[发明专利]盐酸法制取金红石型钛白粉的方法

说明书

本发明属于颜料金红石型钛白粉的制取方法。

目前钛白粉有二种生产方法，一种是硫酸法，此法生产流程长，三废严重，在整个产量的比例中有下降趋势，另一种是氯化法，其特点是金红石型钛白粉质量好，三废少。在氯化法生产中的四氯化钛高温气相氧化技术难度大，我国经过几十年的试验研制至今还未见成功的报道。我国攀枝花地区蕴藏着数十亿吨的钛资源，此钛铁矿是属原生矿，其特点是三价铁含量低，二氧化钛含量偏低，而镁钙含量高，若用电热法生产人造金红石，则人造金红石中的镁钙含量高，不宜氯化制取四氯化钛，只有用稀盐酸法制造的除去镁钙的人造金红石才便于氯化的进行，如果能用稀盐酸直接分解钛铁矿并同时水解出偏钛酸，这样制取金红石型钛白粉的工艺不是更简单吗？由于在盐酸介质下水解生成偏钛酸在煅烧时易形成金红石型二氧化钛，因此我国不少科研单位开展了盐酸法研制金红石型钛白粉的工艺，即用浓度34％的盐酸分解钛铁矿制取钛液，后经还原、过滤、冷冻结晶分离二氯化铁，加偏钛酸水解晶种水解出偏钛酸，再用通常的水洗、漂白、盐处理、煅烧粉碎制取金红石型钛白粉(为与本法相区别，本文称此法为浓盐酸法)，此法存在的问题是流程和硫酸法差不多一样长，同时在浓盐酸介质中分解钛铁矿、还原、过滤、冷冻结晶分离二氯化铁，加晶种水解等工序时，盐酸对设备的腐蚀问题不易解决。根据以上情况，我们经过长时间的探索，终于研究成功采用盐酸法制取金红石型钛白粉的工艺。

本发明的制法是这样的，在耐盐酸的反应釜中，浓度为19％的稀盐酸预热到100℃，加入偏钛酸水解晶种、经粉碎的钛铁矿、三价钛的氯化物或三价钛的硫酸盐溶液，加料的同时不断升高温度，物料加毕后温度维持在108°-110℃，钛铁矿不断被分解和不断水解出偏钛酸，在整个分解和水解过程中，三价钛离子不断被消耗，需不断补充，在整个反应过程中必须保持低价钛离子0.3～0.5g/l的浓度。从加料完毕算起反应6小时左右结束，冷却后经过滤，将含氯化亚铁的废酸母液分开，偏钛酸经水洗，除去残存的氯化亚铁，经重力选矿的分级方法从偏钛酸中分离出未经彻底分解的矿物。根据偏钛酸中SiO₂含量加入相应量的HF，将生成相应的SiF₄气体而将SiO₂除去，然后经常规漂白和盐处理而后在850°～900℃煅烧约1小时，再经表面处理和粉碎制取商品金红石型钛白粉。氯化亚铁废酸母液可采用喷烧再生盐酸和付产氧化铁，再生盐酸返回系统分解钛铁矿，付产氧化铁可作低档颜料或它用。氯化亚铁废酸母液也可作湿法制取氧化铁红的原料。氯化亚铁废酸母液的处理及钛白粉的表面处理都有成熟的工艺。

由于本发明采用浓度19％的稀盐酸边分解钛铁矿边水解出偏钛酸，比硫酸法和浓盐酸法工序少，设备少，成本也降低了。本法前部分的操作与工艺成熟的BCA法制取人造金红石差不多，都是采用20％左右的稀盐酸分解钛铁矿、过滤、水洗，不会对设备造成严重的腐蚀。同时由于废酸母液可采用喷烧再生盐酸和付产氧化铁或湿法制取氧化铁红的原料，减少三废的排放。

本法最好采用三价铁含量低，没有风化蚀变或很少风化蚀变的原生钛铁矿作原料。

实例：在耐盐酸的反应釜中，加入19％的稀盐酸预热到100℃时，加入偏钛酸水解晶种，经粉碎的钛铁矿和三价钛的氯化物或三价钛的硫酸盐溶液，加料的同时不断提高温度，加料完毕后，温度维持在108°～110℃，在钛铁矿分解和偏钛酸水解的整个过程中，始终保持三价钛酸离子的含量为0.3～0.5g/l，加料完毕后约6小时分解和水解结束，过滤将偏钛酸与氯化亚铁废酸母液分离，偏钛酸进行水洗，采用泥质摇床将偏钛酸中末彻底分解的矿物分离出来，偏钛酸制浆后，根据偏钛酸中SiO₂含量，加入适量的HF将SiO₂除去。然后漂白和盐酸处理，最后在850°～900℃煅烧1小时左右，经碎获得末经表面处理的金红石型钛白粉。

工艺流程见说明书附图