[发明专利]通过复合二氧化钛提高油页岩半焦白度的方法

说明书

本发明公开了一种通过复合二氧化钛提高油页岩半焦白度的方法，是将油页岩半焦粉末分散到酸溶液中进行酸蚀，压滤得到固体产物A；再向固体产物A中加水形成悬浮液，并加入硫酸钛粉末进行水解反应，反应结束后离心、洗涤、压滤得到固体产物B；然后对固体产物B进行干燥后在空气氛中煅烧，得转白的油页岩半焦；拓展了油页岩半焦的应用范围和应用领域。本发明制备工艺简单、反应条件温和，不涉及使用高温高压，因此操作安全，过程易于控制，能耗低；工艺中的酸溶液可以循环使用，无三废排放，整个流程易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种提高油页岩半焦白度的方法，尤其涉及一种通过复合二氧化钛提高油页岩半焦白度的方法，属于固废资源化利用及深加工高值利用技术领域。

背景技术

油页岩是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩，外观多呈褐色泥岩状，主要组成为油母、水分和矿物质。我国油页岩储量丰富，排在世界第四位。油页岩经低温干馏（500~800℃）可提取页岩油，页岩油再经加氢裂解精制后获得汽油、煤油、柴油等多种化工产品，但同时油页岩中含有的大量矿物如石英、高岭石、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等，这些矿物和有机质在干馏后就形成了油页岩半焦。油页岩半焦目前作为固废堆存，随着堆存量的不断增加，占用土地面积越来越大，对生环境观造成破坏，而且经雨水淋滤产生的渗滤液会对土壤、地下水质量造成危害。因此，迫切需要从从矿物学、材料学、物理化学等多重视角开发油页岩半焦高效利用的新工艺和新用途。

在所有现用的白色涂料中，二氧化钛属于相对密度最小、着色力最强、遮盖力优良的一种，有着广泛的应用前景和巨大的的市场需求。根据其结晶形态分为金红石型、锐钛矿型和板钛矿型，其中金红石型二氧化钛具有较好的耐气候性、耐水性和不易变黄的特点，可满足多种产品的技术要求。金红石型二氧化钛可通过钛源（硫酸氧钛、四氯化钛等）的水解以及水解产物经高温煅烧等方法制备。

油页岩半焦中含有一定量的有机质，使其呈黑色；同时也由于半焦中含有变价致色金属离子，使其在除去有机碳后仍呈现砖红色或灰黄色。由于油页岩半焦或煅烧半焦颜色较深，直接影响最终产品的品质，所以目前对油页岩半焦的利用仅局限在路基填料、肥料填料等低端利用领域，在功能填料、补强材料、颜料、杂化抗菌剂、吸附材料等领域中的应用多属空白。所以，如何将黑色油页岩半焦转变成白色，实现油页岩半焦产品在功能材料领域中的应用，成为制约油页岩半焦高值化利用的关键技术难题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过复合二氧化钛提高油页岩半焦白度的方法，包括酸蚀、共沉淀以及有氧煅烧等步骤，有效除去油页岩半焦中的致色金属离子和有机质，并将半焦与二氧化钛进行复合，将黑色油页岩半焦转变为白色，拓展油页岩半焦在功能材料领域中的高值化应用。

本发明的具体技术方案包括包括以下步骤：

（1）将油页岩半焦破碎成粉末后均匀分散到酸溶液中，并在60~90℃下搅拌下反应2~8h，压滤得到固体产物A。其中酸溶液为浓度0.5~2.0 mol/L的盐酸溶液或硫酸溶液，半焦粉末与酸溶液的质量比为1:5~1:20；

（2）向固体产物A中加水形成固液质量比为1:10~1:20的悬浮液，再向悬浮液中加入硫酸钛粉末并超声处理0.5~1h，然后在60~90℃下继续搅拌下反应2~8h；反应过程中向悬浮液中逐滴加入氢氧化钠溶液，使溶液pH值控制在8~13（优选10~12）之间；离心、洗涤、压滤，得到固体产物B。其中硫酸钛粉末的加入量为油页岩半焦粉末质量的1~3倍；氢氧化钠溶液的浓度为0.5~4.0mol/L；