CN106745229B - 一种医药级钛白粉的制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钛白粉领域，尤其涉及一种医药级钛白粉的制作工艺。本发明采用高钛渣钛液制作方法，解决了钛铁矿中钛铁比低、杂质多的技术问题，达到了钛液制造成本低、品质高的技术效果；采用碱法钛白粉生产工艺，使用NaOH溶盐与硫酸溶液反应高钛渣，达到了可以通过控制硫酸质量分数和酸固质量比可以得到不同 F 值和质量浓度的硫酸钛溶液的技术效果；采用通过在水解过程中加入铝合金添加剂的技术方法，到达了提高钛白粉的遮盖力,分散性和耐光性并增高了的二氧化钛的稳定性的技术效果。

Description

一种医药级钛白粉的制作工艺
技术领域
本发明涉及钛白粉领域，尤其涉及一种医药级钛白粉的制作工艺。
背景技术
医药级二氧化钛是较高分性非包膜处理的锐钛型二氧化钛，食品医药领域中常俗称为白色素，也可以称为食品级钛白粉，或者医药级钛白粉，食用二氧化钛，也作为食品增白剂使用，无毒、无味、白色粉末状，有时候为了方便分散，也制成液体状，广泛应用于制药，食品和化妆品行业中。
而高纯度的二氧化钛目前应用范围很广,在化学试剂、医药、食品、化妆品、电子等方面都是重要的化工原料,这些领域常要求二氧化钛的含量在98%以上。因高纯度的二氧化钛具有优异的颜料性能,有害杂质的含量很低,因而可作为医药产品,主要用于各种软膏、乳膏、霜剂、胶囊、压缩粉丸、药片的糖衣和医用橡胶、医药用塑料制品、药用油墨中；因其粒度均匀,分散性好可作为食品用二氧化钛,主要用于牙膏、巧克力、食品着色剂、食品包装材料及包装容器等。
硫酸法钛白粉生产是我国钛白粉生产厂家普遍使用的技术，其主要原理是通过钛矿与硫酸混合、反应，制得钛液，然后经沉降、热过滤、结晶、分离、精滤、浓缩等工序，提高黑钛液的浓度与澄清度，去除其中的亚铁，得到符合水解指标的钛液。 随着技术的发展，国外很多钛白粉生产企业，开始用品位高、杂质少的高钛渣作为钛白粉生产的主要原料。
现有的医药级二氧化钛没有专门的生产制备方法，它是通过对工业级二氧化钛进行检测，对其中一些成分达标的产品作为医药级使用。这种程序得到的医药二氧化钛质量没保证，而且产量不高，由于不能保证所有的产品均能检测完全，所以具有一定的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了一种医药级钛白粉的制作工艺，采用高钛渣钛液制作方法，解决了钛铁矿中，钛铁比低、杂质多的技术问题，达到了钛液制造成本低、品质高的技术效果；采用碱法钛白粉生产工艺，使用NaOH溶盐与硫酸溶液反应高钛渣，达到了可以通过控制硫酸质量分数和酸固质量比可以得到不同 F值和质量浓度的硫酸钛溶液的技术效果；采用通过在水解过程中加入铝合金添加剂的技术方法，到达了提高钛白粉的遮盖力,分散性和耐光性并增高了的二氧化钛的稳定性的技术效果；同时采用碱法钛白粉制作工艺与硫酸法钛白粉制作工艺，达到了提高本制作工艺所生产出医药级二氧化钛的品质的技术效果。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括如下步骤：
A、按酸矿比1:1.5将钛矿加入到浓硫酸A中，加入引发液，通过蒸汽加热引发反应，浓硫酸浓度为92.5%-98%，引发温度为90℃-120℃，反应完成后熟化3-5小时，然后加入水浸取，得到钛液A；
按摩尔比1:6将高钛渣与NaOH熔盐反应，将得到熔盐反应产物水洗，并使用硫酸B溶解水洗产物，得到钛液B；
B、将钛液A与钛液B按1：2质量比混合，得到混合钛液C，浓缩钛液C，使钛液C总钛浓度为230g/L，并恒温水浴预热至96℃；
C、取去离子水，加入铝合金添加剂与硫酸钠，铝合金添加剂与硫酸钠的摩尔比为1:1，得到溶液D；
D、按容量比1:4将溶液D与钛液C混合均匀进行水解，并使用搅拌器搅拌，加热至沸腾，待溶液变为钢灰色时，停止加热，搅拌减速，保温30min，继续加热至再次沸腾，水解完成得到偏钛酸；
E、偏钛酸进行酸洗、漂白、水洗、盐处理、煅烧并粉碎机粉碎得到高品质二氧化钛。
进一步优化本技术方案，所述的步骤A硫酸B质量分数为43.4%，酸固质量比为1:1。
进一步优化本技术方案，所述的步骤A中加入引发液后硫酸浓度控制在80%-90%，浸取温度小于80℃，浸取时间为五小时。
进一步优化本技术方案，所述的步骤A中钛矿中TiO2的含量大于50%，高钛渣中TiO2的含量大于75%。
进一步优化本技术方案，所述的步骤C中铝合金添加剂添加量以其金属氧化物含量为标准，占钛液C中二氧化钛含量的0.3%。
进一步优化本技术方案，所述的步骤C中去离子的PH小于2，并使用恒温油浴预热至96℃。
进一步优化本技术方案，所述的步骤D水解温度为110℃，时间为四小时。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、钛渣的 TiO2 品位高，杂质含量大幅度下降，有利于钛白粉产量的提高；2、铁钛比低，杂质含量少，水洗时间及废水排放量也缩减；3、添加了铝合金添加剂的二氧化钛光催化剂比没有添加的显示出更高的光吸收能力；4、添加后铝合金添加剂后水解得到的产物,粒子更细小,其过滤时间比传统水解工艺的过滤时间大大增加；5、有效降低了钛液中铁、锰、铬、镁等金属杂质的含量。
附图说明
图1是钛液制作过程结构图图；
图2是钛液水解过程结构图；
图3是二氧化钛生成后续流程图；
图4是生产过程中的化学反应方程式图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
具体实施方式一：如图1-3所示，包括如下步骤：
A、按酸矿比1:1.5将钛矿加入到浓硫酸A中，加入引发液，通过蒸汽加热引发反应，浓硫酸浓度为92.5%-98%，引发温度为90℃-120℃，反应完成后熟化3-5小时，然后加入水浸取，得到钛液A；
按摩尔比1:6将高钛渣与NaOH熔盐反应，将得到的熔盐反应产物水洗，并使用硫酸B溶解水洗产物，得到钛液B；
B、将钛液A与钛液B按1：2质量比混合，得到混合钛液C，浓缩钛液C，使钛液C总钛浓度为230g/L，并恒温水浴预热至96℃；
C、取去离子水，加入铝合金添加剂与硫酸钠，铝合金添加剂与硫酸钠的摩尔比为1:1，得到溶液D；
D、按容量比1:4将溶液D与钛液C混合均匀进行水解，并使用搅拌器搅拌，加热至沸腾，待溶液变为钢灰色时，停止加热，搅拌减速，保温30min，继续加热至再次沸腾，水解完成得到偏钛酸；
E、偏钛酸进行酸洗、漂白、水洗、盐处理、煅烧并粉碎机粉碎得到高品质二氧化钛；所述的步骤A硫酸B质量分数为43.4%，酸固质量比为1:1；所述的步骤A中加入引发液后硫酸浓度控制在80%-90%，浸取温度小于80℃，还原时间为五小时；所述的步骤A中钛矿中TiO2的含量大于50%，高钛渣中TiO2的含量大于75%；所述的步骤C中铝合金添加剂添加量以其金属氧化物含量为标准，占钛液C中二氧化钛含量的0.3%；所述的步骤C中去离子的PH小于2，并使用恒温油浴预热至96℃；所述的步骤D水解温度为110℃，时间为四小时。
图1中，通过两种方式制作生产二氧化钛所必需的钛液，第一种方式同传统硫酸法制作钛液方式相同，使用钛矿与浓硫酸反应生成钛液；而第二种方式使用品位高、杂质少的高钛渣作为二氧化钛生产的主要原料，高钛渣的主要成分是 Ti3O5 ，Ti3O5 在NaOH熔盐中发生如图4中式1-2的反应，并水洗洗后的固相(xNa2O·TiO2·yH2O)与硫酸反应形成硫酸钛溶液 ,反应式如式1-3，可以通过控制硫酸质量分数和酸固质量比可以得到不同 F 值和质量浓度的硫酸钛溶液，得要所需要的钛液；而同时由钛矿制备钛液，原理如图4中的式1-1，将两种钛液混合，既能通过高钛渣钛液降低杂质含量，又能够通过钛矿钛液提高产量，结合两者优点，为得到高品质的钛白粉提供条件，而生产成本比单独使用钛矿和高钛渣都低；同时结合碱法钛白粉制作工艺与硫酸法钛白粉制作工艺，提高本制作工艺所生产出医药级二氧化钛的品质。
图2为钛白粉生成中最主要的水解过程，水解方程式如图4中式1-4，本发明通过在水解过程中加入添加剂来改善二氧化钛的颜料性能,并将此步骤与水解工艺结合起来,也就是在钛液水解时引入铝合金添加剂,在现有水解工艺的基础上制得钛白粉,其目的是以铝合金添加剂全部代替自生晶种或作为自生晶种的引发与调节剂,对水解起诱导作用，加少量的添加剂,可以改进钛白粉的遮盖力,分散性和耐光性。另外,添加了的二氧化钛的稳定性比没有添加的要高，首先在去离子水中加入一定量的铝合金添加剂，铝合金添加剂的添加量为以其金属氧化物作为标准,占钛液中二氧化钛含量的3%左右，并在去离子水中加入硫酸钠以此来抵抗其他离子的作用，达到消除其他杂质的目的。
随后将预热后的钛液分两步加至含有铝合金添加剂与硫化钠的去离子水中:第一步加入钛液量的10%,保温5-10min;第二步,将剩余钛液快速加入,升温速度要快,加热至沸腾,待溶液颜色变为钢灰色时,停止加热,搅拌减慢,保温20-30min,继续加热至再次沸腾。待反应即将结束时,缓慢加入沸水,使得反应更加完全。整个反应时间为4小时。在此得到杂质少，纯度较高的偏钛酸水解产物；
如图3，在得到偏钛酸产物后，随后的步骤与传统二氧化硅制作工艺相同，即酸洗、漂白、水洗、盐处理、煅烧并粉碎机粉碎这几个步骤，最终得到医药级锐钛型二氧化钛，并使二氧化钛含量达到医用标准；图4中式1-5为煅烧二氧化钛生成反应方程式。
而盐处理过程所使用的盐为钾盐碳酸钾、硫酸钾和硫酸氢钾，钾盐对改善本制作工艺的颜料性能有很大的好处,可以使颗粒疏松,提高白度和消色力,可以使二氧化钛在较高温度下煅烧而不失去优良的颜料性能,因为在较高温度下煅烧时二氧化钛颗粒比较致密,有利于提高耐候性和降低吸油量。钾盐的添加量一般为TiO2的0.25%~0.70%(以K2O计)。磷酸能改善产品白度和耐候性,颗粒比较柔软,容易粉碎。添加量一般为的(以计)；另外，磷酸还能消除铁杂质、可溶性钛以及重金属元素的影响。本制作工艺盐处理中氯化锌添加0.15%,碳酸钾添加0.25%,稀磷酸添加0.15%。
而最后的过程，煅烧强度对制造结果影响最大,较高的煅烧温度和较长的保温时间能够获得较高的白度、pH值。本制作工艺确定最佳煅烧温度为870℃,最佳保温时间为两小时。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种医药级钛白粉的制作工艺，其特征在于： 包括如下步骤：
A、按酸矿比1:1.5将钛矿加入到浓硫酸A中，加入引发液，通过蒸汽加热引发反应，浓硫酸浓度为92.5%-98%，引发温度为90℃-120℃，反应完成后熟化3-5小时，然后加入水浸取，得到钛液A；
按摩尔比1:6将高钛渣与NaOH熔盐反应，将所得熔盐反应产物水洗，并使用硫酸B溶解水洗产物，得到钛液B；
B、将钛液A与钛液B按1：2质量比混合，得到混合钛液C，浓缩钛液C，使钛液C总钛浓度为230g/L，并恒温水浴预热至96℃；
C、取去离子水，加入铝合金添加剂与硫酸钠，铝合金添加剂与硫酸钠的摩尔比为1:1，得到溶液D；
D、按容量比1:4将溶液D与钛液C混合均匀进行水解，并使用搅拌器搅拌，加热至沸腾，待溶液变为钢灰色时，停止加热，搅拌减速，保温30min，继续加热至再次沸腾，水解完成得到偏钛酸；
E、偏钛酸进行酸洗、漂白、水洗、盐处理、煅烧并粉碎机粉碎得到高品质二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的一种医药级钛白粉的制作工艺，其特征在于：步骤A硫酸B质量分数为43.4%，酸固质量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种医药级钛白粉的制作工艺，其特征在于：步骤A中加入引发液后硫酸浓度控制在80%-90%，浸取温度小于80℃，浸取时间为五小时。
4.根据权利要求1所述的一种医药级钛白粉的制作工艺，其特征在于：步骤A中钛矿中TiO2的含量大于50%，高钛渣中TiO2的含量大于75%。
5.根据权利要求1所述的一种医药级钛白粉的制作工艺，其特征在于：步骤C中铝合金添加剂添加量以其金属氧化物含量为标准，占钛液C中二氧化钛含量的0.3%。
6.根据权利要求1所述的一种医药级钛白粉的制作工艺，其特征在于：步骤C中去离子水的PH小于2，并使用恒温油浴预热至96℃。
7.根据权利要求1所述的一种医药级钛白粉的制作工艺，其特征在于：步骤D水解温度为110℃，时间为四小时。
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