[发明专利]一种绿泥石基复合钛白粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合钛白粉及其制备方法。 

背景技术

二氧化钛（TiO₂），英文名Titanium dioxide，是一种重要的无机化工原料，对身体无毒、无害。当二氧化钛作为白色颜料时被称之为钛白（Titanium dioxide white pigment, Titanium white），钛白是最重要的白色颜料，占全部白色颜料使用量的80%。钛资源的90%用于生产钛白粉，其余10%生产金属钛、钛合金和陶瓷等。钛白粉已成为世界无机化工产品中销售量最大的三种商品之一，仅次于合成氨和磷酸。TiO₂作为白色颜料具有极高的不透明度和优良的光学性能、颜料性质。因此被广泛的应用于涂料、油墨、塑料、橡胶、造纸、化纤和日用化妆品等行业中。 

目前钛白粉的工业生产方法包括硫酸法和氯化法，分别占全球钛白粉生产的47%和53%，在我国，约有95%的企业采用硫酸法工艺。硫酸法工艺以钛铁矿为原料，采用85%硫酸进行分解，使矿中钛化合物转变成钛液，钛液经净化后水解转变成水合二氧化钛，再经洗涤、煅烧和后处理获得钛白粉成品。硫酸法工艺复杂，流程长，生产过程中产生大量的废酸、酸性废水和废渣，环境污染极其严重。氯化法是将含钛矿石（或人造金红石）经高温氯化制成四氯化钛，四氯化钛再经提纯后在高温下氧化生成二氧化钛和氯气，生成的氯气返回氯化钛原料。工艺流程短，自动化水平高，产品档次高。但是，氯化法钛白生产过程中产生含放射性物质和有毒氯化物的废渣，难于治理和利用，污染危害极大。随着我国矿产资源的日益紧缺和国家环保力度的不断加大，生产成本和环境问题已成为制约我国钛白行业发展的瓶颈。 

钛白粉粒子的颜料性能主要通过光学性能体现，光学性能主要取决于TiO₂粒子的表面性质，因此，TiO₂粒子内核对光学性能几乎没有贡献。如果能使用一种廉价易得的白色材料取代TiO₂粒子内核，则钛白粉成本将大大降低。 

复合钛白正是通过采用廉价的矿物作为内核，在其表面包覆一层TiO₂粒子而制得。目前各国都在研究和探索复合钛白，以降低其成本。 

申请号为02135086.8，发明名称为“纳米CaCO₃/TiO₂复合粒子及其制备方法”的中国专利申请，公开了采用Ti(OH)4胶体溶液沉积在纳米CaCO₃颗粒上制备纳米CaCO₃/TiO₂复合粒子的方法，但该方法由于需要预先制备出Ti(OH)₄胶体，使得工艺复杂，而且成本较高，同时沉积的TiO₂十分有限，使得复合粒子颜料性能较差。  

申请号为200510080497.3，发明名称为“白色矿物粉体-TiO2复合白色颜料及其制备方法”的中国专利申请，公开了使用白色矿物粉体，如碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土和重晶石等为包核基体，晶体TiO₂为包膜物，在湿法超细研磨体系中，通过粒-粒包覆改性方式，实现TiO₂在包核基体表面的反应包覆和改性修饰，由此制备具有颜料二氧化钛性质的白色矿物粉体-TiO₂复合白色颜料的方法。但该方法由于存在结合力不强、粒-粒包覆是在二次团聚粒子上进行等质量问题，只能在部分行业的中低档次产品中得到适度应用，且成本较高。

日本日铁矿业株式会社的申请号为01813600.1的中国专利申请，公开了采用碳酸化方法，制备了一种能呈现二氧化钛固有特性如高度不透明性的二氧化钛碳酸钙复合粒子的方法，该方法是在碳酸化步骤添加具有平均粒径0.1～0.5μm的二氧化钛粒子，典型的是在搅拌下，在氢氧化钙浆料中导入二氧化碳气体和空气的混合物，进行碳酸化反应，并继续导入气体混合物使反应进行到浆料的pH为7。最终获得涉及含有组合其中的上述复合粒子地复合组合物，可应用于造纸用的涂料和颜料，以及复合材料例如纸、塑料成型材料和橡胶成型材料等。该方法利用现有碳酸钙生产工艺流程，增加部分工序后即可实现工业化生产，只要复合颜料符合使用性能要求，应用前景十分看好，但该方法制备的复合钛白粉的碳酸钙与二氧化钛的结合不够牢固，遮盖力不够强，且耐候性不高。 

发明内容

有鉴于此，本发明的第一目的是提供一种成本低廉、性能较好的复合钛白粉，本发明的第二目的是提供一种制备复合钛白粉的方法。