CN106947295A - 制备钛白粉浆料的方法 - Google Patents

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江书安
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Abstract

本发明公开了制备钛白粉浆料的方法。该方法包括：将钛白粉基料进行制浆处理，以便得到钛白粉原浆；将所述钛白粉原浆与含铝化合物进行混合搅拌处理，以便使所述钛白粉原浆的钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，得到铝包膜钛白粉颗粒；将包覆铝膜的浆料调节pH值至酸性，以便得到调节pH值后的浆料；将所述调节pH值后的浆料进行压滤处理，以便得到滤饼；以及将所述滤饼与分散剂进行混合制浆处理，以便获得钛白粉浆料。该方法通过在钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，降低或屏蔽钛白粉基料颗粒表面的氢键，使钛白粉基料颗粒易于固液分离形成滤饼，并有效去除氯化钠，降低钛白粉浆料的黏度。

Description

制备钛白粉浆料的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体地，涉及制备钛白粉浆料的方法。
背景技术
钛白粉具有较高的遮盖力、白度等颜料性能指标，被广泛应用于涂料、塑料、造纸、化妆品等领域。其工业生产有硫酸法和氯化法两种工艺技术，随着人们对产品质量要求的提高和环保意识的提升，由于氯化法生产工艺具有产品质量高和环境友好，正成为当前和未来发展的主要工艺技术。
氯化法工艺生产钛白粉的关键工艺是TiCl4的氧化技术，其工艺控制的好坏直接影响钛白粉的颜料性能。为获得较好的钛白粉粒径和粒度分布，必须精确控制氧化形成的钛白粉颗粒在氧化反应器中的各项参数，并需加入除疤物除去钛白粉颗粒黏附在氧化反应器炉壁上的结疤，造成颗粒部分偏大或堵塞反应器出口。目前，工业上加入的除疤物为石英砂和氯化钠晶体颗粒，但由于石英砂在杂质含量方面不易控制，通常采用氯化钠晶体颗粒。
氯化钠晶体颗粒能够将氧化反应器上的结疤完全除去，但容易导致反应生成的钛白粉颗粒在加入脱盐水进行制浆中使料黏度升高，不利于后续的砂磨分散。因此，需要采用固液分离的方式将溶解在浆料中氯化钠进行分离，但由于钛白粉颗粒表面的氢键存在，采用传统的固液分离技术形成的钛白粉滤饼触变性严重，不能将浆料中的氯化钠分离。
由此，钛白粉基料的固液分离方法有待改进。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备钛白粉浆料的方法，该方法通过在钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，降低或屏蔽钛白粉基料颗粒表面的氢键，使钛白粉基料颗粒易于固液分离形成滤饼，并有效去除氯化钠，降低钛白粉浆料的黏度。
需要说明的是，本发明是基于发明人的下列工作而完成的：
根据现有固液分离技术的特点和氯化法钛白粉颗粒的表面特性，发明人采用改变钛白粉颗粒的表面性质，降低洗涤和压滤后滤饼的触变性，促进氯化钠的去除，提高固液分离的效率和除盐效果，使滤饼达到后续砂磨分散进料的指标要求。发明人在钛白粉浆料中加入硫酸铝、偏铝酸钠等表面改性剂，在其颗粒表面形成一层氢氧化铝薄膜，降低或屏蔽钛白粉浆料中钛白粉原料表面的氢键，使钛白粉原料颗粒更易在固液分离设备上形成滤饼，能够有效去除氯化钠，降低钛白粉浆料黏度。该方法具有操作简单、无需增加设备配置，加入的物质对钛白粉的颜料性能无影响，在生产中具有可操作性，且实现滤饼无触变性、固液分离彻底、滤液固含量低。
因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备钛白粉浆料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：
将钛白粉基料进行制浆处理，以便得到钛白粉原浆；
将所述钛白粉原浆与含铝化合物进行混合搅拌处理，以便使所述钛白粉原浆的钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，得到铝包膜钛白粉颗粒；
将包覆铝膜的浆料调节pH值至酸性，以便得到调节pH值后的浆料；
将所述调节pH值后的浆料进行压滤处理，以便得到滤饼；以及
将所述滤饼与分散剂进行混合制浆处理，以便获得钛白粉浆料。
根据本发明实施例的制备钛白粉浆料的方法，该方法通过在钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，降低或屏蔽钛白粉基料颗粒表面的氢键，使钛白粉基料颗粒易于固液分离形成滤饼，并有效去除氯化钠，降低钛白粉浆料的黏度。并且，该方法操作简单、无需增加设备配置，加入的物质对钛白粉的颜料性能无影响，在生产中具有可操作性，且实现滤饼无触变性、固液分离彻底、滤液固含量低。
另外，根据本发明上述实施例的制备钛白粉浆料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述钛白粉基料是以氯化钠晶体颗粒为除疤物的氯化法得到的。
根据本发明的实施例，所述钛白粉原浆的浓度为200g/L～600g/L，pH值为2～5。
根据本发明的实施例，所述钛白粉原浆的黏度不大于300mPa·s。
根据本发明的实施例，所述含铝化合物为硫酸铝和偏铝酸钠。
根据本发明的实施例，所述含铝化合物的加入量为每1千克所述钛白粉基料加入1～8克所述含铝化合物。
根据本发明的实施例，将所述包覆铝膜的浆料调节pH值至3.8-6.5。
根据本发明的实施例，所述pH调节剂为无机酸和无机碱，优选地，所述无机酸为选自硫酸、盐酸和硝酸的至少一种，优选地，所述无机碱为选自氢氧化钠、碳酸氢钠和氨水的至少一种。
根据本发明的实施例，利用真空转鼓过滤机和/或隔膜压滤机进行所述压滤处理。
根据本发明的实施例，所述钛白粉浆料的浓度为300g/L～700g/L。
根据本发明的实施例，所述钛白粉浆料的黏度为30mPa·s～100mPa·s。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括，将所述钛白粉浆料调节pH值至9-11。
根据本发明的实施例，所述分散剂为选自六偏磷酸钠、硅酸钠、羧酸盐和异丙醇胺的至少一种。
根据本发明的实施例，所述分散剂添加量为所述滤饼的固含量为1‰～5‰。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的制备钛白粉浆料的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备钛白粉浆料的方法。参考图1，根据本发明的实施例，对该制备钛白粉浆料的方法进行解释说明，该方法包括：
S100制浆处理
根据本发明的实施例，将钛白粉基料进行制浆处理，得到钛白粉原浆。由此，便于对钛白粉基料进行后续加工处理。
根据本发明的实施例，该钛白粉基料是以氯化钠晶体颗粒为除疤物的氯化法得到的。由于以氯化钠晶体颗粒为除疤物的氯化法得到的钛白粉基料的黏度高，不利于后续的砂磨分散，进而需要其制备钛白粉浆料的方法进行改进。
根据本发明的实施例，钛白粉原浆的浓度为200g/L～600g/L，pH值为2～5。由此，该浓度下钛白粉基料颗粒分散性较好，形成的包覆包膜均匀，且适宜产业化生产，能耗较低。
根据本发明的实施例，所述钛白粉原浆的黏度不大于300mPa·s。由此，该黏度下浆料团聚率低，易于在钛白粉基料颗粒上包覆铝膜。
S200混合搅拌处理
根据本发明的实施例，将钛白粉原浆与含铝化合物进行混合搅拌处理，使钛白粉原浆的钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，得到铝包膜钛白粉颗粒。由此，通过与含铝化合物混合搅拌，使钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，降低或屏蔽钛白粉基料颗粒表面的氢键，有效解决钛白粉的团聚，保障钛白粉在色母粒加工中的分散性。
根据本发明的实施例，含铝化合物为硫酸铝和偏铝酸钠。由于硫酸铝和偏铝酸钠易得、价格便宜，并且杂质含量低，对钛白粉的颜料性能无影响，适于用于作为铝膜的原料。
根据本发明的实施例，含铝化合物的加入量为每1千克所述钛白粉基料加入1-8克含铝化合物，，其中，含铝化合物的加入量以三氧化二铝的质量计，也就是说，每1千克钛白粉基料加入1-8克三氧化铝。由此，既使含铝化合物形成的铝膜充分包覆在钛白粉基料颗粒的表面，又避免含铝化合物过量造成原料浪费。
S300调节pH值
根据本发明的实施例，将包覆铝膜的浆料调节pH值至酸性，得到调节pH值后的浆料。由此，在酸性条件下，使加入的含铝化合物在钛白粉表面形成薄膜，起到屏蔽氢键的作用。
根据本发明的实施例，将包覆铝膜的浆料调节pH值至3.8-6.5。由此该pH值范围能使钛白粉颗粒表面形成的薄膜更加稳定，利于滤饼的形成。
根据本发明的实施例，pH调节剂为无机酸和无机碱。由此，pH调节效果好。根据本发明的优选实施例，无机酸为选自硫酸、盐酸和硝酸的至少一种。根据本发明的优选实施例，无机碱为选自氢氧化钠、碳酸氢钠和氨水的至少一种。由此，只需少量pH调节剂即可灵敏地调节pH值。
S400压滤处理
根据本发明的实施例，将调节pH值后的浆料进行压滤处理，得到滤饼。由此，去除料浆中的水分。
根据本发明的实施例，利用真空转鼓过滤机和/或隔膜压滤机进行压滤处理。由此，压滤效率高，效果好。
S500混合制浆处理
根据本发明的实施例，将滤饼与分散剂进行混合制浆处理，获得钛白粉浆料。由此，分散剂有利于钛白粉浆料中的钛白粉颗粒的团聚体完全分散，便于后续进行包覆处理。
根据本发明的实施例，该钛白粉浆料的浓度为300g/L～700g/L。由此，钛白粉浆料的浓度高，有利于砂磨分散，提高砂磨分散的效率和质量。
根据本发明的实施例，该钛白粉浆料的黏度为30mPa·s～100mPa·s。由此，该钛白粉浆料的的黏度低，利于钛白粉进行表面处理，使钛白粉表面包覆的物质更加均匀和致密。
根据本发明的实施例，该方法进一步包括：将该钛白粉浆料调节pH值至9-11。由此，钛白粉浆料在该pH值范围分散效果最好，有利于后序的表面包覆处理。根据本发明的实施例，分散剂为选自六偏磷酸钠、硅酸钠、羧酸盐和异丙醇胺的至少一种。由此，浆料中钛白粉基料的分散性好，黏度低。
根据本发明的实施例，分散剂添加量为滤饼质量的1‰～5‰。由此，得到的钛白粉浆料的黏度和浓度适宜。
根据本发明实施例的制备钛白粉浆料的方法，该方法通过在钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，降低或屏蔽钛白粉基料颗粒表面的氢键，使钛白粉基料颗粒易于固液分离形成滤饼，并有效去除氯化钠，降低钛白粉浆料的黏度。并且，该方法操作简单、无需增加设备配置，加入的物质对钛白粉的颜料性能无影响，在生产中具有可操作性，且实现滤饼无触变性、固液分离彻底、滤液固含量低。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。
对比例
利用现有的方法对TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒进行处理，制备钛白粉浆料，具体方法如下：
将TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒加入脱盐水制备成浓度为450g/L的浆料，其浆料pH值为3.20、黏度为48.2mPa·s，取2L采用隔膜压滤机进行洗涤、压滤，在滤布上无完整滤饼形成，无法对钛白粉浆料中的氯化钠进行洗涤除去。
实施例1
利用本发明实施例的方法对TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒进行处理，制备钛白粉浆料，具体方法如下：
(1)将TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒加入脱盐水制备成浓度为450g/L的浆料，其浆料pH值为3.08、黏度为47.2mPa·s；
(2)取2L加入质量分数为钛白粉含量0.2％的硫酸铝溶液(其溶液浓度以Al2O3计为100g/L)，加入后浆料pH值为2.41、黏度为45.3mPa·s；
(3)向步骤(2)得到的浆料中加入氢氧化钠将pH调节到4.50，调节后黏度为80.6mPa·s；
(4)采用隔膜压滤机将步骤(3)得到的浆料进行洗涤、压滤，在滤布上有完整的滤饼形成，且无触变性；
(5)将滤饼加脱盐水制备成600g/L的浆料，加入钛白粉质量分数为0.2％的六偏磷酸钠(以P2O5计)，并将pH调节到10.10，其浆料黏度仅有26.4mPa·s。
实施例2
利用本发明实施例的方法对TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒进行处理，制备钛白粉浆料，具体方法如下：
(1)将TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒加入脱盐水制备成浓度为600g/L的浆料，其浆料pH值为3.35、黏度为70.6mPa·s；
(2)取2L加入质量分数为钛白粉含量0.2％的硫酸铝溶液(其溶液浓度以Al2O3计为100g/L)，加入后浆料pH值为2.36、黏度为56.3mPa·s；
(3)向步骤(2)得到的浆料中加入氢氧化钠将pH调节到4.50，调节后黏度为160.8mPa·s；
(4)采用隔膜压滤机将步骤(3)得到的浆料进行洗涤、压滤，在滤布上有完整的滤饼形成，且无触变性；
(5)将滤饼加脱盐水制备成600g/L的浆料，加入钛白粉质量分数为0.2％的六偏磷酸钠(以P2O5计)，并将pH调节到10.08，其浆料黏度仅有38.3mPa·s。
实施例3
利用本发明实施例的方法对TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒进行处理，制备钛白粉浆料，具体方法如下：
(1)将TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒加入脱盐水制备成浓度为450g/L的浆料，其浆料pH值为3.37、黏度为48.2mPa·s；
(2)取2L加入质量分数为钛白粉含量0.2％的偏铝酸钠溶液(其溶液浓度以Al2O3计为100g/L)，加入后浆料pH值为4.08、黏度为120.3mPa·s；
(3)向步骤(2)得到的浆料中加入硫酸将pH调节到4.50，调节后黏度为180.6mPa·s；
(4)采用隔膜压滤机将步骤(3)得到的浆料进行洗涤、压滤，在滤布上有完整的滤饼形成，且无触变性；
(5)将滤饼加脱盐水制备成600g/L的浆料，加入钛白粉质量分数为0.2％的六偏磷酸钠(以P2O5计)，并将pH调节到10.06，其浆料黏度仅有30.6mPa·s。
实施例4
利用本发明实施例的方法对TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒进行处理，制备钛白粉浆料，具体方法如下：
(1)将TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒加入脱盐水制备成浓度为600g/L的浆料，其浆料pH值为3.29、黏度为70.6mPa·s；
(2)取2L加入质量分数为钛白粉含量0.2％的偏铝酸钠溶液(其溶液浓度以Al2O3计为100g/L)，加入后浆料pH值为4.20、黏度为160.7mPa·s；
(3)向步骤(2)得到的浆料中加入硫酸将pH调节到4.50，调节后黏度为183.2mPa·s；
(4)采用隔膜压滤机将步骤(3)得到的浆料进行洗涤、压滤，在滤布上有完整的滤饼形成，且无触变性；
将滤饼加脱盐水制备成600g/L的浆料，加入钛白粉质量分数为0.2％的六偏磷酸钠(以P2O5计)，并将pH调节到10.11，其浆料黏度仅有32.4mPa·s。
实施例5
利用本发明实施例的方法对TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒进行处理，制备钛白粉浆料，具体方法如下：
(1)将TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒加入脱盐水制备成浓度为450g/L的浆料，其浆料pH值为3.28、黏度为45.1mPa·s；
(2)取2L加入质量分数为钛白粉含量0.3％的硫酸铝溶液(其溶液浓度以Al2O3计为100g/L)，加入后浆料pH值为2.21、黏度为48.3mPa·s；
(3)向步骤(2)得到的浆料中加入氢氧化钠将pH调节到4.50，调节后黏度为80.6mPa·s；
(4)采用真空转鼓过滤机将步骤(3)得到的浆料进行洗涤、压滤，在滤布上有完整的滤饼形成，且无触变性；
(5)将滤饼加脱盐水制备成600g/L的浆料，加入钛白粉质量分数为0.2％的六偏磷酸钠(以P2O5计)，并将pH调节到10.10，其浆料黏度仅有39.4mPa·s。
实施例6
利用本发明实施例的方法对TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒进行处理，制备钛白粉浆料，具体方法如下：
(1)将TiCl4氧化反应获得的钛白粉颗粒加入脱盐水制备成浓度为600g/L的浆料，其浆料pH值为3.35、黏度为73.4mPa·s；
(2)取2L加入质量分数为钛白粉含量0.4％的硫酸铝溶液(其溶液浓度以Al2O3计为100g/L)，加入后浆料pH值为2.36、黏度为56.3mPa·s；
(3)向步骤(2)得到的浆料中加入氢氧化钠将pH调节到4.50，调节后黏度为160.8mPa·s；
(4)采用真空转鼓过滤机将步骤(3)得到的浆料进行洗涤、压滤，在滤布上有完整的滤饼形成，且无触变性；
(5)将滤饼加脱盐水制备成600g/L的浆料，加入钛白粉质量分数为0.2％的六偏磷酸钠(以P2O5计)，并将pH调节到10.08，其浆料黏度仅有49.3mPa·s。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种制备钛白粉浆料的方法，其特征在于，包括：
将钛白粉基料进行制浆处理，以便得到钛白粉原浆；
将所述钛白粉原浆与含铝化合物进行混合搅拌处理，以便使所述钛白粉原浆的钛白粉基料颗粒表面包覆铝膜，得到铝包膜钛白粉颗粒；
将包覆铝膜的浆料调节pH值至酸性，以便得到调节pH值后的浆料；
将所述调节pH值后的浆料进行压滤处理，以便得到滤饼；以及
将所述滤饼与分散剂进行混合制浆处理，以便获得钛白粉浆料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛白粉基料是以氯化钠晶体颗粒为除疤物的氯化法得到的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛白粉原浆的浓度为200g/L～600g/L，pH值为2～5，
任选地，所述钛白粉原浆的黏度不大于300mPa·s。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铝化合物为硫酸铝和偏铝酸钠，
任选地，所述含铝化合物的加入量为每1千克所述钛白粉基料加入1～8克所述含铝化合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述包覆铝膜的浆料调节pH值至3.8～6.5。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH调节剂为无机酸和无机碱，优选地，所述无机酸为选自硫酸、盐酸和硝酸的至少一种，优选地，所述无机碱为选自氢氧化钠、碳酸氢钠和氨水的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用真空转鼓过滤机和/或隔膜压滤机进行所述压滤处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛白粉浆料的浓度为300g/L～700g/L，
任选地，所述钛白粉浆料的黏度为30mPa·s～100mPa·s。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括，将所述钛白粉浆料调节pH值至9～11。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散剂为选自六偏磷酸钠、硅酸钠、羧酸盐和异丙醇胺的至少一种，
任选地，所述分散剂添加量为所述滤饼的固含量为1‰～5‰。
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