CN101898791A - 一种利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新流程钛渣为原料制备钛白粉的方法，属于钛白粉生产技术领域。本发明将新流程钛渣与浓硫酸在一定条件下进行酸解反应，再经浸取、沉降和过滤得到清钛液，加入除铝剂经冷冻结晶回收铝，在清钛液中加入氧化剂氧化三价钛、浓缩后，采用外加晶种工艺水解、过滤水洗，滤饼经漂白、盐处理、煅烧及后处理等工序后制备达到应用要求的金红石钛白粉。使用本发明的最大特征是把杂质多、酸解难的新流程钛渣为原料用在钛白粉的生产上，制备出了达到应用要求的金红石钛白粉；从而开发了硫酸法钛白粉生产的一种新原料，并尽可能回收了各种有价值元素，提高资源的利用率，从而降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛白粉的制备方法，具体地说，涉及一种利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，属于钛白粉生产技术领域。
背景技术
钛白粉学名二氧化钛(TiO2)，是一种重要的白色颜料和瓷器釉药，广泛应用于冶金、涂料、塑料、造纸、油墨、合成纤维、橡胶、电焊条、电容器、电瓷、化妆品、修正液等方面。钛白粉的商品有金红石型(Rutile R型)和锐钛型(Anatase A型)两种，金红石型晶体结构致密，相对密度较大，比较稳定，光学活性小，因而耐候性好，同时有较高的遮盖力，消色力；锐钛型相对密度较小，耐光性较差。
钛白粉的生产方法主要有硫酸法和氯化法两种。其中硫酸法可用于生产锐钛型和金红石型钛白粉。由于原料来源及技术等原因，我国钛白粉企业绝大部分采用硫酸法工艺。
硫酸法钛白粉生产的工艺主要流程包括，将钛精矿或酸溶性钛渣和浓硫酸进行酸解反应生成硫酸钛和硫酸氧钛，酸解液经沉降分离固态杂质、冷冻结晶除去亚铁得到清钛液，清钛液浓缩后再经水解生成水合二氧化钛(偏钛酸)，偏钛酸经漂洗、盐处理后通过煅烧、中间粉碎和后处理等工艺，得到钛白粉产品。硫酸法的主要原料是钛精矿和酸溶性钛渣。钛精矿多由自然界的各种钛铁矿经过多重浮选得来，其TiO2含量一般为47％-55％，品位较低。酸溶性钛渣是钛铁矿经电炉冶炼(还原焙烧)除去大部分铁而成的一种可用硫酸分解的富钛料，其TiO2含量为75％-85％，品位高，杂质含量少，是当前国际钛原料的发展趋势。
除了钛铁矿之外，我国富含钒钛磁铁矿资源，仅攀西地区已查明的钒钛磁 铁矿矿石储量已达101亿吨。对于钒钛磁铁矿的综合利用，传统的方法主要采用“高炉-转炉”流程进行冶炼，使复合矿中的铁和钒得到了较好的利用，然而其中50％以上的钛资源则直接进入了高炉渣，难以被利用。为了更好地综合回收利用复合矿中的铁钒钛，中国专利CN101619371公开了一种从钒钛磁铁矿中回收钒钛铁的方法，将钒钛磁铁矿矿粉与煤粉、粘接剂一起造块，在转底炉中于1300-1400℃的温度下还原得到金属化产品，然后热装进入电炉熔化分离，得到含钒铁水和钛渣。该流程采用转底炉煤基直接还原-电炉熔分工艺，与传统的高炉-转炉工艺不同，此工艺流程得到的熔分渣主要是钛渣，称为新流程钛渣。新流程钛渣中TiO2含量为50％以上，氧化铁含量为2-6％，五氧化二钒含量为0.2-0.8％。新流程钛渣与钛精矿、酸溶性钛渣的主要成分比较见表1：
表1 新流程钛渣、钛精矿和酸溶性钛渣主要成分比较
| 主要成分质量 百分含量(％) | 钛精矿 | 新流程钛渣 | 酸溶性钛渣 |
| TFe | 28-33 | 2-6 | 2-5 |
| TiO2 | 46-48 | 47-58 | 75-90 |
| V2O5 | 0.02-0.2 | 0.2-0.8 | 0.02-0.2 |
| Cr2O3 | 0.010-0.1 | 0.1-0.4 | 0.01-0.1 |
| Al2O3 | 1-3 | 8-18 | 1-3 |
| SiO2 | 2-5 | 6-15 | 2-4 |
| CaO | 0.5-2 | 4.33-10 | 0.2-1 |
| MgO | 1-3 | 7-12 | 0.5-2 |
由表1可以看出，新流程钛渣中钛的品位较钛精矿稍高，但远远低于酸溶性钛渣；铁的含量大大低于钛精矿，接近于酸溶性钛渣，杂质元素钒、铬、铝、镁的含量是钛精矿和酸溶性钛渣的几倍甚至十几倍以上，杂质元素铬、钒是影 响钛白粉质量的主要有害元素，而铝、镁的含量过高，当清钛液温度降低时，铝镁与水结合成晶体(Mg SO4·7H2O，Al2(SO4)3·18H2O)，导致浓钛液凝聚成胶冻状，使生产难以连续进行，铁的含量低，铁的含量比较少，铁反应放出的热量就少，因此在酸解反应初始还需要提供部分热量才能使反应能维持下去。由此可见，新流程钛渣并不是一种生产钛白粉的理想原料。
由于新流程钛渣是经过高温熔化分离得到的熔分渣，经过X射线衍射分析，发现这种钛渣的晶型是一种钛镁铝混合晶型的化学物，结构复杂，故要利用此钛渣首先想从源头上除去其中的杂质再使用，可经过使用稀硫酸、稀盐酸等在70-80℃反复泡浸也难以把杂质元素钒、铬、铝、镁的含量减少，说明此钛渣比一般的酸溶性钛渣难以酸解。而直接以新流程钛渣为原料制备钛白粉，采用通常的钛白粉工艺进行生产，则由于晶型结构特殊难以酸解完成，酸解率低，而酸解所得的钛液则由于其中的杂质含量高，经常产生胶冻而使生产过程难以连续进行，并且生产的钛白粉质量受到限制，仅能作为低品质钛白粉，如1989年北京有色研究总院在实验室制得了涂料锐钛型钛白粉，而工业上仅能得到作为电焊条的非颜料钛白粉。至今没有发现采用新流程钛渣制备出质量较高的金红石型钛白粉的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的新流程钛渣难以应用于工业生产高质量的金红石钛白粉的不足，提供一种利用新流程钛渣为原料生产金红石钛白粉的方法。利用本发明的方法，可以生产出颜料性能合格的金红石钛白粉。
本发明实现上述目的的技术方案如下：
一种利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，包括如下步骤：
(1)、新流程钛渣的酸解：
将新流程钛渣粉碎，按酸矿质量比为1.65-1.8加入浓硫酸，搅拌，并按照1-20kg/吨新流程钛渣的比例加入三氧化锑(Sb2O3)，混合均匀，加入水调节反应酸浓度为93-96％，在搅拌下升温至130-150℃后停止加热，使反应自发进行，生成固态混合物，将固态混合物置于160-220℃下熟化3-5h，按水矿质量比为2.5-3∶1加水浸取固态混合物，浸取温度为60-75℃，浸取时间为1-3h；
(2)、沉降除杂：
向步骤(1)所得酸解液中按10-40kg/吨新流程钛渣的比例加入FeS，FeS和酸解时加入的三氧化锑形成沉降剂，沉降出酸解液中大部分的金属铬、钒；再加入絮凝剂，使小颗粒的固态杂质沉降，经固液分离后得到清钛液，向清钛液中加入除铝剂，于10-20℃的温度下冷冻结晶1-2h，所加除铝剂的摩尔量为溶液中硫酸铝摩尔数的1.0-1.5倍；
冷冻结晶后过滤分离得到晶体和钛液浓度为110-140g/L的钛液，向所述钛液中加入氧化剂，使钛液中的三价钛的浓度由5-20g/L降至1-2g/L；氧化后所得液体经浓缩得到浓度为200-235g/L的浓钛液；
(3)、水解：
向步骤(2)所得浓钛液中加入自生晶种或外加晶种进行水解，所加外加晶种的质量为钛液中TiO2质量的1-3％；钛液初始反应浓度为180-195g/L，加入晶种的温度为90-95℃；
(4)、过滤、洗涤：
将步骤(3)所得的水解料浆过滤，得到的滤饼经漂白、盐处理、煅烧、后处理后得到金红石钛白粉。
上述利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法中，步骤(1)中的酸矿质量比优选1.67-1.75，反应酸浓度优选95％-96％，熟化时间优选3-4h。
上述利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法中，所述新流程钛渣优选粉碎至大于45微米(325目筛)的颗粒的比例小于15％。
上述利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法中，步骤(2)中所述絮凝剂为钛白粉厂家通用的甲醛二甲铵改性聚丙酰胺。
步骤(2)所述甲醛二甲铵改性聚丙酰胺的用量为15-30ppm。
步骤(2)中所述除铝剂为硫酸铵或硫酸钾，冷冻结晶后过滤分离得到的晶体为硫酸铝或硫酸铝钾晶体。该晶体作为本方法的副产品。
步骤(2)中所述氧化剂为亚硝酸钠或硝酸钠等氧化剂。
上述利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法中，步骤(3)中所加晶种的质量为钛液中TiO2质量的1.5-2.5％。
步骤(3)中所加晶种优先采用外加晶种为四氯化钛晶种。
由于新流程钛渣是经过高温熔化分离得到的熔分渣，其中含有较高的铬、钒、铝、镁、硅、钙等杂质而使酸解反应条件苛刻，产生的钛液容易结晶产生胶体使生产难以连续进行，生产的钛白粉颜料性能较差。本发明人经反复试验，优化酸解的反应条件，对于酸溶性差的新流程钛渣，不断摸索酸解反应的条件，不但要使反应发生、持续进行并完全反应，得到较高的钛的酸解率，并且尽量把杂质选择性酸解，尽量使无效的硅、钙等基本不反应，铬、钒、铝等尽量少反应，必须选择合适的酸矿比，适宜的反应酸浓度。酸解主反应后，为了加强沉降效果，发明人加入了Sb2O3和FeS，使酸解、沉降一体化，Sb2O3和FeS生成的SbS对铬、钒等重金属元素的沉降有比较好的效果，而絮凝剂甲醛二甲铵改性聚丙酰胺对小分子的悬浮物作用明显，把这两种沉降方法结合使用，既可以把悬浮物尽量沉降，又可以尽可能将对颜料影响厉害的重金属元素沉降。
由于沉降结束过滤分离得到的清钛液中仍含有较高的铝、镁，当温度降低 时，铝镁会与水结合成晶体(Mg SO4·7H2O，Al2(SO4)3·18H2O)，导致浓钛液凝聚成膏状，使生产难以连续进行。发明人经研究发现，当加入除铝剂除去铝后，单独存在的镁难以与水结合成晶体而妨碍生产，因此发明人在清钛液中加入除铝剂除去铝而保留了对产品有利的镁。经过反复试验，发明人发现钛液中的硫酸铝可以和硫酸铵或者硫酸钾反应生产硫酸铝铵或者硫酸铝钾，而同时由于钛液中存在着铬元素，很容易生成硫酸铬铵，这样会导致得到的副产物硫酸铝铵或者硫酸铝钾的晶体中含有铬盐这种有毒的元素而影响了应用性能。经过反复做对比试验，发明人发现硫酸铝铵或者硫酸铝钾晶体的溶解度随着温度的降低而降低得比较厉害，而硫酸铬铵则变化不大，所以发明人通过反复的实验选择了合适的温度、浓度条件，得到了硫酸铵或者硫酸钾作为除铝剂，通过冷冻结晶除大部分铝的方法。
本发明可以采用自生晶种或者外加晶种水解都可以，优先选择外加晶种水解方法，而且晶种选择四氯化钛外加晶种(四氯化钛晶种的制备及外加晶种水解方法见，唐振宁，钛白粉生产与环境治理，P119-126页)，因为该晶种制备不需要含杂质比较多的钛液，而是采用四氯化钛水溶液制备，可以获得纯净的晶种，通过合适的水解条件的选择，特别是水解时pH条件、水解物浓度的选择，可以尽量抑制铬、钒的水解，使水解时得到的偏钛酸含杂质少，得到的水解料浆更容易把杂质洗涤干净，所得的产品颜料性能比较好。相对于外加晶种，自生晶种的晶种是钛液水解之初生成，由于本身钛液含杂质多，生产的晶种含杂质，得到的水解料浆含杂质多，难以洗涤干净。所以本发明优先采用四氯化钛外加晶种法。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)把杂质多、酸解难，不适合生产钛白的新流程钛渣经除杂回收后应用在 钛白粉的生产上，制备出了达到应用要求的金红石钛白粉；
(2)开发了钛白粉生产的一种新原料，对一些钛品位不高的钛渣，难以用通常方法应用的原料提供了应用思路；
(3)做到了综合利用，尽可能回收了各种有价值元素，提高资源的利用率，从而降低了生产成本。
附图说明：图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明列举的对比例和实施例中所述钛精矿和新流程钛渣的主要成分见表2。
表2 对比例、实施例原料主要成分
| 项目 | TiO2 | TFe | CaO | MgO | Al2O3 | SiO2 | Cr2O3 | V2O5 |
| 对比例1 | 47.56 | 28.74 | 1.15 | 2.78 | 1.89 | 3.96 | 0.01 2 | 0.058 |
| 对比例2 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.24 | 0.56 |
| 实施例1 | 47.08 | 4.81 | 13.80 | 12.94 | 15.58 | 12.18 | 0.12 | 0.36 |
| 实施例2 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.28 | 0.56 |
| 实施例3 | 56.35 | 2.95 | 3.21 | 9.47 | 9.78 | 8.56 | 0.40 | 0.87 |
| 实施例4 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.24 | 0.56 |
| 实施例5 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.24 | 0.56 |
| 实施例6 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.24 | 0.56 |
对比例1
按酸矿质量比1.65将1683克98％的浓硫酸放入5000mL的烧杯，边搅拌边加入1000g粉碎至粒度大于45微米颗粒比例小于15％的钛精矿(钛精矿的主要成 分见表2)，混合均匀后，加入281g水调节反应酸浓度为84％；然后边搅拌边加热升温，当温度升至150℃时，停止加热，反应将自发地进行，最后生成固相混合物，将其置于180℃的条件下熟化1.5小时，加水2500mL浸取，维持浸取的温度70℃，浸取时间为4小时，浸取2.5h后加入30g铁粉进行还原。
浸取完成后加入15ppm絮凝剂二甲铵改性聚丙酰胺(n甲醛∶n二甲胺∶聚丙烯酰胺＝0.9∶1∶1，羟甲基化反应时间为3h，反应温度为30℃)进行沉降，过滤分离得到清钛液，再将清钛液冷冻至16℃，结晶1小时，除去亚铁后，浓缩制得浓度为230g/L的浓钛液2升。
向所得钛液中加入外加晶种四氯化钛进行水解，所加四氯化钛晶种的质量为浓钛液中二氧化钛质量的2％，水解温度为90-95℃，钛液初始反应浓度为190g/L，用60-70℃的热水对水解得到的偏钛酸进行洗涤，洗涤后的滤饼在65℃下，加入70g/L的浓硫酸和1.5g/L三价钛进行漂白，然后采用60℃的热水把杂质洗涤掉，再分别加入P2O5/TiO2比例为0.2的磷酸，K2O/TiO2比例为0.28的氢氧化钾，Al2O3/TiO2比例为0.26的硫酸铝进行盐处理，盐处理后送去在马弗炉下在980℃煅烧2h，再经研磨后进行表面处理，制备出质量优良的颜料级金红石型钛白粉成品440g，颜料性能见附表3。
对比例2
将新流程钛渣粉碎至粒度大于45微米颗粒比例小于15％，取新流程钛渣粉1000g(成分见表2)，按酸矿比1.75将1785克98％的浓硫酸放入5000mL的烧杯，然后边搅拌边加入钛渣粉，混合均匀后，加入77g水调节反应酸浓度为96％；然后边搅拌边加热升温，当温度升致150℃时，停止加热，反应将自发地进行，最后生成固相混合物，将其置于200℃的条件下熟化3小时，加水2500mL浸取，维持浸取的温度70℃，浸取时间为2小时。
浸取完成加入絮凝剂甲醛二甲铵改性聚丙酰胺(同对比例1)进行沉降，过滤分离得到清钛液，加入190g硫酸钾后将钛液冷却到15℃冷冻结晶1小时，过滤分离得到约500g合格的副产品硫酸铝钾和钛液；向所得钛液中加入150g亚硝酸钠将钛液中的三价钛氧化到2g/L，浓缩钛液制得浓度为200g/L的浓钛液2升。
采用四氯化钛外加晶种工艺对所得钛液进行水解，洗涤后的滤饼进行漂白、洗涤和盐处理，煅烧，再经后处理(此段工艺流程同对比例1)，制备出质量达到应用要求的金红石钛白粉成品490g，新流程钛渣中二氧化钛的收率为87％(颜料性能见附表3)。
实施例1
取粉碎至粒度大于45微米颗粒比例小于15％的新流程钛渣1000g(成分见表2)，按酸矿质量比1.65将1683克98％的浓硫酸放入5000mL的烧杯，然后边搅拌边加入钛渣粉，接着加入1克Sb2O混合均匀后，加入35g水调节反应酸浓度为96％；然后边搅拌边加热升温，当温度升致150℃时，停止加热，反应将自发地进行，最后生成固混合相物，将其置于200℃的条件下熟化4小时，加水2500mL浸取，维持浸取的温度70℃，浸取时间为2小时。
浸取完成后先加入2克FeS，再加入15ppm絮凝剂甲醛二甲铵改性聚丙酰胺(同对比例1)进行沉降，过滤分离得到清钛液，加入150g硫酸铵后将溶液冷却到12℃结晶1小时，过滤分离得到约450g硫酸铝铵和钛液，回收所得硫酸铝铵；向所得钛液中加入150g亚硝酸钠把三价钛氧化到2g/L，浓缩制得浓度为200g/L的浓钛液2升。
向所得浓钛液中加入外加晶种四氯化钛进行水解，所加四氯化钛的质量为浓钛液中二氧化钛质量的2％，水解温度为90-95℃，钛液初始反应浓度为190 g/L，用60-70℃的热水对水解得到的偏钛酸进行洗涤，洗涤后的滤饼进行漂白、洗涤和盐处理，煅烧，再经后处理(此段工艺流程同对比例1)，得到金红石钛白粉成品430g，新流程钛渣中二氧化钛的收率为86％，颜料性能见附表3。
由附表发现，对实施例1，在铬、钒、铝不是很高时，对产品的的颜料性能影响不大，所得的颜料性能接近对比例1。
实施例2
取新流程钛渣粉1000g(成分见表2)，其它同实施例1，制备出质量达到应用要求的各种性能的金红石钛白粉成品490g，新流程钛渣中二氧化钛的收率为86％，颜料性能见附表3。
由表3可见，对本实施例，铬、钒、铝含量比实施例1高，对产品的颜料性能影响比较大，所得的颜料性能比实施例1稍差。
实施例3
取新流程钛渣粉1000g(成分见表2)，其它同实施例1，制备出质量达到应用要求的各种性能的金红石钛白粉成品510g，新流程钛渣中二氧化钛的收率为86％，颜料性能见附表3。
由表3发现，对本实施例，铬、钒、铝含量比实施例2高，对产品的颜料性能影响更大，所得的颜料性能比实施例2更差，固要求新流程钛渣的铬、钒、铝杂质的含量尽可能低。
实施例4
取粉碎到粒度大于45微米(325目筛)的比例小于15％的新流程钛渣1000g(成分见表2)，按酸矿比1.75将1785克98％的浓硫酸放入5000mL的烧杯，然后边搅拌边加入钛渣粉，接着加入1克Sb2O混合均匀后，接着加入38g水调节反应酸浓度为96％；然后边搅拌边加热，当温度升致150℃时，停止加热，反 应将自发地进行，最后生成固相混合物，将其置于210℃的条件下熟化4小时，加水2500mL浸取，维持浸取的温度75℃，浸取时间为1.5小时。
浸取完成后先加入2克FeS，再加入15ppm絮凝剂甲醛二甲铵改性聚丙酰胺(同对比例1)进行沉降，过滤分离得到清钛液，加入150g硫酸铵后将溶液冷却到12℃冷冻结晶1小时，过滤分离得到约450g合格的硫酸铝铵副产品和钛液；向所得钛液中加入150g亚硝酸钠把三价钛氧化到2g/L。浓缩制得浓度为200g/L的浓钛液2升。
向所得浓钛液中加入外加晶种四氯化钛进行水解，所加四氯化钛的质量为浓钛液中二氧化钛质量的2％，水解温度为90-95℃，钛液初始反应浓度为190g/L，用60-70℃的热水对水解得到的偏钛酸进行洗涤，洗涤后的滤饼进行漂白、洗涤和盐处理，煅烧，再经后处理(此段工艺流程同对比例1)，制备出质量达到应用要求的金红石钛白粉成品500g，新流程钛渣中二氧化钛的收率为88％，颜料性能见附表3。
由附表3发现，和实施例2对比，本实施例原料含量一致，但改变了酸解和熟化条件，所得的颜料性能比实施例2稍好。
实施例5
取新流程钛渣粉1000g(成分见表2)，按酸矿比1.75将1785克98％的浓硫酸放入5000mL的烧杯，然后边搅拌边加入钛渣粉，接着加入1克Sb2O混合均匀后，加入77g水调节反应酸浓度为94％；然后边搅拌边加热升温，当温度升致140℃时，停止加热，反应将自发地进行，最后生成固相混合物，将其置于180℃的条件下熟化3小时，加水2500mL浸取，维持浸取的温度65℃，浸取时间为3小时。
浸取完成后先加入2克FeS，再加入20ppm絮凝剂甲醛二甲铵改性聚丙酰胺 (同对比例1)进行沉降，过滤分离得到清钛液，加入150g硫酸铵后将溶液冷却到12℃冷冻结晶1h，过滤分离得到约450g合格的硫酸铝铵副产品和钛液；向所得钛液中加入150g亚硝酸钠把三价钛氧化到2g/L。浓缩制得浓度为200g/L的浓钛液2升。
向所得浓钛液中加入自身晶种进行水解，所加晶种的质量为浓钛液中二氧化钛质量的2.5％，水解温度为90-95℃，钛液初始反应浓度为190g/L，用60-70℃的热水对水解得到的偏钛酸进行洗涤，洗涤后的滤饼进行漂白、洗涤和盐处理，煅烧，再经后处理(此段工艺流程同对比例1)，制备出质量达到应用要求的金红石钛白粉成品490g，新流程钛渣中二氧化钛的收率为87％，颜料性能见附表3。
由附表3发现，和实施例2对比，本实施例原料含量一致，但改变了酸解、熟化条件，采用了自生晶种水解，所得的颜料性能比实施例2差。
实施例6
取新流程钛渣粉1000g(成分见表2)，按酸矿比1.75将1785克98％的浓硫酸放入5000mL的烧杯，然后边搅拌边加入钛渣粉，接着加入1克Sb2O混合均匀后，加入77g水调节反应酸浓度为94％；然后边搅拌边加热升温，当温度升致150℃时，停止加热，反应将自发地进行，最后生成固相混合物，将其置于200℃的条件下熟化3小时，加水2500mL浸取，维持浸取的温度70℃，浸取时间为2小时。
浸取完成后先加入2克FeS，再加入絮凝剂甲醛二甲铵改性聚丙酰胺20ppm进行沉降，过滤分离得到清钛液，加入190g硫酸钾后将溶液冷却到15℃冷冻结晶1小时，过滤得到约500g合格的硫酸铝钾副产品和钛液；向所得钛液中加入150g亚硝酸钠把三价钛氧化到2g/L。浓缩制得浓度为200g/L的浓钛液2升。
向所得浓钛液中加入外加晶种四氯化钛进行水解，所加四氯化钛的质量为浓钛液中二氧化钛质量的1.5％，水解温度为90-95℃，钛液初始反应浓度为190g/L，用60-70℃的热水对水解得到的偏钛酸进行洗涤，洗涤后的滤饼进行漂白、洗涤和盐处理，煅烧，再经后处理(此段工艺流程同对比例1)，制备出质量达到应用要求的金红石钛白粉成品490g，新流程钛渣中二氧化钛的收率为87％，颜料性能见附表3。
由附表3发现，和实施例5对比，本实施例原料含量一致，但改变除铝剂及除铝条件，所得的颜料性能比实施例2相似。
表2 实施例新流程钛渣主要成分
| 项目 | TiO2 | TFe | CaO | MgO | Al2O3 | SiO2 | Cr2O3 | V2O5 |
| 对比例1 | 47.56 | 28.74 | 1.15 | 2.78 | 1.89 | 3.96 | 0.012 | 0.058 |
| 对比例2 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.24 | 0.56 |
| 实施例1 | 47.08 | 4.81 | 13.80 | 12.94 | 15.58 | 12.18 | 0.12 | 0.36 |
| 实施例2 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.28 | 0.56 |
| 实施例3 | 56.35 | 2.95 | 3.21 | 9.47 | 9.78 | 8.56 | 0.40 | 0.87 |
| 实施例4 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.24 | 0.56 |
| 实施例5 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.24 | 0.56 |
| 实施例6 | 53.35 | 3.88 | 3.50 | 10.42 | 8.42 | 10.27 | 0.24 | 0.56 |
表3 实施例钛白粉的颜料性能
Claims (8)
1.一种利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、新流程钛渣的酸解：
将新流程钛渣粉碎，按酸矿质量比为1.65-1.8加入浓硫酸，搅拌，并按照1-20kg/吨新流程钛渣的比例加入三氧化锑(Sb2O3)，混合均匀，加入水调节反应酸浓度为93-96％，在搅拌下升温至130-150℃后停止加热，使反应自发进行，生成固态混合物，将固态混合物置于160-220℃下熟化3-5h，按水矿质量比为2.5-3∶1加水浸取固态混合物，浸取温度为60-75℃，浸取时间为1-3h；
(2)、沉降除杂：
向步骤(1)所得酸解液中按10-40kg/吨新流程钛渣的比例加入FeS，FeS和酸解时加入的三氧化锑形成沉降剂，沉降出酸解液中大部分的金属铬、钒；再加入絮凝剂，使小颗粒的固态杂质沉降，经固液分离后得到清钛液，向清钛液中加入除铝剂，于10-20℃的温度下冷冻结晶1-2h，所加除铝剂的摩尔量为溶液中硫酸铝摩尔数的1.0-1.5倍；
冷冻结晶后过滤分离得到晶体和钛液浓度为110-140g/L的钛液，向所述钛液中加入氧化剂，使钛液中的三价钛的浓度由5-20g/L降至1-2g/L；氧化后所得液体经浓缩得到浓度为200-235g/L的浓钛液；
(3)、水解：
向步骤(2)所得浓钛液中加入自生晶种或外加晶种进行水解，其中外加晶种所加晶种的质量为钛液中TiO2质量的1-3％；钛液初始反应浓度为180-195g/L，加入晶种的温度为90-95℃；
(4)、过滤、洗涤：
将步骤(3)所得的水解料浆过滤，得到的滤饼经漂白、盐处理、煅烧、后处理后得到金红石钛白粉。
2.根据权利要求1所述的利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，其特征在于：
步骤(1)中的酸矿质量比为1.67-1.75，反应酸浓度为95％-96％，熟化时间为3-4h。
3.根据权利要求1所述的利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述絮凝剂为甲醛二甲铵改性聚丙酰胺，其用量为15-30ppm。
4.根据权利要求1所述的利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述除铝剂为硫酸铵或硫酸钾，冷冻结晶后过滤分离得到的晶体为硫酸铝或硫酸铝钾晶体。
5.根据权利要求1所述的利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，其特征在于：步骤(2)中所述氧化剂为亚硝酸钠或硝酸钠。
6.根据权利要求1所述的利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，其特征在于：
步骤(3)中外加晶种所加晶种的质量为钛液中TiO2质量的1.5-2.5％。
7.根据权利要求6所述的利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，其特征在于：步骤(3)中所加晶种为外加晶种四氯化钛。
8.根据权利要求1所述的利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，其特征在于：步骤(1)中所述新流程钛渣优选粉碎至大于45微米的颗粒的比例小于15％。
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