CN101434409A

CN101434409A - 一种制取锐钛型钛白的盐处理方法

Info

Publication number: CN101434409A
Application number: CN 200810183472
Authority: CN
Inventors: 陈新红; 杜剑桥; 程晓哲; 张天播; 税必刚; 唐勇
Original assignee: Panzhihua Iron and Steel Group Corp; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Panzhihua New Steel & Vanadium Co., Ltd.; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2009-05-20

Abstract

本发明公开了一种制取锐钛型钛白的盐处理方法。根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法采用由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸作为主要原料，特别是钛渣钛液水解后所得偏钛酸为原料，采用磷酸和钾盐作为盐处理剂。本发明通过偏钛酸打浆，加入盐处理剂，并将盐处理后的偏钛酸进行过滤、煅烧，最终得到高品质锐钛型钛白。本发明通过控制盐处理剂加入量来提高钛白产品品质，根据本发明的方法工艺简单、成本低、经济效益和社会效益明显。

Description

一种制取锐钛型钛白的盐处理方法

技术领域

本发明涉及钛白生产技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种制取高品质锐钛型钛白的盐处理方法。

背景技术

近年来，国际钛白(TiO₂)工业发生了巨大的变化，朝着高品质钛白的方向发展。因此，主要的生产商不断地推出了具有优异性能的高品质钛白产品，产品向着全方位的多功能方向转移，这些功能主要体现在良好的遮盖力、高耐候性和高分散性。目前，应用较多的钛白生产技术是硫酸法钛白生产。

目前的硫酸法钛白生产主要以钛铁矿为原料，然后经磨矿、酸解处理得到钛液，酸解后的钛液是以硫酸氧钛(TiOSO₄)为主的复杂体系，含有可溶性杂质和不溶性的杂质。接下来，需要对酸解后的钛液执行沉降、洗渣、钛液压滤工艺，以去除钛液中的杂质。然后，执行钛液浓缩、水解、洗涤、盐处理、煅烧、粉碎工艺，最终得到钛白产品。

然而，硫酸法钛白在采用钛铁矿作为原料进行生产时，会产生大量难以处理的硫酸亚铁晶体。而且，随着人们环保意识的增强和国家环保法规的健全，采用高酸溶性钛渣作为原料来生产钛白是硫酸法钛白产业的一个必然发展趋势。但是，在采用高酸溶性钛渣作为原料进行生产时，得到的产品质量和采用钛铁矿作为原料生产的产品质量之间有一定的差距，主要表现为产品白度低。因此，以现有的技术在采用高酸溶性钛渣作为原料生产时，很难得到高品质的颜料级锐钛型钛白产品。

此外，在硫酸法钛白生产过程中，钛铁矿或者高酸溶性钛渣中的铁在硫酸中溶解之后，以离子的形式附着在硫酸氧钛(TiOSO₄)溶液水解之后生成的偏钛酸之上，但是这部分铁离子仅靠水洗和漂白难以除去，将会在煅烧过程中生成红棕色的氧化铁，混杂在钛白产品之中，从而会影响钛白产品的颜料性能指标。为此，偏钛酸在煅烧前需要加入不同类型的添加剂，即，需要对煅烧前的偏钛酸进行盐处理，以使得在煅烧过程中，温度适当，内部变化平稳，使成品的二氧化钛具有稳定的晶型，良好的色相、光泽，较好的着色力、遮盖力，较低的吸油量和合适的晶粒大小、形状，以及在使用介质中良好的分散性。

另外，在采用高酸溶性钛渣作为原料进行生产的时候，尽管高酸溶性钛渣中的铁含量不高，但是仅靠水洗难以去除偏钛酸中的铁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制取高品质锐钛型钛白的盐处理方法，特别是采用高酸溶性钛渣作为原料制取高品质锐钛型钛白的盐处理方法，并通过控制盐处理剂的加入量最终得到钛白产品的品质。

根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法包括以下步骤：采用由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸作为原料，向水洗后偏钛酸中加入水，充分搅拌形成偏钛酸浆料，测定偏钛酸浆料中TiO₂含量；以磷盐和钾盐为盐处理剂，根据偏钛酸浆料中TiO₂含量确定盐处理剂的加入量，将确定的加入量的钾盐和磷盐分别先后加入到偏钛酸浆料中，充分搅拌；将盐处理后的偏钛酸进行过滤、煅烧，最终得到锐钛型钛白。

根据本发明的一个实施例，所述由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸为钛渣钛液水解得到的偏钛酸。根据本发明的另一实施例，所述由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸为钛铁矿和高酸溶性钛渣在硫酸中溶解得到的钛液水解后所得。根据本发明的又一实施例，所述由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸为高酸溶性钛渣在硫酸中溶解得到的钛液水解后所得。

根据本发明，以P₂O₅计，磷盐的加入量为偏钛酸中TiO₂含量的0.2％至2.0％；以K₂O计，钾盐的加入量为磷盐加入量的0.1倍至3.0倍。优选地，以P₂O₅计，磷盐的加入量为偏钛酸中TiO₂含量的0.3％至0.5％；以K₂O计，钾盐的加入量为磷盐加入量的1.0倍至2.0倍。

根据本发明，钾盐为硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钾、磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾中的至少一种。可选择地，钾盐为硫酸钾溶液、氯化钾溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钾溶液、硝酸钾溶液、磷酸钾溶液、磷酸氢钾溶液、磷酸二氢钾溶液中的至少一种溶液。根据本发明，磷盐为磷酸或磷酸溶液，其浓度以P₂O₅计在50g/L至400g/L的范围之内。

根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法制得的钛白产品，通过控制盐处理剂的加入量来提高最终制得的钛白产品的颜料性能指标。根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法工艺简单、成本低、具有较大的经济效益和社会效益。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。

本发明提供了一种制取高品质锐钛型钛白的盐处理方法。根据本发明，制取锐钛型钛白的盐处理方法以使用高酸溶性钛渣作为原料得到的偏钛酸(TiO₂·H₂O，水合二氧化钛)作为主要原料。具体地讲，含钛原料如钛铁矿(优选地为，高酸溶性钛渣)在硫酸中溶解之后得到硫酸氧钛(TiOSO₄)溶液；接着，对硫酸氧钛溶液执行过滤、沉降、浓缩等一系列处理；然后，将硫酸氧钛溶液进行水解即可得到水合二氧化钛，即偏钛酸。此偏钛酸经过水洗和漂白之后，即作为本发明的原料使用。根据本发明的一个实施例，可以采用钛液水解后得到的偏钛酸作为主要原料；优选地，采用钛渣钛液水解后所得到的偏钛酸作为主要原料。在这里，将钛铁矿或高酸溶性钛渣溶解在硫酸中得到的钛液进行水解，所得到的物质即为偏钛酸；优选地，偏钛酸为高酸溶性钛渣在硫酸中溶解得到的钛液水解后所得。

下面，将描述根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法的具体步骤。

根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法包括以下步骤：偏钛酸打浆；向偏钛酸浆料中加入盐处理剂，对偏钛酸进行盐处理；盐处理后的偏钛酸经过过滤、煅烧之后，即可得到根据本发明的锐钛型钛白。

具体地讲，偏钛酸打浆的步骤包括：向水洗后的偏钛酸中加入水，充分搅拌形成偏钛酸浆料。测定偏钛酸浆料比重，并通过偏钛酸浆料比重和TiO₂含量之间的关系换算得到偏钛酸中的TiO₂含量。将偏钛酸浆料中的TiO₂含量控制在150g·L^-1至350g·L^-1之间。

根据本发明，向偏钛酸中加入的盐处理剂由钾盐和磷盐组成。根据本发明，向偏钛酸中加入磷盐，可以使磷盐与偏钛酸中的铁离子反应生成淡黄色的磷酸铁沉淀，以掩蔽铁离子本身的颜色，从而可以使钛白产品质地柔软、色泽比较白、并且可以提高产品的耐候性；向偏钛酸中加入钾盐，可以降低偏钛酸的煅烧温度，防止在高温下钛白的烧结影响成品颜料性能指标的现象，同时还能够促进TiO₂晶体的生长，从而可以使产品疏松、洁白，并且可以降低脱硫的温度，改变煅烧的条件，提高着色力等颜料性能。

在本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法中，根据偏钛酸浆料中的TiO₂含量来计算盐处理剂的加入量。在本发明中，磷盐加入量是偏钛酸中TiO₂含量的0.2％至2.0％(质量百分比，以P₂O₅计)，钾盐加入量是磷酸加入量的0.1倍至3.0倍(以K₂O计)。

在本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法中，首先，将根据偏钛酸中TiO₂含量计算得到的加入量的钾盐加入到偏钛酸浆料中，并充分搅拌，搅拌时间控制在10min至120min的范围内。根据本发明的一个实施例，钾盐可以是以下几种物质之一或是这些物质中的两种或两种以上的混合物：硫酸钾(K₂SO₄)、氯化钾(KCl)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钾(K₂CO₃)、硝酸钾(KNO₃)、磷酸钾(K₃PO₄)、磷酸氢钾(K₂HPO₄)、磷酸二氢钾(KH₂PO₄)。根据本发明的另一实施例，钾盐也可以是以下几种物质之一的水溶液或者是这些物质中的两种或两种以上的水溶液的混合物：硫酸钾(K₂SO₄)、氯化钾(KCl)、氢氧化钾(KOH)、碳酸钾(K₂CO₃)、硝酸钾(KNO₃)、磷酸钾(K₃PO₄)、磷酸氢钾(K₂HPO₄)、磷酸二氢钾(KH₂PO₄)。根据本发明，磷盐为磷酸或磷酸溶液。

然后，将根据偏钛酸中TiO₂含量计算得到的加入量的磷盐加入到偏钛酸中，并充分搅拌，搅拌时间控制在10min至120min之间。在本发明中，所使用的磷盐为水溶液，其浓度在50g·L^-1至400g·L^-1(以P₂O₅计)的范围之内。

因此，根据本发明，采用钛液水解后得到的偏钛酸为原料，以磷盐和钾盐为盐处理剂，将根据偏钛酸中TiO₂含量计算得到的加入量的盐处理剂加入到偏钛酸中，充分搅拌10min至120min，然后，将盐处理后的偏钛酸经过过滤、煅烧，即可得到锐钛型钛白。根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法得到的锐钛型钛白为高品质钛白。下面，将通过几个实施例来详细地解释根据本发明的制取高品质锐钛型钛白的盐处理方法。

实施例1：

取高酸溶性钛渣钛液水解所得偏钛酸100g，向其中加入纯净水100mL，充分搅拌之后得到偏钛酸浆料。测定偏钛酸浆料比重为1150g·L^-1，根据偏钛酸浆料比重和TiO₂含量之间的关系，可得偏钛酸浆料中TiO₂含量为215g·L^-1。取100mL偏钛酸浆料，根据其中TiO₂含量计算盐处理剂的加入量。在该实施例中，磷盐的加入量为TiO₂含量的0.2％(质量百分比，以P₂O₅计)，钾盐加入量为磷盐加入量的3.0倍(以K₂O计)。根据计算结果向偏钛酸浆料中加入硫酸钾水溶液，搅拌30min之后，向其中加入浓度为50g·L^-1的磷酸溶液(以P₂O₅计)，再搅拌30min。经过过滤煅烧之后即可得到1号锐钛型钛白产品。

实施例2：

取高酸溶性钛渣钛液水解所得偏钛酸100g，具体地讲，向其中加入纯净水100mL，充分搅拌之后得到偏钛酸浆料。测定偏钛酸浆料比重为1150g·L^-1，根据偏钛酸浆料比重和TiO₂含量之间的关系，可得偏钛酸浆料中TiO₂含量为215g·L^-1。取100mL偏钛酸浆料，根据其中TiO₂含量计算盐处理剂的加入量。在该实施例中，磷盐的加入量为TiO₂含量的0.3％(质量百分比，以P₂O₅计)，钾盐加入量为磷盐加入量的2.0倍(以K₂O计)。根据计算结果向偏钛酸浆料中加入硫酸钾水溶液，搅拌30min之后，向其中加入浓度为100g·L^-1的磷酸溶液(以P₂O₅计)，再搅拌30min。经过过滤煅烧之后即可得到2号锐钛型钛白产品。

实施例3：

取高酸溶性钛渣钛液水解所得偏钛酸100g，向其中加入纯净水100mL，充分搅拌之后得到偏钛酸浆料。测定偏钛酸浆料比重为1201g·L^-1，根据偏钛酸浆料比重和TiO₂含量之间的关系，可得偏钛酸浆料中TiO₂含量为266g·L^-1。取100mL浆料，根据其中TiO₂含量计算盐处理剂的加入量。在该实施例中，磷酸的加入量为TiO₂含量的0.4％(质量百分比，以P₂O₅计)，钾盐加入量为磷酸加入量的1.5倍(以K₂O计)。根据计算结果向偏钛酸浆料中加入硫酸钾水溶液，搅拌30min之后，向其中加入浓度为400g·L^-1的磷酸(以P₂O₅计)，再搅拌30min。经过过滤煅烧之后即可得到3号锐钛型钛白产品。

实施例4：

取高酸溶性钛渣钛液水解所得偏钛酸100g，向其中加入纯净水100mL，充分搅拌之后得到偏钛酸浆料。测定偏钛酸浆料比重为1150g·L^-1，根据偏钛酸浆料比重和TiO₂含量之间的关系，可得偏钛酸浆料中TiO₂含量为215g·L^-1。取100mL偏钛酸浆料，根据其中TiO₂含量计算盐处理剂的加入量。在该实施例中，磷盐的加入量为TiO₂含量的0.5％(质量百分比，以P₂O₅计)，钾盐加入量为磷盐加入量的1.0倍(以K₂O计)。根据计算结果向偏钛酸浆料中加入硫酸钾，搅拌30min之后，向其中加入浓度为150g·L^-1的磷酸(以P₂O₅计)，再搅拌30min。经过过滤煅烧之后即可得到4号锐钛型钛白产品。

实施例5：

取高酸溶性钛渣钛液水解所得偏钛酸100g，向其中加入纯净水100mL，充分搅拌之后得到偏钛酸浆料。测定偏钛酸浆料比重为1201g·L^-1，根据偏钛酸浆料比重和TiO₂含量之间的关系，可得偏钛酸浆料中TiO₂含量为266g·L^-1。取100mL浆料，根据其中TiO₂含量计算盐处理剂的加入量。在该实施例中，磷酸的加入量为TiO₂含量的2.0％(质量百分比，以P₂O₅计)，钾盐加入量为磷酸加入量的0.1倍(以K₂O计)。根据计算结果向偏钛酸浆料中加入硫酸钾水溶液，搅拌30min之后，向其中加入浓度为150g·L^-1的磷酸(以P₂O₅计)，再搅拌30min。经过过滤煅烧之后即可得到5号锐钛型钛白产品。

对比例：

取高酸溶性钛渣钛液水解所得偏钛酸100g，向其中加入纯净水100mL，充分搅拌之后得到偏钛酸浆料。测定偏钛酸浆料比重为1150g·L^-1，根据偏钛酸浆料比重和TiO₂含量之间的关系，可得偏钛酸浆料中TiO₂含量为215g·L^-1。取100mL偏钛酸浆料，根据其中TiO₂含量计算盐处理剂的加入量。根据现有技术加入盐处理剂。经过过滤煅烧之后即可得到6号锐钛型钛白产品。

表1

钛白产品编号	L^*	a^*	b^*	TCS(消色力)	SCX(色相)
钛白产品编号	L^*	a^*	b^*	TCS(消色力)	SCX(色相)	1号	96.08	-0.54	1.52	1250	3.94
2号	96.12	-0.52	1.48	1240	4.12	1号	96.08	-0.54	1.52	1250	3.94
2号	96.12	-0.52	1.48	1240	4.12	3号	96.16	-0.58	1.45	1260	4.38
4号	96.24	-0.65	1.43	1280	4.16	3号	96.16	-0.58	1.45	1260	4.38
4号	96.24	-0.65	1.43	1280	4.16	5号	96.28	-0.55	1.46	1200	4.42
6号	96.04	-0.46	1.56	1200	3.88	5号	96.28	-0.55	1.46	1200	4.42

在表1中，L^*、a^*和b^*为使用色差仪检测得到的钛白产品的数据，其中，L^*指产品的颜色的明亮度，用来表征钛白产品的白度，该值越高，钛白产品的白度越好；a^*表示产品的红绿相，正值(+)表示偏红，负值(-)表示偏绿；b^*表示产品的黄蓝相，正值(+)表示偏黄，负值(-)表示偏蓝。

由上面的表1可知，根据本发明的方法制得的锐钛型钛白与根据现有技术制得的锐钛型钛白相比，根据本发明的方法制得的钛白粉的色相和消色力均得以明显提高，因此根据本发明的方法制取的钛白的产品质量优于根据现有技术制取的产品质量，从而与现有技术相比，根据本发明的方法可以制取高品质的锐钛型钛白。

因此，根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法制得的钛白产品，通过控制盐处理剂的加入量来提高最终制得的钛白产品的颜料性能指标。根据本发明的制取锐钛型钛白的盐处理方法工艺简单、成本低、具有较大的经济效益和社会效益。

Claims

1、一种制取锐钛型钛白的盐处理方法，所述盐处理方法包括以下步骤：

采用由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸作为原料，向水洗后偏钛酸中加入水，充分搅拌形成偏钛酸浆料，测定偏钛酸浆料中TiO₂含量；

以磷盐和钾盐为盐处理剂，根据偏钛酸浆料中TiO₂含量确定盐处理剂的加入量，将确定的加入量的钾盐和磷盐分别先后加入到偏钛酸浆料中，充分搅拌；

将盐处理后的偏钛酸进行过滤、煅烧，最终得到锐钛型钛白。

2、如权利要求1所述的盐处理方法，其特征在于：所述由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸为钛渣钛液水解得到的偏钛酸。

3、如权利要求2所述的盐处理方法，其特征在于：所述由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸为钛铁矿和高酸溶性钛渣在硫酸中溶解得到的钛液水解后所得。

4、如权利要求2所述的盐处理方法，其特征在于：所述由高酸溶性钛渣得到的偏钛酸为高酸溶性钛渣在硫酸中溶解得到的钛液水解后所得。

5、如权利要求1所述的盐处理方法，其特征在于：以P₂O₅计，磷盐的加入量为偏钛酸中TiO₂含量的0.2％至2.0％；以K₂O计，钾盐的加入量为磷盐加入量的0.1倍至3.0倍。

6、如权利要求1所述的盐处理方法，其特征在于：以P₂O₅计，磷盐的加入量为偏钛酸中TiO₂含量的0.3％至0.5％；以K₂O计，钾盐的加入量为磷盐加入量的1.0倍至2.0倍。

7、如权利要求1所述的盐处理方法，其特征在于：钾盐为硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、碳酸钾、硝酸钾、磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾中的至少一种。

8、如权利要求1所述的盐处理方法，其特征在于：钾盐为硫酸钾溶液、氯化钾溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钾溶液、硝酸钾溶液、磷酸钾溶液、磷酸氢钾溶液、磷酸二氢钾溶液中的至少一种溶液。

9、如权利要求1所述的盐处理方法，其特征在于：磷盐为磷酸或磷酸溶液，其浓度以P₂O₅计在50g/L至400g/L的范围之内。