[发明专利]低浓度钛液制备高亮度金红石钛白粉的水解方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸法生产钛白粉的生产工艺中低浓度钛液自生晶种水解制备高亮度金红石钛白粉的水解方法。

背景技术

在硫酸法生产钛白粉的生产工艺中，决定钛白产品质量的主要因素是水解工艺的选择，水解作用的优劣不仅影响工业生产的经济性，而且对最终产品的质量也有极大关系。硫酸法金红石钛白粉与氯化法产品相比，在白度、亮度等性质存在较大差距，主要原因是硫酸法钛白粉中具有较多的有色杂质，并且在粒度尺寸、分布及形貌上也存在较大的差距。有采用硫酸法制备高亮度的钛白粉方法，如专利CN101851435，但都是采用繁多的后处理工序，增加工序和成本。

一般自身晶种稀释水解法，因为底水量大，一般在1:（3.5~4)，要求很高的钛液浓度，很多专利中都要求在220g/L以上（甚至250-260 g/L），这样对整个钛白生产过程中，浓缩岗位成了生产瓶颈之一，特别是温度低的冬天，浓缩速度慢，蒸汽耗量高，钛液的产量受限，最后影响整个产能。

因此本发明本着优化水解方案，不增加工序，不增添设备，适当降低底水量，降低钛液浓度，改善水解料的洗涤性，改善偏钛酸中杂质含量，改善产品的粒子形貌，达到改善白度、亮度等颜料性能的目的，同时可达到降低生产成本的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种低浓度钛液制备高亮度金红石钛白粉的水解方法，在现有的自生晶种水解工艺技术基础上，降低钛液浓度，减少底水量的一种新的水解方法，节约浓缩蒸汽，降低生产成本，同时提高产品质量。

本发明的目的是这样实现的：

一种低浓度钛液制备高亮度金红石钛白粉的水解方法，包括如下步骤：a、向水解锅内加入预热的底水；b、取经过预热的钛液并缓慢加入到所述底水中，c、加热步骤b所得物料至沸腾，并保持微沸状态至该物料变为钢灰色，然后停止加热并降低搅拌速度；d、再次升温物料至微沸，并保持微沸状态20～35min；e、于微沸状态下向物料内加入稀释水，确保物料中的总钛浓度为160~170g/L，并继续保持微沸状态至水解结束；其中，步骤b所述钛液浓度的总钛浓度为190～215g/L；底水与钛液的体积比1:（4.5~6）。

水解方程式：Ti(SO₄)₂+H₂O→TiOSO₄+H₂SO₄

TiOSO₄+2H₂O→H₂TiO₃↓+H₂SO₄。

本工艺中，底水及钛液均各自预热到90～98℃，步骤b所述钛液可以是采用钛精矿酸解、沉降结晶的钛液，也可以是采用高钛渣酸解、沉降过滤的钛液，钛液中Fe/TiO₂的质量比控制在0.25～0.35，其预热一般采用蒸汽加热的方式；预热钛液在15～25min内全部加入底水中，步骤c中物料是在20～25 min内加热至沸腾；而步骤e中钛液稀释浓度可参照现有钛液水解工艺的参数。

因为钛液水解时，钛液的浓度对产品质量影响不是主要因素，而是决定于钛液水解的初始浓度，初始浓度却受到钛液浓度与底水量的控制。相同钛液浓度下随底水量增加而降低；相同底水量下随钛液浓度提高而提高。底水量多少决定水解晶种数量、质量，决定偏钛酸的质量好坏，并最终决定产品质量。一般底水多，形成结晶中心数量多，水解速度快，水解率高，水合二氧化钛的一次原级粒子较细，由于细粒子的表面自由能较大，容易絮凝成大颗粒而沉降下来，洗涤时速度快，时间短，但洗涤时间太短容易形成洗涤短路反而不利于铁等杂质的洗涤，影响白度、亮度和消色力。如果钛液浓度过低，保证水解初始浓度，则添加的底水量就太少，那么结晶中心数量少，水解速度慢，水合二氧化钛的一次原级粒子较粗，不利于水解料絮凝，影响洗涤；水解率低、收率低；且最终产品白度、亮度等性能差。因此选择适宜的浓度和底水量，控制适宜的晶种量，适宜的水解速率，和适宜的水合二氧化钛的一次原级粒子，有助于改善洗涤效果，提高产品质量。

本工艺控制钛液浓度、钛液用量及底水用量比，能够起到优化水解工艺，改善洗涤效果、提高产品质量的效果。