[发明专利]用偏钛酸制备高活性双效晶种的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛白粉制备技术领域，特别涉及一种以偏钛酸为原料制备钛白粉生产中具有水解、煅烧双效晶种的制备方法。

背景技术

钛白生产中，外加晶种水解法的晶种需要单独制备，有水解晶种和煅烧晶种两种，水解晶种在水解时加入，一般大小在10nm以下，煅烧晶种在漂白时加入，一般大小在80~120nm。两者结构不同，所起作用不同，因此制备的工艺也不同。水解晶种有金红石促进型和非金红石促进型水解晶种，两者既有区别，又有联系。联系是二者都是一种胶体，均可作为水解晶种进行浓钛液的水解，且水解操作工艺近乎完全一致，且得到的水解料浆在常规指标上并没有很大迥异；区别是用含金红石促进型水解晶种作为水解晶种水解浓钛液得到的偏钛酸有更强的转化为金红石的倾向，该偏钛酸经洗涤，漂白，直接于950℃煅烧150 min，可以得到完全金红石相，而用非金红石促进型水解晶种作为水解晶种得到的偏钛酸经上述同样后处理后得到几乎是完全的锐钛相。常规方法制备的水解晶种称为非金红石促进性水解晶种，煅烧晶种则是具有完整金红石晶型结构的晶体。双效晶种不同于常规的水解晶种和煅烧晶种，是金红石促进型（诱导型）晶种与非金红石促进型晶种的混合体，具有水解煅烧双效性。

很少有文献介绍双效晶种制备方法的。专利CN1415548用4-7%SnO₂掺杂TiO₂培制双效晶种，在水解时加入，煅烧结合K盐和Zn盐，在较低温度下实现金红石转化，其原料为TiCl₄，Ti(SO₄)₂，Ti(NO₃₎₄，SnCl₂，需外购，易受上游公司限制。

CN1557721采用偏钛酸和浓硫酸为原料，制备硫酸钛，再向其稀释液中加入碱液，pH=6.0~7.5，得正钛酸，洗涤后加盐酸，80~110℃，30~90min，得到金红石化率不小于99%的煅烧晶种，其只能作为煅烧晶种，而无法起到水解作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用偏钛酸制备高活性双效晶种的方法，克服传统方法中水解晶种与煅烧晶种单独制备的困难，实现水解和煅烧晶种一体化，取消煅烧晶种的制备工段，减少漂白时加煅烧晶种的工序，缩短漂白时间，提高漂洗的效率，提高晶种活性，只需添加2%即可满足水解和煅烧要求，得到性能优异产品。

用偏钛酸制备高活性双效晶种的方法，包括如下步骤：

（1）    将以TiO₂计浓度为300~400g/L的偏钛酸和浓硫酸按质量比为1:4~1:5进行反应，煮沸制成硫酸钛清液，所述偏钛酸中总铁浓度≤50ppm；本步骤中，偏钛酸的浓度控制在300~400g/L，酸溶时温度适宜，基本不需外加热量即可完全溶解；若偏钛酸浓度太低，加入硫酸后浆料沸腾温度低，酸溶速度慢，需消耗大量外加热量；但浓度太高，偏钛酸打浆困难，沸腾温度高，操作危险增大，水分蒸发快，得到硫酸钛浓度高，粘度大；

（2）冷却所述硫酸钛清液至温度低于65℃后，稀释至浓度为120~200g/L，（以TiO₂计）过滤，得滤液；稀释浓度过低，生产效率低，正钛酸浆料固含量低，耗水多；过高，中和时产生热量过多，中和体系温度容易升高； 

（3）将步骤（2）所得滤液加入到碱液中进行中和至pH为7.5~9.0，得含正钛酸的悬浊液；本步骤所述碱液包括碳酸钾水溶液、氢氧化钾水溶液、碳酸钠水溶液、氢氧化钠水溶液等，滤液需要缓慢加入到碱液中，液缓慢加入的程度以反应放热不会导致物料温度超过40度为宜。在现有工艺中，非金红石型水解晶种制备一般采用碱加入钛液中的方式，中和的终点pH值较低，一般不超过4，所得正钛酸处于酸性环境中，pH值越低，滤饼中吸附的硫酸含量越高；而煅烧晶种的制备大多先经过过量碱高温煮沸得到正钛酸钠，再水解得正钛酸，因此其pH都比较高，滤饼中吸附的硫酸含量较低。因为硫酸根离子阻碍金红石型二氧化钛晶相的形成，pH低，形成的晶种为非金红石促进性晶种，pH高，更容易得到金红石型晶种。本步骤中，采用与非金红石促进型水解晶种相反的中和方式，将稀释的硫酸钛溶液缓慢加入碳酸钠等碱液中，中和终点的pH值7.5~9.0，介于现有水解晶种中和终点和煅烧晶种碱溶的终点之间；

（4）所得正钛酸经过滤后，洗涤至无硫酸根离子，然后打浆，二次洗涤，打浆得浆料；洗涤目的是尽可能洗掉正钛酸中吸附的硫酸，促进在酸溶时更快形成金红石促进型晶种；