[发明专利]利用煅烧尾粉制备三价钛试剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛白粉生产工艺，尤其是一种硫酸法钛白粉生产工艺。

背景技术

二氧化钛是一种重要的无机化工原料，由于折射率高，成为最重要、应用范围最广的白色颜料，自上世纪四五十年代开发成功以来，发展迅速，替代了锌钡白等传统的白色颜料，占全部白色颜料使用量的80％以上，无毒、无害，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品、食品等行业。钛白粉生产工艺主要有硫酸法和氯化法两种，我国生产工艺以硫酸法为主。深入研究和优化硫酸法钛白粉工艺，实现内部资源的最大化利用是当前硫酸法钛白粉工艺的研究的重点。典型的硫酸法钛白粉工艺流程可概括如下：

(1)用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸进行酸解反应，得到硫酸氧钛溶液；

(2)水解硫酸氧钛溶液得到粗偏钛酸料浆；

(3)对粗偏钛酸料浆进行水洗、盐处理，得预处理偏钛酸；

(4)预处理偏钛酸送入转窑煅烧产出钛白粉基料。

(5)钛白粉基料经过后处理工序制得钛白粉产品。

其中，对粗偏钛酸料浆进行水洗的工艺具体为：

(1)一次水洗：对粗偏钛酸料浆进行固液分离，得到一次滤饼；对一次滤饼进行水洗以去除其中铁离子，得到一洗偏钛酸饼；一洗偏钛酸饼加水打浆，得到一洗偏钛酸料浆；

(2)漂白还原：往一洗偏钛酸料浆中加入漂白剂和还原剂进行漂白，并加入煅烧晶种，得到漂白料浆；

(3)二次水洗：对漂白料浆进行固液分离，得到二次滤饼；对二次滤饼进行水洗以进一步去除其中铁离子，得到二洗偏钛酸饼；二洗偏钛酸饼加水打浆，得到二洗偏钛酸料浆。

在硫酸法钛白粉生产过程中，一次水洗后的偏钛酸中的铁杂质随着水洗时间的延长、酸度降低，逐渐被氧化，以固体高铁的形式存在，通过水洗已经无法去除，折算成Fe/TiO₂的比例在500～1000ppm左右。但若铁不去除彻底，偏钛酸中的痕量铁经过高温煅烧后，生成红色的三氧化二铁，混入金红石晶格，引起晶格变形，产生晶格缺陷，形成发色活性点，使得产品白度和消色力下降，影响到钛白粉的光学性质，使产品金红石钛白粉呈现黄色。因此生产金红石钛白粉时，必须对一次水洗偏钛酸料浆进行漂白还原后(见上述步骤2)，再通过二次水洗去除夹杂在偏钛酸中的杂质铁。目前通用的方法是采用硫酸进行漂白，然后采用三价钛试剂进行还原，二次水洗后可使Fe/TiO₂降低至0～30ppm，得到成品钛白粉的白度显著的提高。

用于还原的三价钛试剂通常为三价钛溶液，其惯用生产方法为：取偏钛酸打浆制成一定浓度的料浆，然后在加热搅拌的情况下加入浓硫酸将其溶解。然后将反应降至一定温度后，加入水稀释至一定浓度，再分批加入铝粉把硫酸氧钛还原为三价钛，得到三价钛溶液。其中偏钛酸的溶解温度通常需要达到110℃。

在硫酸法钛白粉生产过程中，硫酸氧钛经过水解、一洗、漂白、二洗、盐处理、窑前压滤后进入煅烧转窑进行煅烧，经过脱水、脱硫、转化为锐钛型二氧化钛，进一步煅烧后转化为金红石型二氧化钛。在煅烧的过程中，通常用天然气或煤气作为能源，通过空气把热量从燃烧室带到窑尾，风量高达几万方/小时，在这一过程中，会把窑内大量的粉尘带到窑尾，并最终通过尾气喷淋和除尘装置把这部分粉尘收集回来，这部分粉尘即是煅烧尾粉。煅烧尾粉中含有大量金红石型二氧化钛、锐钛型二氧化钛、偏钛酸，另外还含有高达10～30ppm的Cr和将近100ppm的Fe(见表1)，难以回收利用。由于煅烧尾粉杂质含量较高，若直接混入窑前预处理偏钛酸滤饼进行回收，则会影响产品质量，如果直接添加到窑后，则会因为盐分过高，影响打浆粘度和产品质量。

表1：某一煅烧尾粉主要成份分析