CN106241868B

CN106241868B - 一种钛白粉及其制备方法

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Publication number: CN106241868B
Application number: CN201610795703.7A
Authority: CN
Inventors: 陈寿华; 李后明; 李军林; 万迎春; 何彬; 罗春丽; 伍春波; 袁晓艳; 钟秀琴; 柴淑媛; 周兵; 雷刚; 包天贵; 何建华
Original assignee: Yunnan Dahutong Titanium Industry Co Ltd
Current assignee: Yunnan Dahutong Titanium Industry Co Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2018-07-06
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: CN106241868A

Abstract

本发明提供一种钛白粉及其制备方法，涉及钛白粉技术领域。钛白粉的制备方法包括：将质量比为0.8～0.9：1的高钛渣以及钛精矿分别酸解制得高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液，将高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液混合得到指标为：TiO₂的质量浓度为195～205g/L、Ti³⁺的质量浓度为0.8～3g/L、Fe²⁺与TiO₂的质量比为0.37～0.40以及F值为1.80～1.90的钛液，将钛液经水解以及煅烧得到钛白粉。本钛白粉的制备方法，能够降低高钛渣的用量，提高了钛精矿的用量，将渣矿比降低到1：1以下，降低了生产成本。

Description

一种钛白粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及钛白粉技术领域，且特别涉及一种钛白粉及其制备方法。

背景技术

目前，传统的硫酸法钛白粉生产工艺主要有具有单独使用钛精矿生产钛白粉以及使用高钛渣和钛精矿结合生产钛白粉两种方式。

单独使用钛精矿和硫酸进行酸解反应，必须利用铁粉还原酸解反应后形成的钛液(将Fe³⁺还原为Fe²⁺，且产生后工序需要的Ti³⁺)，经沉降、一次过滤、亚铁结晶、亚铁分离、二次过滤、浓缩、水解、一次水洗、漂白、二次水洗、盐处理、压榨、煅烧和后处理等工序生产高质量的钛白粉颜料。此法生产钛白粉具有工序长、硫酸消耗大、产能低、能耗高以及“三废”处理费用高等问题，而且，在上述工序中产生较多副产品的缺点，例如七水硫酸亚铁结晶等，处理副产品进一步提高了生产成本。

使用高钛渣的钛精矿结合生产钛白粉，往往只能控制渣矿比在 1.5～2：1，生产成本远远高于单独使用钛精矿生产钛白粉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛白粉的制备方法，能够降低高钛渣的使用量，从而降低生产成本。

本发明的另一目的在于提供一种钛白粉，在漆料、塑料等具备良好的用途。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种钛白粉的其制备方法，其包括：。

将质量比为0.8～0.9：1的高钛渣以及钛精矿分别酸解制得高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液，将高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液混合得到指标为：TiO₂的质量浓度为195～205g/L、T³⁺的质量浓度为 0.8～3g/L、Fe²⁺与TiO₂的质量比为0.37～0.40以及F值为1.80～1.90 的钛液，将钛液经水解以及煅烧得到钛白粉。

本发明提出一种钛白粉，根据上述的钛白粉的制备方法制得。

本发明实施例的有益效果是：通过本发明的钛白粉的制备方法，能够降低高钛渣的用量，提高了钛精矿的用量，将渣矿比降低到1： 1以下，降低了生产成本以及建厂投资费用，提高了产品质量。同时，与单独使用钛精矿生产钛白粉相比，在高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液制备过程减少了亚铁结晶、亚铁分离、钛液浓缩等工序，进一步降低了生产成本。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种钛白粉及其制备方法进行具体说明。

一种钛白粉的其制备方法，其包括：

将质量比为0.8～0.9：1的高钛渣以及钛精矿分别酸解制得高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液，将高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液混合、沉降得到钛液。钛液的指标为：TiO₂的质量浓度为195～205g/L、Ti³⁺的质量浓度为0.8～3g/L、Fe²⁺与TiO₂的质量比为0.37～0.40、F值为 1.80～1.90、稳定性为≥450ml以及澄清度≤0.02g/L，将钛液经水解、一次水洗、漂白、二次水洗、盐处理、浓缩、煅烧、中粉、表面处理、三次水洗、干燥以及气流粉碎得到钛白粉。其中，钛液中有效酸与总钛含量之比叫酸比值(即F值)；稳定性也被称为稳定度，指的是在硫酸法钛白生产中，黑钛液在存放条件(如温度、浓度等)变化的情况下，有发生早期水解而析出二氧化钛胶体粒子的倾向，通常行业内把表示这种倾向的强弱的特性叫做钛液的稳定性；澄清度是指沉降过滤后的钛液中残留的固体杂质含量。

高钛渣酸解液由以下方法制得：选用TiO₂含量73～76％、Ti³⁺含量在15～18％的高钛渣，将高钛渣研磨至325目的细度下的渣粉，筛余物为8～10％。将渣粉与第一浓硫酸按照质量比为1.6～1.64：1在压缩空气流量为400～800m³/h的条件下混合，此处所述的压缩空气是指空气搅拌环境中通入的搅拌气体，下同。在本发明较佳的实施例中，第一浓硫酸的质量浓度为97～99％，采用高浓度的硫酸有利于酸解反应的正向进行，以保证酸解效果。在酸解反应启动时，使用饱和蒸汽加热诱发渣粉与第一浓硫酸反应，诱发温度为110～130℃温度。渣粉与第一浓硫酸反应开始后停止使用饱和蒸汽，渣粉与第一浓硫酸的酸解主反应自发进行。保持压缩空气流量1800～2200m³/h的条件下，反应物温度自发上升，温度达到200℃时，主反应开始发生，主反应期间伴有大量白色烟气，主反应时间为15～25min，主反应最高温度在 210～235℃，反应结束得到第一中间产物。将第一中间产物进行熟化以及浸取得到高钛渣酸解液。熟化是将第一中间产物在压缩空气流量为50～100m³/h的条件下熟化3.5～4h，使酸解反应物料的温度从200℃缓慢降至130℃。通过压缩空气控制酸解反应物料的降温时间和降温速度，能够达到较好的熟化效果。浸取包括第一阶段以及第二阶段。第一阶段是在酸解反应物料温度降至110℃时，开启压缩空气并保持其流量为3500～4100m³/h，将工艺水快速加入到熟化后的第一中间产物中浸取2～4h，控制第一阶段浸取结束后酸解钛液物料温度为 60～70℃。其中，工艺水：无色透明液体，分子式H₂O，pH值为7～8，温度≤30℃，压力0.3～0.6MPa，对人体无害，没有腐蚀性，属工业用水，下同。第二阶段是在温度为60～70℃以及压缩空气流量为 1000～1500m³/h的条件下，对经过第一阶段浸取的第一中间产物加水浸取1～2h，得到高钛渣酸解液。在本发明较佳的实施例中，若经过浸取后高钛渣酸解液中三价钛(Ti³⁺)低于控制标准，还可向高钛渣酸解液中加入铁粉进行还原，直至三价钛含量符合控制要求。铁粉的指标为含铁量≥90％，细度40～80目；铁粉匀速、缓慢加入高钛渣酸解液，确保在还原过程中，高钛渣酸解液温度≤70℃，还原结束得到符合控制标准的钛渣钛液。

通过上述工序制备的高钛渣酸解液的指标为：TiO₂的质量浓度为 250～260g/L，Ti³⁺的质量浓度为30～40g/L。

钛精矿酸解液由以下方法制得：选用TiO₂含量约为46～47％的钛精矿，将钛精矿研磨至325目的细度下的矿粉，筛余物为8～15％。将矿粉与第二浓硫酸按照质量比为1.50～1.54：1在压缩空气流量为 400～800m³/h的条件下混合。在本发明较佳的实施例中，第二浓硫酸原始质量浓度为≥93％，采用高浓度的硫酸有利于酸解反应的正向进行，以保证酸解效果。在酸解反应启动时，可以使用工艺水或废酸作为启动液诱发矿粉与第二浓硫酸反应，启动液与第二浓硫酸混合后的溶液，硫酸的质量浓度为86～88％。其中，废酸为水解后的偏钛酸进入挂片池，使用叶滤机挂片过滤后的干净废液即是废酸，对废酸进行循环利用有利于降低成本。在压缩空气流量为1300～1700m³/h，向矿粉以及第二浓硫酸中加入工艺水或废酸后，诱发后矿粉与第二浓硫酸的酸解主反应自发进行。保持压缩空气流量为1300～1700m³/h的条件下，矿粉与第二硫酸的混合物温度会自发上升，温度上升到180℃左右时，主反应开始，主反应期间伴有大量白色烟气，主反应最高温度在185～205℃，主反应时间在15～25min，主反应结束得到第二中间产物。将第二及中间产物进行熟化以及浸取得到钛精矿酸解液。熟化是将钛精矿中间酸解液在压缩空气流量为50～100m³/h的条件下为热处理1.5～2h，使酸解反应物料的温度从200℃缓慢降至130℃。浸取是在酸解反应物料温度降至110℃时，开启压缩空气并保持其流量为3500～4100m³/h，将工艺水快速加入到熟化后的第二中间产物中浸取3～5h，控制浸取结束后酸解钛液物料温度为60～70℃，得到钛精矿酸解液。

通过上述工序制备的钛精矿酸解液的指标为：TiO₂的质量浓度为 130～150g/L。

在水解前，将制得的高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液混合均匀得到酸解液，在40～45℃温度下将酸解液放入沉降池自然沉降，并向酸解液中添加絮凝剂后澄清2～4h，采用虹吸原理从沉降池选取上层钛液，得到钛液。以保证能够满足水解工序的指标要求。在本发明较佳的实施例中，絮凝剂选用质量浓度为0.05～0.15％的胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液，且胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液与酸解液的体积比为 0.9～1.0：50。在本发明实施例的其它实现方式中，还可以将高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液分别放入沉降池自然沉降，在40～45℃温度下，向高钛渣酸解液中加入絮凝剂后澄清2～4h，采用虹吸原理从沉降池选取上层钛液，得到第一钛液；向钛精矿酸解液中添加絮凝剂后澄清2～4h采用虹吸原理从沉降池选取上层钛液，得到第二钛液。将第一钛液与第二钛液混合得到钛液。

通过上述沉降工序制的钛液中，减少了高钛渣的使用量，提高了钛精矿的使用量，降低了生产成本。同时，与单独使用钛精矿生产钛白粉的工序相比，在高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液制备过程减少了亚铁结晶、亚铁浓缩的工序，进一步降低了生产成本。高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液混合后得到的酸解液即可进行沉降。

通过沉降得到的钛液中：TiO₂的质量浓度为195～205g/L、Ti³⁺的质量浓度为0.8～3g/L、Fe²⁺与TiO₂的质量比为0.37～0.40、F值为 1.80～1.90、稳定性为≥450ml以及澄清度≤0.5g/l。能够满足后续的水解的工艺要求。

在本发明较佳的实施例中，为了控制以及减少钛液中的固体杂质，钛液在沉降之后水解之前还需要进行过滤。具体地，将硅藻土与少许钛液在配制成浆后，泵入压滤机循环过滤，在压滤机的滤布上形成一层均匀的助滤层。待助滤层形成后将钛液经过压滤机进行循环过滤，直至钛液的澄清度≤0.02g/l，符合水解工艺的要求。

水解采用的是外加晶种微压水解法。其中，外加晶种(即：水解晶种)由以下方法制得：在温度≥96℃条件下，选取上述预水解的钛液总质量的2～2.1％与氢氧化钠溶液快速中和得到水解晶种。氢氧化钠溶液的质量浓度为7.8～8.4％，氢氧化钠溶液与用于制备水解晶种的钛液的质量比为0.3～0.5：20。将制得的水解晶种加入到余量的钛液中，使液相的钛液水解成固态的偏钛酸。通过水解，得到具备决定最终颜料性能的偏钛酸。稳定性体的测量方法是：取1ml钛液，然后用25℃的蒸馏水加以稀释，当稀释到刚出现白色混浊时，所需要的蒸馏水的量(ml)就是钛液的稳定性。

在本发明较佳的实施例中，为得到颜料性能优异的钛白粉，水解后的偏钛酸还需要经过一次水洗、漂白、二次水洗处理，除去偏钛酸中液相的Fe²⁺等有害金属离子杂质，使之偏钛酸中的总铁含量小于 40ppm。

煅烧是向偏钛酸中添加盐处理剂，经压滤除水后在回转炉中煅烧得到钛白粉。具体地，当钛白粉为金红石型钛白粉时，偏钛酸在煅烧前按照金红石煅烧晶种与偏钛酸的质量比为5～6：100、氧化锌与偏钛酸的质量比为0.2～0.35：100、含量为85％磷酸与偏钛酸的质量比为0.1：100以及碳酸钾与偏钛酸的质量比为0.65～0.85：100加入到偏钛酸中；偏钛酸添加上述盐处理剂后经压滤除水、煅烧制得的钛白粉，该钛白粉为初级钛白粉颗粒产品，具备较好的通用性能。当钛白粉为锐钛型钛白粉时，偏钛酸在煅烧前按照含量为85％磷酸与偏钛酸的质量比为0.2～0.5：100、碳酸钾与偏钛酸的质量比为0.65～0.85： 100加入到偏钛酸中；偏钛酸添加上述盐处理剂后经压滤除水、煅烧制得的钛白粉，该钛白粉为初级钛白粉颗粒产品，具备较好的通用性能。

承上述，金红石煅烧晶种由以下方法制得：将少量二洗合格后的偏钛酸用氢氧化钠加热溶解后形成正太酸钠，将残留的Na离子洗涤除去，控制滤液中氢氧化钠含量小于2g/l即可，将制得的正太酸钠与盐酸反应，得到二氯化钛胶溶，即为金红石煅烧晶种。其中：将偏钛酸与氢氧化钠反应是的偏钛酸中TiO₂含量控制在270～290g/l；使用的氢氧化钠溶液的NaOH浓度为650～700g/l，NaOH与TiO₂的质量比为1.5：1；使用的盐酸浓度为：HCl％≥30％，酸钛比为0.265：1，酸溶时的二氧化钛浓度为190～210g/l。最终的煅烧晶种指标为：TiO₂浓度为100～120g/l，金红石含量≥98.5％。

在本发明较佳的实施例中，为了使制得的钛白粉具有良好的色相、光泽、消色力、遮盖力，以及较低吸油量、合适的晶粒等特点，以保证钛白粉在应用的漆料、塑料等介质中的具备较好的分散性。金红石型钛白粉还需要依次经过中粉、表面处理、三次水洗、干燥以及气流粉碎的工序得到成品的钛白粉，成品的钛白粉的制备可以根据具体的用途调整上述的工艺条件。需要特别说明的是，煅烧后的物料若为金红石钛白粉，则必须经过表面处理；其中，表面处理包括有机包膜以及无机包膜，有机包膜与气流粉碎同步进行。若煅烧后的物料是锐钛型钛白粉，则只需要研磨至325目细度的粉末即可。

上述的一次水洗、漂白、二次水洗、煅烧晶种制备、盐处理、浓缩、中粉、表面处理、三次水洗、干燥以及气流粉碎均为本领域的常规制备工序，本领域技术人员参考现有技术即可实施，在此不作赘述。

根据上述钛白粉的制备方法制得的钛白粉，具有分散性好、吸油量低的特点。

通过本发明的钛白粉的制备方法，能够降低高钛渣的用量，提高了钛精矿的用量，将渣矿比降低到1：1以下，降低了生产成本以及建厂投资费用，提高了产品质量。同时，与单独使用钛精矿生产钛白粉的工序相比，在高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液制备过程减少了亚铁结晶、亚铁分离、钛液浓缩等工序，进一步降低了生产成本。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

将12.44t的高钛渣研磨得到渣粉，将渣粉与20.52t的质量浓度为 97％的第一浓硫酸在400m³/h的压缩空气流量下混合，使用饱和蒸汽将渣粉和第一浓硫酸加热至110℃诱发渣粉与第一浓硫酸反应，调整压缩空气流量为1900m³/h的条件下保持渣粉与第一浓硫酸反应，主反应为15min，主反应最高温度达到225℃，得到第一中间产物。调整压缩空气的流量为80m³/h，将第一中间产物熟化4h并将其温度缓慢下降至130℃。再将熟化后的第一中间产物依次在3700m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取2h以及在1000m³/h的压缩空气流量下浸取2h，将其温度为从110℃缓慢下降至66℃，得到高钛渣酸解液。

将16.56t的钛精矿研磨得到矿粉，将矿粉与26.71t的质量浓度为 93％的第二浓硫酸在压缩空气流量为800m³/h的条件下混合，并加入工艺水诱发矿粉与第二浓硫酸反应，调整压缩空气流量为1700m³/h 的条件下保持矿粉与第二浓硫酸反应，主反应为20min，主反应最高温度达到185℃，得到第二中间产物。调整压缩空气流量为100m³/h，将第二中间产物熟化2h并将其温度缓慢下降至125℃。再将熟化后的第二中间产物在4100m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取3h，将其温度从110℃缓慢下降至70℃，得到钛精矿酸解液。

将制得的高钛渣酸解液与钛精矿酸解液混合得到酸解液，在 40℃下，按照胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液与酸解液的质量比为1.8： 100，向酸解液中后加入胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液并沉降2h，得到钛液。按照水解晶种与钛液的质量比为2：100向钛液中加入水解晶种水解4.5h，得到偏钛酸。偏钛酸经煅烧得到钛白粉。

实施例2

将12.7t的高钛渣研磨得到渣粉，将渣粉与21.08t的质量浓度为 97％的第一浓硫酸在700m³/h的压缩空气流量下混合，使用饱和蒸汽将渣粉和第一浓硫酸加热至120℃诱发渣粉与第一浓硫酸反应，调整压缩空气流量为2000m³/h的条件下保持渣粉与第一浓硫酸反应，主反应为18min，主反应最高温度达到210℃，得到第一中间产物。调整压缩空气的流量为60m³/h，将第一中间产物熟化3.75h并将其温度缓慢下降至128℃。再将熟化后的第一中间产物依次在3800m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取2h以及在1500m³/h的压缩空气流量下浸取1h，将其温度为从110℃缓慢下降至70℃，得到高钛渣酸解液。

将15.3t的钛精矿研磨得到矿粉，将矿粉与24.58t的质量浓度为 94％的第二浓硫酸在压缩空气流量为600m³/h的条件下混合，并加入工艺水诱发矿粉与第二浓硫酸反应，调整压缩空气流量为1500m³/h 的条件下保持矿粉与第二浓硫酸反应，主反应为25min，主反应最高温度达到185℃，得到第二中间产物。调整压缩空气流量为80m³/h，将第二中间产物熟化2h并将其温度缓慢下降至130℃。再将熟化后的第二中间产物在3700m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取4h，将其温度从110℃缓慢下降至70℃，得到钛精矿酸解液。

将制得的高钛渣酸解液与钛精矿酸解液混合得到酸解液，在 45℃下，按照胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液与酸解液的质量比为2： 100，向酸解液中后加入胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液并沉降2h，得到钛液。按照水解晶种与钛液的质量比为2.1：100向钛液中加入水解晶种水解4.5h，得到偏钛酸。偏钛酸经煅烧得到钛白粉。

实施例3

将12.86t的高钛渣研磨得到渣粉，将渣粉与21.26t的质量浓度为 98％的第一浓硫酸在500m³/h的压缩空气流量下混合，使用饱和蒸汽将渣粉和第一浓硫酸加热至130℃诱发渣粉与第一浓硫酸反应，调整压缩空气流量为2200m³/h的条件下保持渣粉与第一浓硫酸反应，主反应为15min，主反应最高温度达到210℃，得到第一中间产物。调整压缩空气的流量为90m³/h，将第一中间产物熟化4h并将其温度缓慢下降至125℃。再将熟化后的第一中间产物依次在4100m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取3h以及在1400m³/h的压缩空气流量下浸取2h，将其温度为从110℃缓慢下降至62℃，得到高钛渣酸解液。

将15.3t的钛精矿研磨得到矿粉，将矿粉与24.48t的质量浓度为 95％的第二浓硫酸在压缩空气流量为800m³/h的条件下混合，并加入废酸诱发矿粉与第二浓硫酸反应，调整压缩空气流量为1700m³/h的条件下保持矿粉与第二浓硫酸反应，主反应为25min，主反应最高温度达到198℃，得到第二中间产物。调整压缩空气流量为60m³/h，将第二中间产物熟化1.5h并将其温度缓慢下降至125℃。再将熟化后的第二中间产物在4000m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取4h，将其温度从110℃缓慢下降至70℃，得到钛精矿酸解液。

将制得的高钛渣酸解液与钛精矿酸解液混合得到酸解液，在 45℃下，按照胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液与酸解液的质量比为1.9： 100，向酸解液中后加入胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液并沉降3h，得到钛液。按照水解晶种与钛液的质量比为2：100向钛液中加入水解晶种水解4.5h，得到偏钛酸。偏钛酸经煅烧得到钛白粉。

实施例4

将13t的高钛渣研磨得到渣粉，将渣粉与20.52t的质量浓度为 97％的第一浓硫酸在800m³/h的压缩空气流量下混合，使用饱和蒸汽将渣粉和第一浓硫酸加热至125℃诱发渣粉与第一浓硫酸反应，调整压缩空气流量为1800m³/h的条件下保持渣粉与第一浓硫酸反应，主反应为25min，主反应最高温度达到225℃，得到第一中间产物。调整压缩空气的流量为70m³/h，将第一中间产物熟化3.75h并将其温度缓慢下降至129℃。再将熟化后的第一中间产物依次在3500m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取3h以及在1200m³/h的压缩空气流量下浸取1h，将其温度为从110℃缓慢下降至65℃，得到高钛渣酸解液。

将15.3t的钛精矿研磨得到矿粉，将矿粉与25.17t的质量浓度为 93％的第二浓硫酸在压缩空气流量为500m³/h的条件下混合，并加入废酸诱发矿粉与第二浓硫酸反应，调整压缩空气流量为1300m³/h的条件下保持矿粉与第二浓硫酸反应，主反应为25min，主反应最高温度达到195℃，得到第二中间产物。调整压缩空气流量为70m³/h，将第二中间产物熟化1.75h并将其温度缓慢下降至125℃。再将熟化后的第二中间产物在3500m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取4.5h，将其温度从110℃缓慢下降至70℃，得到钛精矿酸解液。

将制得的高钛渣酸解液与钛精矿酸解液混合得到酸解液，在 45℃下，按照胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液与酸解液的质量比为2.1： 100，向酸解液中后加入胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液并沉降3.5h，得到钛液。按照水解晶种与钛液的质量比为2.1：100向钛液中加入水解晶种水解4.5h，得到偏钛酸。偏钛酸经煅烧得到钛白粉。

实施例5

将13.26t的高钛渣研磨得到渣粉，将渣粉与22.19t的质量浓度为 98％的第一浓硫酸在600m³/h的压缩空气流量下混合，使用饱和蒸汽将渣粉和第一浓硫酸加热至115℃诱发渣粉与第一浓硫酸反应，调整压缩空气流量为2100m³/h的条件下保持渣粉与第一浓硫酸反应，主反应为22min，主反应最高温度达到250℃，得到第一中间产物。调整压缩空气的流量为90m³/h，将第一中间产物熟化3.5h并将其温度缓慢下降至130℃。再将熟化后的第一中间产物依次在4100m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取4h以及在1000m³/h的压缩空气流量下浸取1h，将其温度为从110℃缓慢下降至60℃，得到高钛渣酸解液。

将14.74t的钛精矿研磨得到矿粉，将矿粉与24.41t的质量浓度为 93％的第二浓硫酸在压缩空气流量为800m³/h的条件下混合，并加入工艺水诱发矿粉与第二浓硫酸反应，调整压缩空气流量为1700m³/h 的条件下保持矿粉与第二浓硫酸反应，主反应为20min，主反应最高温度达到205℃，得到第二中间产物。调整压缩空气流量为50m³/h，将第二中间产物熟化2h并将其温度缓慢下降至125℃。再将熟化后的第二中间产物在3900m³/h的压缩空气流量下加入工艺水浸取5h，将其温度从110℃缓慢下降至70℃，得到钛精矿酸解液。

将制得的高钛渣酸解液与钛精矿酸解液混合得到酸解液，在 43℃下，按照胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液与酸解液的质量比为2： 100，向酸解液中后加入胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液并沉降4h，得到钛液。按照水解晶种与钛液的质量比为2.05：100向钛液中加入水解晶种水解4.5h，得到偏钛酸。偏钛酸经煅烧得到钛白粉。

应用例

一、产能释放

使用相同的装置设备，将单独使用钛精生产钛白粉与高钛渣钛精矿结合生产钛白粉的月产能进行相比。

以年产5万吨钛白的装置为利，需要的设备为130m³酸解锅5 个，每批总投料量28t，总投料量中高钛渣与钛精矿的质量比为0.9:1，酸解锅使用效率90％，高钛渣二氧化钛含量74％，钛精矿二氧化钛含量46％，收率系数88％。

1、单独使用钛精矿的月产能：＝(每月30天)×(酸解锅数量) ×(每天24小时)×(酸解锅使用效率)×(每锅投矿量×钛矿中 TiO₂含量×收率系数)＝30×5×24×90％×(28×0.46×0.88)≈3672 吨/月。

2、高钛渣和钛精矿结合的月产能：＝(每月30天)×(酸解锅数量)×(每天24小时)×(酸解锅使用效率)×(每锅投渣量×钛渣中TiO₂含量×收率系数×钛渣使用比例)+(每月30天)×(酸解锅数量)×(每天24小时)×(酸解锅使用效率)×(每锅投矿量×钛矿中TiO2含量×收率系数×钛矿使用比例)＝30×5×24× 90％×(28×0.74×0.88×0.9÷1.9)+30×5×24×90％×(28×0.64 ×0.88×1×÷1.9)≈5487吨/月。

产能释放额：(高钛渣和钛精矿结合的月产能-单独使用钛精矿的月产能)÷单独使用钛精矿的月产能＝(5487-3672)÷3672× 100％＝49％。

综上所述，使用高钛渣与钛精矿结合生产钛白粉与单独使用钛精矿生产钛白粉相比，产能能够提高45％以上。

二、成本计算

按照高钛渣与钛精矿以渣矿结按照质量比0.85:1混合，钛精矿二氧化钛含量为46％，高钛渣二氧化钛含量74％，酸渣比1.62:1，酸矿比1.5:1，收率系数88％，硫酸浓度98％，高钛渣价格2500元/吨，钛精矿价格680元/吨，硫酸价格310元/吨计算。

1、单独使用钛精矿生产钛白粉的单位产品主要原料成本：

钛精矿的成本：单位钛精矿用量÷(钛矿中TiO₂含量×收率系数)＝1÷(0.46×0.88)×680≈1680元/吨；

浓硫酸的成本：酸矿比×钛精矿的成本＝1.5×{1÷(0.46×0.88)} ×310≈1148元/吨；

单位产品主要原料总成本：1680+1148＝2828元/吨。

2、高钛渣和钛精矿结合使用单位产品主要原料成本：

利用高钛渣与钛精矿结合生产钛白粉，单位产品高钛渣的消耗量为0.879t，钛精矿的消耗量为1.04t。

高钛渣的成本：单位高钛渣用量×单位高钛渣价格＝0.879×2500 ≈2198元/吨；

钛精矿的成本：单位钛精矿用量×单位钛精矿价格＝1.04×680≈ 702元/吨；

硫酸的成本：(单位高钛渣用量×酸渣比+单位钛精矿用量×酸矿比)×单位硫酸价格＝(0.879×01.62+1.04×1.5)×310≈925元；

单位产品主要原料总成本：2198+702+925＝3825元/吨。

综上所述，使用高钛渣和钛精矿结合生产钛白粉与使用单独使用钛精矿单位产品主要原料成本要高出约1000元。但是，单独使用钛精矿生产钛白，期间必须使用铁粉还原、冷冻结晶、亚铁分离、薄膜浓缩以及污水处理等工序使费用增加，生产单位产品各项工序的费用需约1000元。即单独使用钛精矿生产钛白与使用高钛渣和钛精矿结合生产钛白粉的成本相当。采用高钛渣和钛精矿结合生产钛白粉可节约前期设备以及设施投资，减少硫酸使用量，降低酸性废水产生量，减少了废弃物的排放量。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种钛白粉的制备方法，其特征在于，其包括：

将质量比为0.8～0.9：1的高钛渣以及钛精矿分别酸解制得高钛渣酸解液以及钛精矿酸解液，将所述高钛渣酸解液以及所述钛精矿酸解液混合得到指标为：TiO₂的质量浓度为195～205g/L、Ti³⁺的质量浓度为0.8～3g/L、Fe²⁺与TiO₂的质量比为0.37～0.40以及F值为1.80～1.90的钛液，将所述钛液经水解以及煅烧得到钛白粉；

所述高钛渣酸解液由以下方法制得：选用TiO₂含量73～76％、Ti³⁺含量为15～18％的高钛渣，将第一浓硫酸与所述高钛渣按照质量比为1.6～1.64：1混合，使用饱和蒸汽加热诱发所述高钛渣与第一浓硫酸反应得到第一中间产物，诱发温度为110～130℃，将所述第一中间产物在200～130℃温度下和50～100m³/h的压缩空气流量下熟化3.5～4h后进行浸取，所述浸取包括第一阶段以及第二阶段，所述第一阶段是在所述熟化后的酸解反应物料温度降至110℃时，开启压缩空气并保持其流量为3500～4100m³/h，将工艺水快速加入到熟化后的第一中间产物中浸取2～4h，第二阶段是在温度为60～70℃以及压缩空气流量为1000～1500m³/h的条件下，对经过第一阶段浸取的第一中间产物加水浸取1～2h，得到高钛渣酸解液；

所述钛精矿酸解液由以下方法制得：选用TiO₂含量为46～47％的钛精矿，将第二浓硫酸与所述钛精矿按照质量比为1.50～1.54：1混合并向其中加入启动液诱发所述钛精矿和所述第二浓硫酸反应得到第二中间产物，将所述中间产物在200～130℃温度下和50～100m³/h的压缩空气流量下熟化1.5～2h后在60～100℃温度下和3500～4100m³/h的压缩空气流量下加水浸取3～5h得到所述钛精矿酸解液。

2.据权利要求1所述的钛白粉的制备方法，其特征在于，所述第一浓硫酸的质量浓度为97～99％。

3.据权利要求1所述的钛白粉的制备方法，其特征在于，所述高钛渣酸解液的制备过程在压缩空气搅拌环境下进行，所述压缩空气的流量为1200～4000m³/h。

4.根据权利要求1所述的钛白粉的制备方法，其特征在于，所述第二浓硫酸的质量浓度为≥93％，加入启动液后的溶液中，硫酸的质量浓度为86％～88％。

5.根据权利要求1所述的钛白粉的制备方法，其特征在于，所述钛精矿酸解液的制备过程在压缩空气搅拌环境下进行，所述压缩空气流量为1200～4000m³/h。

6.根据权利要求1所述的钛白粉的制备方法，其特征在于，还包括向所述高钛渣酸解液以及所述钛精矿酸解液或其混合液中液添加质量浓度为0.05～0.15％的胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液的步骤，所述胺甲基化改性聚丙烯酰胺溶液与所述高钛渣酸解液以及所述钛精矿酸解液或其所述混合液的体积比均为0.9～1.0：50。

7.根据权利要求1所述的钛白粉的制备方法，其特征在于，所述水解包括向所述钛液中加入水解晶种的步骤，所述水解晶种由以下方法制得：在温度≥96℃条件下，选取所述钛液总质量的2～2.1％与氢氧化钠溶液中和得到水解晶种，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为7.8～8.4％，所述氢氧化钠溶液与用于制备水解晶种的钛液的质量比为0.3～0.5：20。