金属钛酸盐的方法，其中包括：（１）焙烤由金红石和含氧的碱金属化合物组成的混合物，金红石被充分粉碎成一定粒度，使其具有平均粒度的颗粒能通过２００目筛子的筛孔，以及（２）粉碎所得的烧结。

本发明是关于制备纤维状碱金属钛酸盐的方法，更具体地说是关于用金红石和含氧的碱金属化合物制备纤维状碱金属钛酸盐的方法。

纤维状碱金属钛酸盐被用作塑料的增强材料磨料、过滤材料、电池的隔膜、颜料、绝缘材料等等。

为了制备纤维状碱金属钛酸盐已经提出了许多方法。这些方法例如有焙烤法、熔融法、水热作用法、助溶剂法和改进的熔融法。在这些方法中，通常都使用氧化钛和碱性含氧的碱金属化合物作为原料。但是，在日本特许公报昭42-27264中却公开了用含水二氧化钛、锐钛矿、硫酸盐法制造颜料时得到的含TiO₂的产物、提纯的锐钛矿颜料、粉碎的金红石矿石和商业上可以买到的钛铁矿作为氧化碳原料。作为碱性含氧的碱金属化合物公开的有碱金属氢氧化物和碱金属碳酸盐等。上述的日本特许公报昭42-27264是有关用焙烤上述的氧化钛原料和碱性含氧的碱金属化合物所组成的非液体混合物的方法制备纤维状碱金属钛酸盐，焙烤温度为200～1150℃。在制备主要含有直径为0.005～0.1μm、长度为其直径至少10倍之胶体型化合物的碱金属钛酸盐时，上述混合物的焙烤温度为200～850℃。当制备主要含有直径为0.1～0.6μm，长度为其直径10～100倍之颜料型化合物的碱金属钛酸盐时，该混合物在850～975℃温度下焙烤。如果在975～1150℃温度下焙烤该混合物，则制得的碱金属钛酸盐中主要含有直径为0.6～3.0μm，长度为其直径100～1000倍的绝缘型化合物。此外，其中公开的内容还有在焙烤之前于非液态原料混合物中，加入某种碱金属卤化物。

从生产规模和易于使生产方法连续的观点来看，助溶剂法、改进的熔融法和焙烤法，据认为都是制造纤维状碱金属钛酸盐的有工业价值的方法。但是，为了以工业上的制造成本生产该钛酸盐，必须使用某种氧化钛矿石作为制造纤维状碱金属钛酸盐的含钛原料，以代替其成本相当于整个成本80%的氧化钛。已知的含钛原料有钛铁矿、钛渣，金红石，锐钛矿矿石等等。钛铁矿中的氧化钛含量一般来说较低，该有效成份按重量计为50～60%，并且含有大量妨碍纤维状碱金属钛酸盐晶体生长的氧化硅和氧化铝，因此它不实用。钛渣中氧化钛含量比钛铁矿高，按重量计钛渣中含有75～80%的氧化钛，但是其中的氧化硅和氧化铝含量也高，因此它也不适于作为制造纤维状碱金属钛酸盐用的含钛原料。金红石中氧化钛含量高，按重量计算其中含有93～98%的氧化钛，而且其中氧化硅和氧化铝的含量低，因此它最适合作为制造纤维状碱金属钛酸盐的含钛原料。在日本特许公报昭42-27264和日本特许公开昭46-1359之中，公开了几种使用金红石作为原料制造纤维状碱金属钛酸盐的方法，在这些方法中，对某种混合物加以焙烤，该混合物中含有经过粉碎的金红石矿石、至少一种在焙烤时能生成M₂O（式中，M是钠、钾或者是钠和钾的混合物）的含氧的碱金属化合物和至少一种从氯化钠或者氯化钾中选择出来的碱金属卤化物。对于每摩尔含氧的碱金属化合物来说，金红石矿石的使用量为2.8～3.45摩尔（按TiO₂）计算。此外，按重量计算的金红石矿石相对于碱金属卤化物的存在量为，每份碱金属卤化物有1至6份金红石矿石存在。该混合物，在850～1020℃温度下至少焙烤15分钟。这些方法属于碱金属卤化物作为助溶剂使用的助溶剂法之列。所制得的纤维状碱金属钛酸盐很难从焙烤时生成的纤维状烧结块中分出，而且由于粉碎过程中纤维的断裂，其长度为10～20μm，长度与直径之比为50左右。因此，所制得的纤维状钛酸盐性能差，其应用要受到限制。使金红石和含氧的碱金属化合物进行混合，在该混合物中M₂O/TiO₂比值大于1/2，其中M是某个碱金属，至少在1100℃温度下加热该混合物并且使此熔化的混合物迅速冷却至固态，用这种方法可以制得某种纤维状烧结块。但是，经X射线光谱证明，所制得的这种纤维状材料由非晶形的碱金属二钛酸盐所组成，其纤维直径大、强度低。因此，这种纤维状材料可以在化学上应用，但是在物理上应用却有问题。

本发明的目的之一在于提供一种使用价格低廉、容易买到并且在钛酸盐晶体生长时抑制作用轻微的含钛原料，制备纤维状碱金属钛酸盐的方法。