CN1034493C - 二氧化钛的制造方法 - Google Patents

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Abstract

二氧化钛的制造方法，涉及一种采用钛铁矿或金红石湿法制备二氧化钛的方法，特别是制备颜料用二氧化钛，即钛白粉的方法，其工艺过程为：用Na2TIF6作催化剂采用硫酸和盐酸对含钛物料进行酸解溶浸，对制得的水合二氧化钛提纯，再经新盐处理，煅烧、经粉碎和后处理过程，制备金红石型的二氧化钛。本发明的方法对对原料适应性宽、对环境污染小、能耗低、设备简单操作容易、产品质量高，是一种理想的二氧化钛的制造方法。

Description

二氧化钛的制造方法
二氧化钛的制造方法，涉及一种采用钛铁矿或金红石湿法制备二氧化钛的方法，特别是制备颜料用二氧化钛，即钛白粉的方法。
目前，制备二氧化钛一般是采用硫酸法或氯化法。硫酸法多用于处理低品位杂质多的钛铁矿原料，工序多、流程长，只能间歇操作，且硫酸、蒸汽和水的消耗量大，产生大量的废副产品，对环境污染大，处理三废的费用大，使生产成本增高，对提高产品质量，特别是纯度和白度的提高困难。但硫酸法具有原料价廉易得的优点，设备比较简单，通常由于硫酸对含钛物质溶解性或酸解性差，不能大量溶解或酸解高品位的含钛物料，所以多不用硫酸法来处理高品位的含钛物料。而通常采用氯化法处理品位高、杂质少含钛物料，如金红石物料。氯化法具有工艺流程短，自动化程度高的优点，但氯化法投资大、工艺难度大，需要严格的控制系统，对设备的要求高、维修难度大，对原料的要求也高。有资料表明，采用硫酸处理含钛物料，加入一定量的氟化物作催化剂，可增加硫酸溶浸含钛物料的能力。例如在WO86/00610、US435944、US4390365专利申请文件中所披露的，能有效地提高硫酸法的生产效率。
本发明的目的就是为了对现有技术存在的缺点，对已有的二氧化钛的制造方法进行改进，提出一种对原料适应性宽、对环境污染小、能耗低、设备简单、操作容易、产品质量高的新的二氧化钛的制造方法。
本发明是通过以下以下技术方案实现的。
二氧化钛的制造方法，其过程包括：用硫酸和Na2TIF6作催化剂对含钛物料进行酸解溶浸，制备水合二氧化钛；对水合二氧化钛的提纯；提纯后的水合二氧化钛的新盐处理；煅烧、粉碎和后处理过程；其特征在于：
a.制备水合二氧化钛的制备时，是将0.1～0.3％(以含HF量计)的Na2TiF6和矿粉加入浓度为93～98％的硫酸中，控制矿酸比为1∶1.5～1.7，加水调整溶液酸浓度为82～87％，进行酸解浸出反应，
b.提纯水合二氧化铁时，将经烘干磨细粒度为150～200目的料粉和0.1～0.3％(含HF量)的Na2TiF6，加入浓度为98％的硫酸中，控制矿酸比为1∶1.9～2.5，加热至150～180℃，加水调整酸度为80～82％，进行酸解反应后，浸出时加入5～10％的浓度为31～37％的盐酸及Na2TiF6，同时加入水调整溶液使其含TiO2190～230g/l，在搅拌下进行浸出后，加入三价钛液对溶液进行还原，使净化后钛液中CTi＝0.0221CTiO2，
c.在进行新盐处理时，是先加水制备含TiO2为180～200g/l的悬浊液，加NH4CHCO3控制pH值为7～8，在室温下保持0.5～1小时，过滤洗涤后，在分布均匀的含TiO2为180～200g/l的水合二氧化钛中加入无铁盐酸，使溶液含HCl∶25～30g/l，加热至90～100℃，保温0.5～1小时，进行漂白。
还原用的三价钛液可以是由残钛制得。
本发明的二氧化钛的生产方法，由于使用硫酸和氢氟酸类催化剂，不但能提高对低品位含钛原料的酸解速度和能力，更重要的是还可以酸解高品位的的含钛原料。高品位原料的使用使钛白的生产废副物减少40％，节酸20～40％，生产效率也大提高。由于本发明采取用水合二氧化钛提纯，可直接酸解或溶解高品位原料，也可以用价廉易得的钛铁矿作原料。本发明的过程省去了除铁和钛液浓缩工序，可节省设备投资30％，节能30～50％。
由于过程中采用加入5～10％盐酸，可除水合二氧化钛中的杂质，降低杂质含量，而且易形成金红石晶型，制取R型晶型。氟化物催化剂对酸解过程产生催化作用，通常采用的氟化物有NaF、CaF2、Na2TiF6等，常用的是Na2TiF6，与硫酸反应生成HF后，有利于钛及钛的化合物的溶解。
本发明的方法，采用煅烧除去了废气，水解度稀酸可以全部回收利用，可大量的减少废物产生，降低生产成本。
本发明的方法制备的工业二氧化钛，均达到电焊条、冶金、颜料二氧化钛三个级别的标准、特别是高级别的颜料级产品。经国家涂料质量监督检测中心检测，产品性能均达到国标GB1706-88《二氧化钛颜料》BA01-03(金红石型)的技术标准。
附图为本发明的二氧化钛的制备方法的工艺流程图。
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例
用四川攀枝花钛精矿为原料，制取一吨BA01-03钛白粉，包括了用低品位(攀枝花钛精矿含TiO245.8％)和高品位(含TiO296％)的钛原料，采用本发明的方法制备钛白粉的过程。
首先将经烘干、磨碎矿料，按按矿酸比＝1.5∶1.7，把3.77吨含量93～98％硫酸加入酸解罐，在空气的搅拌下，再加入0.1～0.3％的Na2TiF6(以含HF量计)和2.62吨矿粉，搅拌均匀后加入一定量的水，使硫酸的浓度达到82～87％，引发反应。反应时间30～40分钟反应基本完成，开始固化熟化、冷却、浸出、净化水解、洗涤制得水合二氧化钛，此过程用自生的晶种直接水解，此过程目的在于追求二氧化钛的浸出率，对其含量、纯度和细度均不作要求。
接着提纯制得的水合二氧化钛，将含TiO21.14吨的水合二氧化钛(上道工序制得的)，在150～200℃下烘干，粉碎到150～200目，按料酸比1∶1.9～2.5将2.64吨的98％的浓硫酸加入酸解罐，再加入0.1～0.3％(含HF量)的Na2TiF6，在压缩空气的搅拌下加入制得的料粉，同时稍加热，再加入一定量的水使硫酸浓度为80～82％引发反应，反应温度达150～180℃，反应时间30～40分钟后开始稠固化，接着成熟、经冷却，浸出时加入5～10％的浓度为31～37％盐酸和0.1％的催化剂(以HF计)，同时加水使钛液含TiO2l90～230g/l，在压缩空气搅拌下浸出。还原过程由于提纯钛液含铁量很低，可用由残钛制得的三价钛液还原，使净化后的钛液中CTi＝0.0221CTiO接着用经沉降、过滤、加晶种水解(加晶红型晶种)、洗涤、漂白与漂白后水冼到制得提纯后的水合二氧化钛。
将提纯后的水合二氧化铝进行新的盐处理，首先把约含TiO1.08吨的水合二氧化钛加水，在搅拌情况下形成含TiO2180～200g/l悬浊液，加入过量的NH4HCO3使PH7～8，保持0.5～1小时(在室温下)。然后过滤洗涤，洗到用BaCl试剂检验时，其结果与水相同为止(水必须用净化水)，接着在反应釜中将分布均匀含TiO2180～200g/l水合二氧化钛进行漂白，加入无铁盐酸，使溶液含HCl25～30g/L，加热到90～100℃保温0.5～1小时，冷却到40～50℃过滤，用净化水洗涤，洗到PH＝6.5～7为止。最后按常规法加入适量的金红石晶型的促进剂和调整剂，如磷酸和锌盐，投入煅烧。
煅烧后的二氧化钛约1吨左右，经粉碎和后处理，应可制得颜料级金红石型二氧化钛(BA01-03A型)。
如果采用高品位的含钛原料制备二氧化钛时，由于原料中含钛量高、杂质少，过程可从过程中的提纯水合二氧化钛开始。

Claims (2)

1.二氧化钛的制造方法，  其过程包括：用硫酸和Na2TIF6作催化剂对含钛物料进行酸解溶浸，制备水合二氧化钛；对水合二氧化钛的提纯；提纯后的水合二氧化钛的新盐处理；将煅烧后二氧化钛料经粉碎和后处理过程，其特征在于：
a.制备冰合二氧化钛的制备时，是将0.1～0.3％(以含HF量计)的Na2TiF6和矿粉加入浓度为93～98％的硫酸中，控制矿酸比为1∶1.5～1.7，加水调整酸浓度为82～87％，进行酸解浸出反应，
b.提纯水合二氧化钛时，将经烘干磨细粒度为150～200目的料粉和0.1～0.3％Na2TiF6(含HF量)的，加入浓度为98％的硫酸中，控制矿酸比为1∶1.9～2.5，加热至150～180℃，加水调整酸度为80～82％，进行酸解反应后，再加入5～10％的浓度为31～37％的盐酸及Na2TiF6催化剂，再加入水调整溶液使其含TiO2190～230g/l，在搅拌下进行浸出后，加入三价钛液对溶液进行还原，使CTi＝0.0221CTiO2，
c.在进行新盐处理时，是先水加制备含TiO2为180～200g/l的悬浊液，加NH4CCO3控制pH值为7～8，在室温下保持0.5～1小时，过滤洗涤后，加入无铁盐酸使溶液含HCl：25～30g/l，加热至90～100℃，保温0.5～1小时，进行漂白。
2.根据权利要求1所述的方法其特征在于：还原用的三价钛液可以是由残钛制得。
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