[发明专利]一种利用氢氧化钠和硝酸钠混合碱制备二氧化钛的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机金属化合物的制备和矿产资源加工领域，具体涉及到一种由富钛料、氢氧化钠和硝酸钠为原料，清洁生产二氧化钛（钛白粉）的方法。

背景技术

二氧化钛俗称钛白粉，是化学工业中一种重要原料，无毒，对健康无害，它是最重要的白色颜料，占全部白色颜料使用量的80%，它也是钛系的最主要产品，世界上钛资源的90%都用来制造二氧化钛，二氧化钛在现代工业、农业、国防、科学技术诸多领域中得到了广泛的应用，与人民生活和国民经济有着密切的联系。

目前，钛白粉的工业生产方法为硫酸法工艺和氯化法工艺，存在废物量大、毒性强、环境污染重等问题。中国科学院过程工程研究所在研发的亚熔盐化工冶金技术的基础上，提出了低温熔盐钛白清洁生产技术，该工艺以高钛渣为原料，以氢氧化钠或者氢氧化钾熔盐为反应介质，从生产源头消除环境污染，实现钛资源及有价组分的高效-清洁-综合利用。这两种方法所申请专利的公开号为CN101172648A和CN101172649A。但是这两项专利所描述的方法反应温度较高，需要500℃和550℃才可以将高钛渣完全反应。另外采用高钛渣为原料，原料品味高，资源稀缺并且十分昂贵。

发明内容

本发明的目的是为了进一步降低低温熔盐钛白技术的能耗和成本，采用较为廉价的富钛料和熔点较低的氢氧化钠硝酸钠混合物为原料，有效地优化了低温熔盐钛白技术的工艺。

本发明目的是通过以下技术方案加以实现的：

本发明的利用氢氧化钠和硝酸钠混合碱制备二氧化钛的方法，包括以下步骤：

1）将富钛料和氢氧化钠硝酸钠混合物混合均匀，在300～450℃下反应，得到固态中间产物；其中，所述氢氧化钠硝酸钠混合物中的氢氧化钠与硝酸钠的质量比为1:2～14:1，所述氢氧化钠硝酸钠混合物与富钛料的质量比为1:1～3:1；

2）将步骤1）得到的固态中间产物用水进行洗涤、过滤，得到氢氧化钠硝酸钠混合溶液和水洗后的中间产物；

3）将步骤2）水洗后得到的中间产物用无机酸进行溶解，控制体系的pH值为0.1～0.4，然后加铁粉进行还原，得到钛液；

4）将步骤3）得到的钛液过滤，滤液进行水解，水解温度控制在60～120℃，将水解产物过滤，得到白色的偏钛酸和酸性滤液；

5）将步骤4）得到的偏钛酸在温度为500～1200℃下煅烧，即得到锐钛型或金红石型二氧化钛。

根据本发明所述的方法，所述富钛料中二氧化钛的质量含量在70%～85%之间。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤1）所述的反应时间是0.5～4小时。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤2）所述的固态中间产物与洗涤用水的固液质量比为1:3～1:100。

根据本发明所述的方法，步骤2）对固态中间产物水洗后得到的氢氧化钠和硝酸钠混合溶液，经过蒸发结晶和浓缩后可以返回步骤1）用于分解富钛料，进行循环利用。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤3）所述无机酸为硫酸。所述无机酸进行溶解的温度条件为本领域公知使用的任意酸溶温度均可，优选为50～65℃。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤4）所述的对滤液进行水解的时间是0.5～24小时。

根据本发明的方法，步骤4）所述的酸性滤液可以返回步骤3）用于对水洗后得到的中间产物进行酸解，进行循环利用。

根据本发明所述的方法，优选地，步骤5）所述的对偏钛酸进行煅烧的时间是0.5～10小时。

本发明采用比高钛渣品味低的富钛料为原料，在较低温度下（200℃～400℃）与氢氧化钠和硝酸钠的混合碱进行熔盐反应，反应产物经水洗、酸溶、水解、煅烧后可以制备锐钛型或金红石型二氧化钛，生产流程简单，反应介质在较低温度下可以蒸发回收再利用，并且不需要添加其它辅料。

本发明的优点在于，可以有效降低熔盐钛白技术的能耗和成本。在保证转化率的同时降低了熔然反应温度和碱液回收的能耗，效果明显，操作简单方便。

附图说明

图1为实施例1制得的金红石型二氧化钛的XRD谱图。

图2为实施例2制得的锐钛型二氧化钛的XRD谱图。

具体实施方式

实施例1