CN104619648B - 基于TiO2的擦洗颗粒，以及制备和使用这样的基于TiO2的擦洗颗粒的方法 - Google Patents

基于TiO2的擦洗颗粒，以及制备和使用这样的基于TiO2的擦洗颗粒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述基于TiO2的擦洗颗粒，以及制备和使用这样的基于TiO2的擦洗颗粒的方法。基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重的无机盐粘合剂。其它的基于TiO2的擦洗颗粒包括未烧结的颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重的无机盐粘合剂。无机盐粘合剂包括铝酸钠。制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法，其包括：i) 合并TiO2颗粒与无机盐粘合剂，形成包含约0.5%至约20%干重粘合剂的TiO2‑粘合剂混合物；ii) 将TiO2‑粘合剂混合物制粒；和干燥颗粒状TiO2‑粘合剂混合物，以形成基于TiO2的擦洗颗粒。使用这样的基于TiO2的擦洗颗粒的方法包括引入基于TiO2的擦洗颗粒，以除去在形成TiO2颗粒和将形成的TiO2颗粒整理为成品颜料产品的过程中在反应器或换热器的内表面上的附着沉积物。

Description

基于TiO2的擦洗颗粒，以及制备和使用这样的基于TiO2的擦洗 颗粒的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年4月27日提交的、标题为METHOD OF PRODUCING TiO2 SCRUBSAND THEIR USE IN TiO2 MANUFACTURING PROCESSES (生产TiO2擦洗剂的方法及其在TiO2制备过程中的用途)的临时申请61/639,624的优先权。
背景
现在公开的和/或要求保护的本发明设想的领域。
本发明包括涉及基于二氧化钛(TiO2)的擦洗颗粒，以及制备和使用这样的TiO2擦洗颗粒的方法的实施方案。
特别地，本发明包括涉及含有铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒和在TiO2生产期间使用这样的基于TiO2的擦洗颗粒的各种方法的实施方案；和涉及含有无机金属粘合剂的未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒和在TiO2生产期间使用这样的基于TiO2的擦洗颗粒的各种方法的实施方案。
现在公开的和/或要求保护的本发明设想的背景。
一般来说，TiO2颗粒通过氯化物或硫酸盐方法生产。在氯化物方法中，四氯化钛(TiCl4)经历气相氧化，以形成作为热的气态悬浮物的一部分的TiO2颗粒。热的TiO2颗粒，与热的气态悬浮物中的其它气态副产品一起，从反应器通到换热器。热的气态悬浮物通过与温度低于热的气态悬浮物的温度的换热器内表面壁接触而冷却。当热的TiO2颗粒冷却时，TiO2颗粒可沉积在换热器或反应器内壁上并形成附着层沉积物。附着层沉积物降低通过换热器内壁的传热效率并因此减少冷却效率。这样的低效率影响形成的TiO2颗粒的品质和下游整理和表面处理步骤的效率。
在试图除去附着层时，将"擦洗剂(scrubs)"例如氯化钠(NaCl)、硅砂、煅烧的TiO2颗粒、烧结的TiO2颗粒加入到流经反应器和换热器的热的TiO2颜料颗粒中。例如，NaCl擦洗剂(例如美国专利3,511,308)增加TiO2浆料的粘度，从而降低整理步骤的生产率。硅砂擦洗剂将污染物引入过程中并也可增加反应器的磨损和过程设备(例如反应器、换热器等)的停机时间。
美国专利号5,266,108公开典型地通过加热TiO2颗粒至最高温度约1000℃而制备的煅烧TiO2擦洗剂。遗憾的是，这样的高温降低大多数已知的TiO2擦洗剂的表面面积并使擦洗剂的尺寸难以控制。煅烧的或烧结的TiO2擦洗剂也具有一个或多个以下缺点。煅烧的或烧结的TiO2擦洗剂污染成品TiO2颜料，因此需要另外的过程。煅烧的或烧结的TiO2擦洗剂难以减少颜料尺寸；且煅烧的或烧结的TiO2擦洗剂可影响TiO2整理过程的分散性和/或有效性。
因此，仍存在对改进的擦洗介质，以及制备和使用这些改进的擦洗介质的方法的需求。
简述
本发明的实施方案通过提供基于TiO2的擦洗颗粒，以及制备和使用这样的基于TiO2的擦洗颗粒的方法，满足这些和其它需求。
因此，本发明的一个方面提供基于TiO2的擦洗颗粒。基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂。
本发明的第二个方面提供基于TiO2的擦洗颗粒。基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重的粘合剂。粘合剂选自铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠和硫酸铝，及它们的组合。
本发明的第三个方面提供基于TiO2的擦洗颗粒。基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重粘合剂，其中基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结的。
本发明的第四个方面提供一种制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法。该方法包括：i)使TiO2颗粒与铝酸钠粘合剂合并，以形成包含约0.5%至约20%干重粘合剂的TiO2-粘合剂混合物；ii) 将TiO2-粘合剂混合物制粒；和iii) 干燥颗粒状TiO2-粘合剂混合物，以形成基于TiO2的擦洗颗粒。
本发明的第五个方面提供一种制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法。该方法包括：i)合并TiO2颗粒与粘合剂，以形成包含约0.5%至约20%干重粘合剂的TiO2-粘合剂混合物；ii)将TiO2-粘合剂混合物制粒；和iii) 干燥颗粒状TiO2-粘合剂混合物，以形成基于TiO2的擦洗颗粒。粘合剂选自铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠。
本发明的第六个方面提供一种制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法。该方法包括：i)合并TiO2颗粒与粘合剂，以形成TiO2-粘合剂混合物；ii) 将TiO2-粘合剂混合物制粒；和iii) 干燥颗粒状TiO2-粘合剂混合物，以形成基于TiO2的擦洗颗粒，而不烧结基于TiO2的擦洗颗粒。粘合剂占基于TiO2的擦洗颗粒的约0.5%至约20%干重。
本发明的第七个方面提供使用基于TiO2的擦洗颗粒的方法。该方法包括：
i. 将TiCl4引入反应器的TiO2反应区，以形成TiO2颗粒；
ii. 将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器或换热器，从而产生包含基于TiO2的擦洗颗粒和形成的TiO2颗粒的TiO2产物流；和
iii. 通过换热器冷却TiO2产物流，其中当包含基于TiO2的擦洗颗粒的TiO2产物流通过换热器时，在TiO2产物流中的基于TiO2的擦洗颗粒除去换热器的内表面上的沉积物。基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂。
本发明的第八个方面提供使用基于TiO2的擦洗颗粒的方法。该方法包括：
i. 将TiCl4引入反应器的TiO2反应区，以形成TiO2颗粒；
ii. 将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器或换热器，从而产生包含基于TiO2的擦洗颗粒和形成的TiO2颗粒的TiO2产物流；和
iii. 通过换热器冷却TiO2产物流，其中当包含基于TiO2的擦洗颗粒的TiO2产物流通过换热器时，在TiO2产物流中的基于TiO2的擦洗颗粒除去换热器内表面上的沉积物。基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状TiO2颗粒和约0.5%至约20%干重的粘合剂。粘合剂选自铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠和硫酸铝，及它们的组合。
本发明的第九个方面提供制备TiO2颗粒的方法。该方法包括：
i. 将TiCl4引入反应器的TiO2反应区，以形成TiO2颗粒；
ii. 将未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器或换热器中，从而产生包含基于TiO2的擦洗颗粒和形成的TiO2颗粒的TiO2产物流；和
iii. 通过换热器冷却TiO2产物流，其中当包含基于TiO2的擦洗颗粒的TiO2产物流通过换热器时，在TiO2产物流中的基于TiO2的擦洗颗粒除去换热器的内表面上的沉积物。未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状的和约0.5%至约20%干重的粘合剂。
附图简述
图1是制备基于TiO2的擦洗颗粒的常规方法的流程图；
图2是根据本发明的实施方案制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法的流程图；
图3是根据本发明的实施方案使用基于TiO2的擦洗颗粒的方法的流程图；和
图4对比了比较性实施例煅烧的TiO2擦洗剂A和B以及根据本发明的实施方案的含有NaCl粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度；
图5对比相同的比较性实施例煅烧的TiO2擦洗剂A和B与根据本发明的实施方案，无再循环的含有铝酸钠作为粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度；
图6对比相同的比较性实施例煅烧的TiO2擦洗剂A和B与根据本发明的实施方案，具有多次再循环的含有铝酸钠作为粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度；
图7对比根据本发明实施方案，分别在13.8巴表压、34.5巴表压和69巴表压辊压力下压制的含有铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度；
图8对比在13.8巴表压下压制并在各个温度条件下干燥的根据本发明实施方案的含有铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度；
图9对比在34.5巴表压下压制并在各个温度条件下干燥的根据本发明实施方案的含有铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度；
图10对比在69巴表压下压制，在各个温度条件下干燥的根据本发明实施方案的含有铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度；
图11是相同的比较性实施例煅烧的TiO2擦洗剂A和B对比没有压力辊压和于100℃干燥过夜的根据本发明实施方案的含有硅酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度的方块图比较；和
图12是相同的比较性实施例煅烧的TiO2擦洗剂A和B对比没有压力辊压和于100℃干燥过夜的根据本发明实施方案的含有铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度的方块图比较。
详细描述
在以下描述中，应理解术语例如"顶部"、"底部"、"向外"、"向内"等是方便的措辞而不应视为是限制性术语。现在将详细地参照在附图和实施例中说明的本发明的示例性实施方案。总的来说，参照附图应该理解为这些说明用于描述本发明的具体实施方案并不旨在将本发明限制于此。
但凡称本发明的具体实施方案包含一组中的至少一个要素及其组合，或由一组中的至少一个要素及其组合组成时，应理解该实施方案可包含该组的任何要素(单独或与该组的任何其它要素组合)或由此组成。此外，当任何变量在任何组分或在式中出现一次以上时，其在每次出现时的定义独立于其在别的每次出现时的定义。此外，取代物和/或变量的组合是允许的，只要这样的组合产生稳定的化合物。
定义
术语煅烧指是指将固体加热到高温，但低于固体的垂熔或熔点温度。煅烧可导致热转变、固体相变，和/或挥发性部分从固体中的去除。去除的挥发性部分与固体结合，并排除表面挥发物，例如表面水或表面湿气。产品的化学组成通常不同于反应物的化学组成。煅烧的一个实例包括石灰石通过以下反应的热分解：
CaCO3 (固体) + 热量→ CaO (固体) + CO2 (气体)
术语烧结指"粘结在一起"和在接近固体熔点的温度下固体颗粒之间接触面积的增长。将固体加热至其垂熔温度(或共晶点温度，如果固体含有多于一种化合物物类)。在这种加热方法中，颗粒之间的空隙逐渐闭合并通常发生致密化。固体颗粒由于部分熔融而粘在一起，并形成固体多孔团快。化学反应未发生，且产品的化学组成基本上与反应物相同。烧结的实例包括在文献中公开的共晶相图。
自由流动的固体指能不借助于流动增强器而流出容器或槽的固体，所述流动增强器例如槽振动器、槽插入件或槽壁上的特殊的流动-增强衬里。自由流动的固体也指来自槽的物料流，倾向于牢固地附着在槽表面的粘性固体和干燥粉末导致物料流控制不佳。然而，采用不粘附于壁的粒状固体，流量是一致的、受控的，因此称为自由流动。
基于TiO2的擦洗颗粒
实施方案1
本发明的实施方案包括基于TiO2的擦洗颗粒。基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂。在另一个实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒还包括一或多种无机盐。无机金属盐的非限制性实例包括铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠、硫酸铝，单独或者其两种或更多种的组合。
在一具体实施方案中，在制备这样的成品TiO2颜料的过程期间，基于TiO2的擦洗颗粒可分散在成品TiO2颜料中。在另一个实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒是自由流动的。自由流动的基于TiO2的擦洗颗粒的优点包括容易将基于TiO2的擦洗颗粒引入某位置或地点如反应器或换热器。
在一实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结的。在另一个实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒为未煅烧的。一个实施方案包括具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸的基于TiO2的擦洗颗粒。一个实施方案包括具有约800至约1800 kg/m3的松密度的基于TiO2的擦洗颗粒。
应该意识到，本发明的实施方案包括对平均尺寸、尺寸分布和硬度预定和预选的选择，以提供适合于特定过程和方法的足够的擦洗作用。本发明的实施方案包括不同的非限制性参数例如干燥条件、粘合剂类型、粘合剂的量、压力辊的类型和施加压力的量，单独和/或其两种或更多种的组合，如下讨论。
实施方案2
在本发明的实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒包含颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重的粘合剂。粘合剂包括一或多种无机盐例如但不限于铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠和硫酸铝，单独或其两种或更多种的组合。在一具体实施方案中，粘合剂包括铝酸钠。在一具体实施方案中，无机金属盐基本上包括铝酸钠。类似于如上所述，在一具体实施方案中，在制备这样的成品TiO2颜料的过程期间，基于TiO2的擦洗颗粒可分散在成品TiO2颜料中。在另一个实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒是自由流动的。
在一实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结的。一个实施方案包括具有约1mm至约25 mm平均尺寸的基于TiO2的擦洗颗粒。一个实施方案包括具有约800至约1800 kg/m3松密度的基于TiO2的擦洗颗粒。
实施方案3
基于TiO2的擦洗颗粒的一个实施方案包括颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重的粘合剂且其中基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结的。在一实施方案中，粘合剂包括铝酸钠。在另一个实施方案中，粘合剂包括一或多种无机盐例如但不限于铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠和硫酸铝，单独或其两种或更多种的组合。在一具体实施方案中，粘合剂基本包括铝酸钠。在一具体实施方案中，粘合剂包括大于90%重量的铝酸钠，以基于TiO2的擦洗颗粒中的粘合剂总重量为基础。
类似于如上所述，在一具体实施方案中，在制备这样的成品TiO2颜料的过程期间，基于TiO2的擦洗颗粒可分散在成品TiO2颜料中。在另一个实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒是自由流动的。一个实施方案包括具有约1 mm至约25 mm平均尺寸的基于TiO2的擦洗颗粒。一个实施方案包括具有约800至约1800 kg/m3松密度的基于TiO2的擦洗颗粒。
制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法
本发明的实施方案提供如上所述的制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法。为了说明而非限制，将制备基于TiO2的擦洗颗粒的一个实施方案与如在图1描述的常规方法比较。一种制备基于TiO2的擦洗颗粒的常规方法包括步骤110，合并TiO2颗粒与粘合剂，以形成TiO2-粘合剂混合物。粘合剂不包含如在图1中所示的铝酸钠。步骤120是压实，和/或制粒和干燥TiO2-粘合剂混合物。步骤130是烧结或煅烧TiO2-粘合剂混合物。在一些常规方法中，TiO2-粘合剂混合物经单独烧结或煅烧，或经烧结和煅烧二者。
与常规图l形成对比，图2描述本发明制备基于TiO2的擦洗颗粒的实施方案。图2是制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法实施方案的流程图；且该方法不受步骤的次序或频率的限制，除非特别地注明。
所述方法包括合并TiO2颗粒与粘合剂，以形成包含约0.5%至约20%干重粘合剂的TiO2-粘合剂混合物的步骤210。
所述方法不受TiO2颗粒的形状、尺寸和种类限制。用于制备基于TiO2的擦洗颗粒的TiO2颗粒的非限制性实例包括金红石、锐钛矿和板钛矿，单独或其两种或更多种的组合。在一实施方案中，TiO2颗粒包括金红石相或锐钛矿相，单度或其两种或更多种的组合。此外，用于制备基于TiO2的擦洗颗粒的TiO2颗粒可从单独或者组合的氯化物或硫酸盐工艺过程中生产。
在一实施方案中，TiO2颗粒是平均尺寸大于0.20微米的颜料尺寸的颗粒。此外，这样的TiO2颜料颗粒可以采用单独或组合的成品或中间产物的形式。
粘合剂的非限制性实施方案包括如上所述的。一个制备基于TiO2的擦洗颗粒的具体实施方案包括提供作为粘合剂的铝酸钠(NaAlO2)。使用铝酸钠粘合剂可具有以下意外优点：基于TiO2的擦洗颗粒分散于TiO2浆料中并使下游工艺过程中的污染最小化。
在一实施方案中，使TiO2颜料颗粒与铝酸钠粘合剂和水预混合，以使粘合剂包含TiO2-铝酸钠粘合剂混合物的约0.5%至约5% 干重NaAlO2，而水分含量是约4%-8%。近似的混合设备例如针形搅拌器或湍流增强器可用于混合TiO2和粘合剂以制备TiO2-粘合剂混合物。应该意识到本发明的实施方案包括引入和调节粘合剂的类型和量，以达到所需强度。
还应该意识到，本发明的实施方案包括引入多种彼此不同的粘合剂。此外，多种粘合剂可独立地具有彼此不同的各种特性。
任选地，步骤220包括在压力下压实TiO2-粘合剂混合物，以使TiO2-粘合剂混合物形成为压实的团块。为了说明而非限制，可使TiO2-粘合剂混合物通过压实设备例如市场上可获得的标准压实机或压力辊。
本发明的实施方案不受TiO2-粘合剂混合物如何压实所限制或压实的团块的形式、尺寸或形状所限制。压实的团块可通过任何合适的方法形成。一个实施方案包括使TiO2-粘合剂混合物经受足够的压力来压实。TiO2-粘合剂混合物可通过任何合适的设备的压力来压实，例如但不限于压力辊和压机。一个特定的实施方案包括反向旋转的压力辊。如果需要，压力辊可在辊的表面上具有凹陷以促进压实。压实团块的形式的非限制性实例包括棒、杏仁状物、砖状物、块状物等，单独或两种或更多种形式的组合。此外，每种压实的团块的性质也独立于其它压实的团块。例如，压实的团块的尺寸或形状可具有不同大小的深度、宽度、长度，而且可随着实施方案与实施方案的不同而独立地变化。
压实的团块可原样使用，如果压实团块的颗粒尺寸是所需要的。如果压实的TiO2粘合剂团块的尺寸太大，任选地，步骤230包括将压实的TiO2粘合剂团块破碎成TiO2粘合剂颗粒。
压实的TiO2粘合剂团块可通过薄片轧碎机或类似的设备破碎成更小的尺寸，以形成TiO2粘合剂颗粒。在一实施方案中，压实的团块被破碎成具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸的TiO2-粘合剂颗粒。应该意识到，该方法包括在需要时重复将TiO2-粘合剂混合物压实成压实的团块的步骤220和将压实的TiO2破碎成TiO2-粘合剂颗粒的步骤230。
步骤240最好包括筛选TiO2-粘合剂颗粒。TiO2粘合剂-颗粒可基于一个或多个所需规格例如尺寸规格进行筛选和再加工。例如，可按约1 mm至约25 mm的平均尺寸选择TiO2-粘合剂颗粒。步骤242任选地包括再循环TiO2粘合剂颗粒。可使太大的TiO2颗粒例如尺寸约＞25 mm通过研磨设备，而过小的颗粒例如约< 1 mm可被再循环到压实单元以再次压实成压紧的团块。筛选后，将所需尺寸范围为约1 mm至约25 mm 的TiO2-粘合剂颗粒收集并传送，以成为基于TiO2的擦洗颗粒的部分。
步骤260包括干燥TiO2粘合剂颗粒至低于1%的含水量，以形成基于TiO2的擦洗颗粒。在一具体实施方案中，步骤260包括将已按所需规格例如尺寸筛选的TiO2粘合剂颗粒干燥至低于1%含水量，以形成基于TiO2的擦洗颗粒。可使用任何合适的干燥单元干燥TiO2粘合剂颗粒且本发明不受如何干燥TiO2粘合剂颗粒所限制。在一实施方案中，干燥TiO2粘合剂颗粒以达到< 1 %水分，从而改进TiO2颗粒的强度。例如TiO2-粘合剂混合物可通过在约90℃至约700℃的温度下加热来干燥。在一实施方案中，干燥温度可为例如但不限于约90℃至约200℃。此外，温度可以在范围或数值中变化和/或选择以实现所需强度。
制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法任选地包括引入至少一些成核剂源至TiO2-粘合剂混合物的步骤250，随后是将TiO2-粘合剂混合物干燥为基于TiO2的擦洗颗粒的步骤260。一个实施方案包括引入来自周期表1A金属的成核剂，单独或其两种或更多种的组合。1A族金属的实例包括铯的盐和卤化物，单独或其两种或更多种的组合。该方法不受步骤的连续顺序或频率的限制，除非明确地如图2中所示。一个实施方案包括引入成核剂的步骤250，同时进行步骤210或220。另一个实施方案包括在压实TiO2-粘合剂混合物的步骤220之前或之后，进行引入成核剂的步骤260。一个实施方案包括在压实TiO2-粘合剂混合物的步骤220之前，进行引入成核剂的步骤250。还应该意识到，本发明的实施方案包括引入多种彼此不同的成核剂。此外，多种成核剂可独立地具有各种特性。一个具体实施方案包括在干燥步骤260同时或顺序之前引入多种成核剂。
实施方案1
如在图2中所示，制备基于TiO2的擦洗颗粒的一个具体实施方案包括：i) 合并TiO2颗粒与铝酸钠粘合剂，以形成包含约0.5%至约20%干重粘合剂的TiO2-粘合剂混合物；ii)将TiO2-粘合剂混合物制粒；和iii) 干燥颗粒状TiO2-粘合剂混合物，以形成基于TiO2的擦洗颗粒。
实施方案2
如在图2中所示，另一个制备基于TiO2的擦洗颗粒的具体实施方案包括：i) 合并TiO2颗粒与粘合剂，以形成包含约0.5%至约20%干重粘合剂的TiO2-粘合剂混合物；ii) 将TiO2-粘合剂混合物制粒；和iii) 干燥颗粒状TiO2-粘合剂混合物，以形成基于TiO2的擦洗颗粒。粘合剂选自铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠。
实施方案3
与如在图1中所示常规方法形成对比，本发明的实施方案包括制备基于TiO2的擦洗颗粒，而不烧结或煅烧基于TiO2的擦洗颗粒。一个具体实施方案包括：i) 合并TiO2颗粒与粘合剂，以形成TiO2-粘合剂混合物；ii) 将TiO2-粘合剂混合物制粒；和iii) 干燥颗粒状TiO2-粘合剂混合物，以形成基于TiO2的擦洗颗粒，而不烧结基于TiO2的擦洗颗粒，如在图2中所示。粘合剂包括约0.5%至约20%干重的基于TiO2的擦洗颗粒。
类似于上述基于TiO2的擦洗颗粒的实施方案，在一实施方案中，所形成的未烧结TiO2擦洗颗粒的松密度为约800至约1800 kg/m3。在一具体实施方案中，在制备成品TiO2颜料的过程中，未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒可分散在TiO2浆料中。在另一个实施方案中，在制备这样的成品TiO2颜料的过程期间，使未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒与成品TiO2颜料混合。在另一个实施方案中，未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒是自由流动的。
使用基于TiO2的擦洗颗粒的方法
本发明的实施方案也包括使用上述的基于TiO2的擦洗颗粒，例如除去附着的沉积物并制备成品TiO2颜料的方法。图3是使用一种或多种上述的基于TiO2的擦洗颗粒除去附着的沉积物和制备成品TiO2颜料的方法实施方案的流程图。步骤310包括将TiCl4引入反应器的TiO2反应区，以形成TiO2颗粒。本领域普通技术人员应理解，TiCl4在反应器的反应区中被氧化形成TiO2颗粒。步骤320包括将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器或换热器，产生包含基于TiO2的擦洗颗粒和形成的TiO2颗粒的TiO2产物流。
该方法不受步骤的次序或频率的限制，除非特别地注明。如在图3中所示，所述方法不受步骤310和320的连续次序或频率所限制。该方法的实施方案包括同时地引入TiCl4和基于TiO2的擦洗颗粒至反应器中。另一个实施方案包括顺序地引入TiCl4和基于TiO2的擦洗颗粒至反应器中。
本发明的实施方案包括在步骤310将TiCl4引入TiO2反应区之前、期间或之后，进行将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器的步骤320。在一具体实施方案中，在引入TiCl4至TiO2反应区之前或之后，将多种彼此不同的基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器中。
在一个顺序实施方案中，所述方法包括在步骤310引入TiCl4至TiO2反应区之前，进行将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器的步骤320。另一个实施方案包括在步骤310引入TiCl4至TiO2反应区期间，进行将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器的步骤320。另一个实施方案包括在步骤310引入TiCl4至TiO2反应区之后，进行将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器的步骤320。
一个实施方案包括引入具有约0.5%至约20%干重粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒；且粘合剂包括铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠和硫酸铝，单独或其两种或更多种的组合。在一具体实施方案中，所述方法包括引入具有约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒。
应该意识到，本发明的实施方案包括以下方法：通过引入上述基于TiO2的擦洗颗粒至一个或多个位置例如反应器和/或换热器的实施方案，除去附着的沉积物。
在一实施方案中，将多种彼此不同的基于TiO2的擦洗颗粒引入到反应器或换热器中。此外，多种基于TiO2的擦洗颗粒可具有各种特性。
实施方案1
一个实施方案包括引入未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒至反应器中。在一实施方案中，未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒具有约0.5%至约20%干重的粘合剂；且所述粘合剂包括一个或多个铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠和硫酸铝，单独或其两种或更多种的组合。在一具体实施方案中，未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒具有约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂。
在本发明的实施方案中，引入的未烧结的TiO2擦洗颗粒具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸。应该意识到本发明的实施方案包括对尺寸、分布和硬度的预定和预选的选择，以提供适合于特定工艺过程和方法的足够的擦洗作用。本发明的实施方案包括不同的非限制性参数，例如干燥条件、粘合剂、粘合剂的量、压力辊的类型和施加压力的量，单独和/或其两种或更多种的组合，如下讨论。
在一个实施方案中，引入反应器或换热器中的未烧结的基于TiO2的擦洗颗粒的松密度为约800至约1800 kg/m3。在一具体实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒通常为自由流动的，以使这些基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器和/或换热器变得简化。
实施方案2
在本发明的实施方案中，引入的基于TiO2的擦洗颗粒包括颗粒状TiO2和约0.5%至约20%干重粘合剂。粘合剂包括一或多种无机盐，例如但不限于铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠和硫酸铝，单独或其两种或更多种的组合。在一具体实施方案中，粘合剂包括铝酸钠。
类似于如上所述，在一实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结的。在另一个实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒还包括一或多种无机盐。无机金属盐的实例包括铝酸钠、硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠、硫酸铝，单独或其两种或更多种的组合。
在本发明的实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸。在一个实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒的松密度为约800至约1800 kg/m3。基于TiO2的擦洗颗粒通常是但不限于自由流动的，其促进将基于TiO2的擦洗颗粒进料到过程设备例如反应器和换热器中。
步骤330包括通过换热器冷却TiO2产物流。当包含基于TiO2的擦洗颗粒的TiO2产物流通过换热器时，在TiO2产物流中的基于TiO2的擦洗颗粒从换热器的内壁除去沉积物。基于TiO2的擦洗颗粒除去设备例如反应器和换热器中的沉积物或残留物，所述反应器和换热器用于通过如本文所述的氯化物工艺生产TiO2颜料颗粒。除了除去沉积物以外，基于TiO2的擦洗颗粒还增加和/或维持经过换热器内壁的传热效率。
本发明的实施方案包括根据特定加工条件、程序、功能限制等，调整和改变引入(步骤320)的基于TiO2的擦洗颗粒的量，以除去附着层沉积物，这处于给定领域普通技术人员的范围和技能之内。一个实施方案包括引入基于TiO2的擦洗颗粒与所选特性的一个或多个组合，以提供预定的擦洗效率。此外，具有所选特性的引入的基于TiO2的擦洗颗粒可改变或变化以响应预定的擦洗效率的变化。一个实施方案包括增加或减少引入的基于TiO2的擦洗颗粒的量以响应擦洗效率的一个或多个改变，单独或其组合。例如，一个实施方案包括当换热器或反应器内壁上积聚的附着沉积物减少时，减少引入的基于TiO2的擦洗颗粒的量，或反之亦然。引入的擦洗颗粒的量也可根据下游设备的温度限制(即控制擦洗剂进料速率的过滤器入口温度)进行调节。
在一实施方案中，以基于反应器中总TiO2颗粒生产率的约0.5至约20重量%，将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器和/或换热器中。在另一个实施方案中，以基于反应器中总TiO2颗粒生产率的约1至约10重量%，引入基于TiO2的擦洗颗粒，以除去积聚的附着层并由此改进传热效率。在另一个实施方案中，以基于反应器中总TiO2颗粒生产率的约1至约5重量%，将TiO2擦洗颗粒引入。在一实施方案中，将基于TiO2的擦洗颗粒以一定量引入，使得排出换热器的反应物质将处于与下游过程设备例如旋风分离器、过滤器和螺旋输送机相容的温度下。
此外，本发明的实施方案任选地包括引入成核剂的步骤350，所述成核剂例如来自周期表的1A金属，单独或其两种或更多种的组合。成核剂的非限制性实例包括铯的盐和卤化物，单独或其两种或更多种的组合。所述方法不受步骤的次序或频率的限制，除非特别地注明。如在图3中所示，所述方法不受步骤350的连续次序或频率所限制。
任选地，实施方案包括在步骤320将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器之前、期间或之后，进行引入成核剂的步骤350。该方法的一个实施方案包括同时进行步骤350引入成核剂和步骤320将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器中。该方法的一个实施方案顺序地包括引入成核剂的步骤350和将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器的步骤320。
一个顺序实施方案包括在步骤320将基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器之前，进行引入成核剂的步骤350。另一个顺序实施方案包括在步骤320将基于TiO2的擦洗颗粒引入TiO2反应区之后，进行引入成核剂的步骤350。应该意识到该方法包括按需同时或顺序地重复步骤350。
一个实施方案包括引入来自周期表的1A金属的成核剂，单独或其两种或更多种的组合。1A族金属的实例包括铯的盐和卤化物。铯的盐和卤化物可控制或减少TiO2成品的颗粒尺寸分布。应该意识到，也可使用一种或多种1A族金属成核剂，代替KCl或作为与KCl的混合物用作成核剂。
步骤340任选地包括在通过换热器之后从TiO2产物流回收冷却的TiO2颗粒和基于TiO2的擦洗颗粒。回收的冷却TiO2颗粒和基于TiO2的擦洗颗粒可例如通过从气体分离固体TiO2颗粒的袋式滤器回收。本发明的实施方案也包括各种整理过程，以使回收的TiO2颗粒和基于TiO2的擦洗颗粒形成为成品TiO2颜料。
一种整理方法包括通过干燥整理方法使一些回收的TiO2颗粒和基于TiO2的擦洗颗粒形成为成品TiO2颜料的步骤360。
另一种整理方法包括将一些回收的TiO2颗粒和基于TiO2的擦洗颗粒引入浆料罐中，以通过湿整理方法形成成品TiO2颜料的步骤370。使用基于TiO2的擦洗颗粒的意外优点包括以下的一个或多个。在一实施方案中，基于TiO2的擦洗颗粒可分散在含水浆料中并分散于TiO2颗粒中，使得需要除去基于TiO2的擦洗颗粒。TiO2擦洗颗粒能够分散于含水浆料中，而不引入外来污染物或太大的TiO2。基于TiO2的擦洗颗粒也可散布在成品TiO2颜料中。因此，实施方案包括带有散布的基于TiO2的擦洗颗粒的成品TiO2颜料。
此外，基于TiO2的擦洗颗粒可散布在成品TiO2颜料内而不影响成品TiO2颜料的品质。当基于TiO2的擦洗颗粒没有显著降低或改变成品TiO2颜料的物理或化学功能时，基于TiO2的擦洗颗粒具有不需要从成品TiO2颜料分离，不需要再循环，和不需要进一步加工的意外优点。本发明的实施方案包括不从成品TiO2颜料分离基于TiO2的擦洗颗粒，且成品TiO2颜料可以与作为其组分的基于TiO2的擦洗颗粒一起销售和/或使用。
此外，申请人也已意外地发现，NaCl或硅砂擦洗剂可以用本发明的基于TiO2的擦洗颗粒的一个或多个实施方案减少或替代。NaCl擦洗剂增加TiO2浆料的粘度，从而降低整理步骤的生产率。硅砂擦洗剂将污染物引入过程中并且也可能增加反应器的磨损和过程设备例如反应器和换热器的停机时间。一个实施方案包括基本上不含NaCl的基于TiO2的擦洗颗粒。一个实施方案包括基本上不含硅砂的基于TiO2的擦洗颗粒。意外的优点包括整理步骤改进的生产率和过程设备(反应器、换热器等)增加的运行寿命。
本发明的基于TiO2的擦洗颗粒的实施方案的另一个意外优点包括最大限度地减少TiO2颗粒的痕量金属吸收。
基于TiO2的擦洗颗粒的实施方案没有如常规硅砂或在图1中所示的烧结的TiO2那么硬，烧结的TiO2往往磨损过程设备例如反应器和换热器的壁并导致影响成品TiO2产品品质的金属吸收。
实施例
以下实施例说明本发明的实施方案的特征，并不旨在将本发明限制于此。
实验结果和分析
混合TiO2颜料颗粒和粘合剂，以形成TiO2-粘合剂混合物；和将TiO2-粘合剂混合物压实，以形成所研究的各种类型的基于TiO2的擦洗颗粒。
对两种压实方法进行了实验室研究，使用得自Fitzpatrick公司的L-83压实机的压力辊压实和使用得自VMA-Getzmann的实验室级DISPERMAT®压实。选择用于研究的粘合剂例如铝酸钠(NaAlO2)、硅酸钠(Na2SiO3)和氯化钠(NaCl)。压碎强度测试用于定性比较根据本发明实施方案的基于TiO2的擦洗颗粒与煅烧的TiO2擦洗剂的比较性实施例A和B。
煅烧的TiO2擦洗剂比较性实施例A和B是含有不同添加剂并在970℃-1020℃的煅烧温度的煅烧硫酸盐TiO2擦洗剂材料。这样的煅烧TiO2擦洗剂材料通过硫酸盐TiO2制备方法制备。用L-83压实机的压力压实显示，根据本发明实施方案的基于TiO2的擦洗颗粒表现出与比较性实施例A和B的煅烧TiO2擦洗剂相比类似或更高的强度。实验室研究证实，上述根据本发明实施方案的基于TiO2的擦洗颗粒的特性和品质可受以下影响：例如，粘合剂的选择、粘合剂粘度、辊压力、在压力辊压之前的粘合剂和颜料的预混合、初始含水量、干燥温度、细粉的再循环，单独或其组合。
压力压实
压力压实使用中试级压力辊(得自Fitzpatrick公司的L-83压实机)进行。在测试程序中，将适当量的粘合剂和TiO2颗粒预混合，以形成根据上述本发明实施方案的TiO2-粘合剂混合物。将TiO2-粘合剂混合物置于辊磨机上约45分钟，实现粘合剂和TiO2颜料的均匀混合。然后通过压力辊以69巴表压的辊压力和5 rpm转辊速度压实TiO2-粘合剂混合物，以形成压实的团块。然后在实验室烘箱中于100 C将压实的团块干燥过夜。将压实的团块干燥至使其含有<1%的水分。然后将干燥的压实团块过筛并选择大于3 mm的团块用于压碎强度分析。选择3mm和3mm以上的压实团块，以使压碎强度分析的定性比较可用Cristal A和Cristal B煅烧擦洗剂进行。来自筛选实验的结果在下文讨论。
氯化钠作为粘合剂
图4显示分别用0.5%和5% NaCl粘合剂形成的压实团块与比较性实施例A和B煅烧TiO2擦洗剂比较的压碎强度值。随着粘合剂浓度从0.5%增加至5%，观察到压实团块的强度增加。然而，在两种情况下的平均压碎强度低于比较性实施例A煅烧TiO2擦洗剂的压碎强度。
铝酸钠作为粘合剂
图5显示分别用1%和2%铝酸钠("SA")粘合剂形成的压实团块与比较性实施例A和B煅烧TiO2擦洗剂比较的压碎强度值。同样，随着粘合剂浓度的增加，观察到压实团块的强度增加。
预混合的影响
粘合剂和TiO2颜料颗粒使用混合器DISPERMATTM分批预混合。在混合期间，加入水以达到约7%的初始水分含量。用2.5%铝酸钠作为粘合剂，压实团块的平均压碎强度为如在图6中所示的比较性A煅烧TiO2擦洗剂的约3倍。本文和在图中所用的术语"压实物"指通过压力辊压产生的团块。将团块破碎成所需规格的颗粒。图5和6的比较显示在压力辊压之前通过预混合铝酸钠("SA")粘合剂和TiO2颜料形成的压实团块的压碎强度显著增加。
辊压和再循环的影响
研究辊压力和再循环细粉对形成的团块品质的影响。预混合2.5%铝酸钠粘合剂(基于先前具有更高压碎强度的结果)和TiO2颜料颗粒，达到约7%的初始水分含量。研究13.8巴表压、34.5巴表压，和69巴表压的辊压力和小于3.3 mm的细粉或团块的再循环的影响。
图7显示压力辊压和再循环显著影响形成的团块的品质。在13.8巴表压辊压力下形成的团块的平均压碎强度高于69巴表压的辊压力下具有或没有再循环的压碎强度。然而，对于34.5巴表压辊压力的压碎强度稍高于在13.8巴表压获得的那些值。
干燥温度的作用
也研究了干燥温度对上述根据本发明实施方案的压实团块的品质和强度的影响。将从压力辊排放的压实团块于100℃ (过夜)、300℃ (1小时)、500℃ (1小时)和700℃ (1小时)干燥。TiO2-粘合剂混合物包含与TiO2颜料预混合的2.5%铝酸钠粘合剂，伴有约7%的初始水分含量。通过压力辊将TiO2-粘合剂混合物压实成团块并分别在100℃ (过夜)、300℃(1小时)、500℃ (1小时)和700℃ (1小时)干燥。
图8-10压碎数据显示，独立于压实辊压力，干燥温度的增加提高了压实团块的压碎强度。
使用实验室级混合器的制粒研究
在这些研究中，合并TiO2喷雾干燥机排放颜料颗粒、粘合剂和水。使用配备有50mm高剪切叶轮的混合器DISPERMATTM用于混合。
在试验程序中，将一定量的粘合剂和TiO2颜料置于混合器中并以约300 rpm的速度混合。在混合期间，加入水以获得约6%至8%的初始水分含量。继续混合约10-15分钟或直至观察到TiO2-粘合剂混合物粘附于混合器。然后将形成的TiO2-粘合剂颗粒在烘箱中于100℃干燥过夜。然后将干燥的基于TiO2的擦洗颗粒筛分成不同的质量部分。取尺寸大于3 mm的基于TiO2的擦洗颗粒并分析压碎强度。
硅酸钠作为粘合剂
将TiO2-粘合剂混合物分别与1 %、2%和3%的硅酸钠粘合剂和根据本发明实施方案的TiO2颜料如上所述混合。图11显示分别含有1 %、2%和3%硅酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度值与比较性实施例A和B煅烧TiO2擦洗剂对比的比较。
含有1 %和2%硅酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度值类似于比较性实施例A煅烧TiO2擦洗剂，而含有3%硅酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒具有与比较性实施例A煅烧TiO2擦洗剂相比更低的平均压碎强度值，但是与比较性实施例B煅烧TiO2擦洗剂相比更高的值。
铝酸钠作为粘合剂
将分别含有1 %、2%和3%铝酸钠粘合剂和TiO2颜料的TiO2-粘合剂混合物如上所述混合。图12比较分别含有1 %、2%和3%铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度值。含有1 %、2%和3%铝酸钠粘合剂的基于TiO2的擦洗颗粒的平均压碎强度值高于比较性实施例A和B煅烧TiO2擦洗剂。
一般来说，对于所有测试的粘合剂，随着粘合剂浓度从约0.5%增加至约3%，颗粒状的基于TiO2的擦洗颗粒的压碎强度增加。当与硅酸钠或氯化钠作为粘合剂比较时，用铝酸钠作为粘合剂形成的基于TiO2的擦洗颗粒具有更高压碎强度值。此外，随着(1)粘合剂浓度从0.5%增加至2.5%，(2) 干燥温度从100℃增加至700℃, (3) 尺寸小于3.0 mm的颗粒或团块再循环，和(4) 初始水分含量从3%增加至7%，含铝酸钠的颗粒状的基于TiO2的擦洗颗粒显示压碎强度增加。
中试级研究
中试级研究在卖方的设备进行，以确认上述的实验室结果。
铝酸钠用作中试研究的粘合剂。根据上述本发明的实施方案，用2.5%和4%铝酸钠的粘合剂含量进行两个实验。关于在步骤210图2中，使用混合器TurbulizerTM (型号TCJS-8)，使铝酸钠粘合剂与TiO2喷雾干燥器排放物混合，以形成TiO2-粘合剂混合物。关于在步骤220中，使用中试级MS-75压实系统以454 kg/小时进料速率，压实TiO2-粘合剂混合物。
关于在步骤230中，使压实的团块通过薄片轧碎机破碎成颗粒；Sweco 60"筛和FrewittTM成粒机产生所需尺寸(例如，3.36mm x 1mm或2mm x 1mm)的TiO2粘合剂颗粒。关于在步骤240中筛选，使小于1mm的TiO2粘合剂颗粒再循环至进料斗，而将大于3.36mm或2mm的颗粒再循环至成粒机。收集满足以上说明的规格的基于TiO2的粘合剂颗粒并如在步骤260中干燥至低于1%水分，以形成基于TiO2的擦洗颗粒。使基于TiO2的粘合剂颗粒通过1m2流化床干燥器干燥。使用一种如下所述的研磨方法测试产生的基于TiO2的粘合剂颗粒的强度。
磨损测试方法：
使用磨损试验比较根据本发明的实施方案的基于TiO2的粘合剂颗粒与比较性煅烧TiO2擦洗剂实例A和B。
通过用配置有与所需产品相同尺寸或稍细的筛网的Ro-Tap®振动筛来筛选基于TiO2的擦洗颗粒进行磨损试验，通常经5分钟。丢弃所有的细粉(小于20目)。将大于20目的50克产品放在带有(50) 3/8"钢珠(171.18g)的20m目筛上。在不敲击下运行Ro-Tap®振动筛5分钟。由于钢珠的研磨而在盘中发现的细粉(<20目)的百分比为磨损数。较低的数值表示较硬的颗粒。
TiO2粘合剂颗粒(未干燥)和基于TiO2的擦洗颗粒(干燥的TiO2粘合剂颗粒)于165℃的平均磨损数值分别是20%和1.5%，说明对干燥形成较硬颗粒的需求。比较性实施例A煅烧TiO2擦洗剂的平均磨损值是6.7%，与通过本发明的实施方案获得的1.5%相比；因此，本发明方法的实施方案与比较性实施例A煅烧TiO2擦洗剂相比，形成更硬的颗粒。当粘合剂含量从2.5%增加至4%时，磨损数没有显著的改变(在下表1中见到的1.3%对比1.5%)，从而证实上述实验室结果。从0.5%增加至2.5%的粘合剂含量形成较硬的基于TiO2的擦洗颗粒；但是，当粘合剂含量增加到2.5%以上时，未观察到显著的影响。此外，在4%粘合剂含量下，观察到与压实进料斗中的结块有关的加工问题。流化床干燥器的干燥温度从约121℃至约165℃变化。
表1：使用压实机的中试研究结果
测试编号 1 2
TiO2进料速率(lb/hr) 1,000 1,000
铝酸钠* 2.50% 4.00%
MS75辊外观 棒型 棒型
MS75辊(psi) 500 500
MS75辊(rpm) 3.5 3.5
MS75螺杆类型 直型 直型
螺杆转速(rpm) 118 100
新鲜产物磨损 29.20% 26.80%
固化产品磨损 1.30% 1.50%
实验室整理方法评价使用通过如上所述的MS75TM压实系统生产的基于TiO2的擦洗颗粒进行。如在图3中所述，将基于TiO2的粘合剂颗粒引入氧化剂(Oxidizer) TiO2浆料并如通常进行的经砂磨、处理、干燥和研磨工艺加工，产生商业上可接受的成品TiO2产品例如成品TiO2颜料。评价基于TiO2的擦洗颗粒对成品TiO2颜料在涂料应用中的性能的影响。表2是在实验室制备的性能原型样品的实验室研究结果；在中试设备使用290℃空气且TiO2=0.227 kg/min微粉化。
意外结果显示，当与不含基于TiO2的擦洗颗粒的成品产品TiONA® 595比较时，含一些基于TiO2的擦洗颗粒的成品TiO2颜料是基本上相同的。用与5%基于TiO2的擦洗颗粒混合的TiONA® 595氧化剂基体进行的表2中的实验室整理工艺兼容性研究显示，当与没有基于TiO2的擦洗颗粒的TiONA® 595比较时，形成的成品TiO2颜料的品质没有差别。这样的结果指示，基于TiO2的粘合剂颗粒不需要从成品TiO2颜料中除去。此外，结果说明，使用铝酸钠粘合剂似乎未引入污染和/或将不期望的性质赋予成品TiO2颜料。
表2：实验室研究 - 基于TiO2的擦洗颗粒对产品性能的影响
本文引用的专利、公开的专利申请、参考文献和论文各自通过引用以其全文明确地结合到本文中。
对本领域技术人员显而易见的将是，在不背离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明的方法和系统进行各种修改和变化。因此，旨在使本发明公开的和/或要求保护的发明设想包括在所附权利要求及其等价物的范围内的修改和变化。
虽然本发明公开的和/或要求保护的发明设想已经结合仅有限数目的方面进行了详细描述，应该理解本发明公开的和/或要求保护的发明设想并不限制于这些公开的方面。更确切地说，本发明公开的和/或要求保护的发明设想可被修改以结合至今尚未描述、但与权利要求范围一致的任何数目的变化、改变、取代或等价排列。此外，虽然已描述本发明公开的和/或要求保护的发明设想的各种实施方案，但应该理解本发明公开的和/或要求保护的发明设想的各个方面可包括仅一些些所述的实施方案。因此，本发明公开的和/或要求保护的发明设想不应视为受前文描述限制，而是仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (19)

1.基于TiO2的擦洗颗粒，其包含：
i. 颜料TiO2；
ii. 占所述基于TiO2的擦洗颗粒约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂；
其中所述基于TiO2的擦洗颗粒具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸并且其中所述基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结、未煅烧的。
2.权利要求1的基于TiO2的擦洗颗粒，其中在制备成品TiO2颜料的过程中，所述基于TiO2的擦洗颗粒分散在TiO2浆料中。
3.权利要求1的基于TiO2的擦洗颗粒，其还包含无机金属盐，所述金属盐选自硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠、硫酸铝，及它们的组合。
4.一种制备基于TiO2的擦洗颗粒的方法，其包括：
i. 使颜料TiO2颗粒与铝酸钠粘合剂合并，以形成包含约0.5%至约20%干重粘合剂的TiO2-粘合剂混合物；
ii. 将TiO2-粘合剂混合物制粒；和
iii. 干燥颗粒状TiO2-粘合剂混合物，以形成基于TiO2的擦洗颗粒；
其中所述基于TiO2的擦洗颗粒具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸并且其中所述基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结、未煅烧的。
5.权利要求4的方法，其中所述粘合剂还包含无机金属盐，所述金属盐选自硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠、硫酸铝，及它们的组合。
6.权利要求4的方法，其还包括在压力下压实所述TiO2-粘合剂混合物，以使所述TiO2-粘合剂混合物形成为压实的团块。
7.一种制备TiO2方法，其包括：
i. 将TiCl4引入反应器的TiO2反应区，以形成TiO2颗粒；
ii. 将基于TiO2的擦洗颗粒引入所述反应器或换热器，从而产生包含所述基于TiO2的擦洗颗粒和形成的TiO2颗粒的TiO2产物流；
其中所述基于TiO2的擦洗颗粒包含：
a. 颜料TiO2；和
b. 占所述基于TiO2的擦洗颗粒约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂；
其中所述基于TiO2的擦洗颗粒具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸并且其中所述基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结、未煅烧的；和
iii. 通过所述换热器冷却所述TiO2产物流，其中当所述TiO2产物流通过所述换热器时，在所述TiO2产物流中的基于TiO2的擦洗颗粒除去所述换热器内表面上的沉积物。
8.权利要求7的方法，其还包括引入包含无机盐的基于TiO2的擦洗颗粒，所述无机盐选自硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠、硫酸铝，及它们的组合。
9.权利要求7的方法，其还包括从所述换热器回收冷却的TiO2颗粒和基于TiO2的擦洗颗粒。
10.权利要求9的方法，其还包括通过湿整理过程将回收的TiO2颗粒整理成成品TiO2颜料，而不从所述成品TiO2颜料除去所述基于TiO2的擦洗颗粒。
11.权利要求1的基于TiO2的擦洗颗粒，其中所述基于TiO2的擦洗颗粒具有约800至约1800 kg/m3的松密度。
12.基于TiO2的擦洗颗粒，所述基于TiO2的擦洗颗粒由以下成分组成：
i. 颗粒TiO2；和
ii. 占所述基于TiO2的擦洗颗粒约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂。
13.权利要求12的基于TiO2的擦洗颗粒，其中所述基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结的。
14.权利要求13的基于TiO2的擦洗颗粒，其中所述基于TiO2的擦洗颗粒具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸。
15.基于TiO2的擦洗颗粒，所述基于TiO2的擦洗颗粒由以下成分组成：
i. 颗粒TiO2；和
ii. 占所述基于TiO2的擦洗颗粒约0.5%至约20%干重的铝酸钠粘合剂；和
iii. 无机金属盐。
16.权利要求15的基于TiO2的擦洗颗粒，所述基于TiO2的擦洗颗粒还包含选自硫酸钠、磷酸钠、硅酸钠、氯化钠、六偏磷酸钠、硫酸铝及它们的组合的无机金属盐。
17.权利要求15的基于TiO2的擦洗颗粒，其中所述基于TiO2的擦洗颗粒为未烧结的。
18.权利要求17的基于TiO2的擦洗颗粒，其中所述基于TiO2的擦洗颗粒具有约1 mm至约25 mm的平均尺寸。
19.去除换热器的内表面上的沉积物的方法，所述方法包括：
i.将TiCl4引入反应器的TiO2反应区，以形成TiO2颗粒；
ii. 将权利要求15的基于TiO2的擦洗颗粒引入反应器或换热器，从而产生包含基于TiO2的擦洗颗粒和形成的TiO2颗粒的TiO2产物流；和
iii. 通过换热器冷却TiO2产物流；
其中当包含基于TiO2的擦洗颗粒的TiO2产物流通过换热器时，在TiO2产物流中的基于TiO2的擦洗颗粒除去换热器的内表面上的沉积物。
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