[发明专利]二氧化钛冲洗介质及其制造方法

说明书

背景技术

本发明涉及包括烧结二氧化钛、基本为圆球形的颗粒的制备方 法。该颗粒用作冲洗介质(scouring media)。

本发明记载的方法涉及混合二氧化钛粉、水和至少一种表面活性 剂，将该混合物成型为颗粒，烧结该颗粒制成二氧化钛冲洗介质。

通过四氯化钛的气相氧化而制备二氧化钛已经成为制备二氧化钛 颜料普遍应用的工艺。在该工艺过程中，四氯化钛蒸汽与氧气或空气 或与这二者在氧化反应器中、在高温下发生反应。从反应器排出的热 氧化产物的所得蒸汽包括以细微分散形式悬浮于气态成分中的二氧化 钛。刚刚制成的二氧化钛微粒起初是极具活性的微粒，逐渐聚集形成 直径低于0.15mm的小团聚体。这些小团聚体中的一部分的粒径长大， 部分地烧结形成尺寸大于0.15mm的更大、坚硬而未成形的团聚体。这 些更大的团聚体倾向于形成层状并沉积在该氧化反应器的热反应区域 的表面。该氧化反应器的继续使用以及不断通过其的热反应产物再生 这一层。不仅继续使用该反应器会再生该层，而且这一层的部分经常 破碎而混在反应混合物中被带走。这些大微粒不适于颜料生产，还会 污染反应混合物。

为避免形成所述二氧化钛微粒层，已在适当位置将由化学惰性冲 洗固体组成的冲洗介质加入到反应混合物中。已有大量物质用作冲洗 介质，如氧化铝、硅酸锆以及石英砂。最常用的冲洗介质之一是石英 砂。但以石英砂作为氧化反应器的冲洗介质存在一些缺点。

石英砂的外形略带棱角。带棱角的形状可有效冲洗反应器壁，但 也严重磨损反应器的内壁。最终，石英砂在反应器上造成孔洞，其结 果是需要维修反应器，或在某些情况下则需更换反应器。更换时间可 能需要几周，因而严重影响生产。

而且，石英砂微粒容易被压碎。压碎的石英砂会污染反应器混合 物，必须从该混合物中清除。如果不清除，石英砂会降低最终产物的 质量。因此需要有一种冲洗介质，它足够坚固致密而能有效冲洗二氧 化钛反应器壁，但是该介质为圆球形、摩擦力小以致能减小或消除反 应器磨损。此外还需要一种冲洗介质，其具有能充分分离和回收的适 当尺寸，并能降低污染反应器混合物的潜在可能。

二氧化钛已经用作冲洗介质以应对与使用常规冲洗介质有关的缺 陷。然而，以前制备的二氧化钛用作冲洗介质并未消除其它冲洗介质 的所有问题。例如，美国专利4784841记载的工艺中，通过气相氧化 四氯化钛制备二氧化钛冲洗微粒。最初形成的尺寸大于0.15mm的微粒 团聚体被分离出来，与碱性氢氧化物混合，焙烧，送回该工艺。这一 工艺制备粒径为0.2-2.0mm的微粒团聚体，其用作冲洗团聚体以避免 在热交换器上形成沉积层。但美国专利4784841中记载的工艺没有控 制制成的团聚体的粒径和形状，因而没有降低损坏反应器壁的可能 性，也没有使分离和循环/再利用效率最大化。

美国专利2721626记载的工艺中，大小为0.15-6.35mm的course 冲洗固体与热反应混合物混合，并且在冷却后从反应产物中分离，再 次用作冲洗固体。从细微粒状的二氧化钛中干分离course冲洗二氧化 钛微粒效率低下。因此最终产物中总会残留一定量的course冲洗固 体，从而降低该工艺的总效率。

发明概述

本发明的示例性方法通过控制二氧化钛微粒的粒径、强度、密度 和形状而制备一种基本上为圆球形的二氧化钛冲洗介质。用本发明所 述方法制备的冲洗介质减少或消除了二氧化钛颜料生产过程中发生的 反应器磨损和反应器混合物污染问题。

根据本发明所述方法的实施方案，制备用作冲洗介质的、主要包 括二氧化钛的基本上为圆球形的颗粒。该颗粒最初通过在高强度混合 器中的二氧化钛粉中加入足量水和足量表面活性剂而制成。所述高强 度混合器制成基本上为圆球形的生颗粒，随后将其烧结成最终产品。

详细描述

本发明所述方法的实施方案制备一种二氧化钛冲洗介质，其中控 制该二氧化钛颗粒的粒径和形状，以制成基本上圆球形的烧结颗粒。 用本发明所述方法制备的二氧化钛颗粒适于作为冲洗介质，能减少或 消除二氧化钛颜料生产过程中发生的反应器磨损和反应器混合物污染 问题。为实现本专利申请的目的，与颗粒相关的术语“基本上圆球形” 表示以Krumbein/Sloss圆度和球度表测定为约0.8或以上的颗粒。