[发明专利]一种高白度钛白粉的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种高白度钛白粉的制备方法及应用，涉及钛白粉制备领域，该制备方法中煅烧阶段包括以下步骤：(1)将压滤后的偏钛酸通过进料口输送入一段脱水区进行脱水，控制脱水区的温度为T1，脱水至偏钛酸的含水量为3％以下；(2)将脱水后的偏钛酸转入二段脱硫区进行脱硫，控制脱硫区的温度为T2，脱水至偏钛酸的含硫量为2％以下；(3)将脱硫后的偏钛酸转入三段晶型转变区和粒子成长区，控制晶型转变区和粒子成长区多阶程序控温，最后得到落窑品，落窑品再经研磨，将粉末混合均匀，得到钛白粉。通过上述方法制备得到的钛白粉具有较高的白度与遮盖力，能够用于涂料、油墨、塑料等领域中。

技术领域

本发明涉及钛白粉制备领域，具体涉及一种高白度钛白粉的制备方法及应用。

背景技术

钛白粉是一种白色无机颜料，化学性质稳定，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，具有硬度高，热稳定性好，具有极高的不透明度，折射率高，消色力强，遮盖力大等优点，广泛应用于涂料、塑料、造纸等工业。白度是钛白粉最重要的特性之一，它综合了色调和亮度两种光学效果。钛白粉能对各种可见光中所有波长的光波都有同等程度的反射，因而呈现白色。钛白粉白度的高低对于钛白粉的应用范围有着极大的影响，例如涂料、造纸、油墨等工业中，对颜色的要求极其严格，如果钛白粉的白度较低，则会大大缩小其应用范围，降低其价值。

经研究发现煅烧过程会对钛白粉的白度有影响，煅烧过程一般根据其物理化学变化分为四个阶段：脱水区、脱硫区、晶型转变区、粒子成长区，煅烧过程对钛白粉粒径分布的影响主要发生在晶型转变区和粒子成长区。经过脱水和脱硫的二氧化钛粒径非常细小，仍属不定型的二氧化钛，需要在高温区被转变成固定晶型。当温度升高到一定程度，锐钛型晶体形成，粒子开始显著增长，直到形成200-400nm左右的颗粒。随着温度的升高，二氧化钛粒子粒径逐渐增大，然而在高温下长时间的煅烧，会使得已经长大的粒子进一步增长，导致钛白粉色相恶化。在煅烧过程中，煅烧温度的高低、回转窑转速的快慢、进料量大小、料层的厚薄、物料含水量等，都对晶型的转化和晶粒的成长有较大影响，会直接影响到成品钛白粉的白度。煅烧过程中应使物料受热均匀且稳定，将二氧化钛粒子粒径控制在一定范围内，粒度分布带狭窄。在实际操作用，主要需要控制以下几点：(1)煅烧温度，通过控制转窑轴向上各处的温度，形成特定的稳定的温度梯度，主要通过风量、天然气量及窑内负压调节实现；(2)煅烧时间，可通过控制物料在窑内最佳的停留时间，通过调整转窑转速实现。另外，钛白粉在高温煅烧时，其中的杂质元素如铁、铬、镍、铜等通常以氧化物的状态存在，也会出现各种色相，从而影响钛白粉的白度。

但是目前针对煅烧温度梯度等的研究并不多，经检索“煅烧温度对钛白粉质量的影响，康凯，南京金陵塑胶化工有限公司，《自然科学》，2017年7月，第一卷”中记载到：该文献通过对硫酸法金红石型钛白粉生产过程中煅烧温度改变进行实验，选取了880℃、900℃、920℃、940℃、960℃等五个不同温度值，研究了在其他指标不变的情况下，各个温度条件下产品指标中的金红石含量、干粉白度、消色力的影响。实验结果表明：成品中的金红石含量随着煅烧温度升高而增加；产品的干粉白度随着温度的升高而降低，温度越高降低速度越快；产品消色力随着温度升高而先增加后降低。当温度为920℃时，产品各项综合质量指标最好。但是该文献中公开的温度为窑头温度，并没有对其他阶段的温度以及转窑的转速进行研究。

中国专利申请201510010457.5中公开了一种能够使得降低金红石型钛白粉生产过程中能耗的制备金红石型钛白粉的煅烧方法。该方法中煅烧过程的煅烧温度，保温时间通过以下方式确定：确定生产原料的理论转变温度范围以及保温时间范围；确定具体煅烧温度和保温时间对生产原料的试样进行煅烧，转变率不符合生产工艺要求则重新调整煅烧温度和保温时间对生产原料的试样进行煅烧；直到转变率符合生产工艺要求；在该煅烧温度T和保温时间t的基础上，对煅烧温度为T+10、T+20、T+30(℃)分别在保温时间为t-30、t-20、t-20、t+10、t+20、t+30(min)下进行煅烧，检测得到最优的煅烧温度和保温时间。该方法降低生产能耗，降低生产成本。但是该申请侧重与考察原料转变率、煅烧温度以及保温时间的关联度，并未重点研究其余条件如转窑转速与白度等参数相关性的影响。