CN107364883B - 一种钛白粉初品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钛白粉初品及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a)将偏钛酸、二氧化钛溶胶和盐溶液混合后抽滤，得到原料混合物滤饼；b)将步骤a)得到的原料混合物滤饼进行煅烧，得到钛白粉初品；所述煅烧的过程具体为：将所述原料混合物滤饼依次进行脱水、脱硫、晶型转化和晶粒生长，得到钛白粉初品。与现有技术相比，本发明通过首先将偏钛酸与晶种在盐溶液中混合，再控制煅烧工艺，得到质量指标高的钛白粉初品；所述钛白粉初品的金红石含量高，同时消色力和白度高且稳定，具有较好的颜料性能。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的钛白粉初品的金红石含量在97.8％以上，白度不低于96.45，Tcs值不低于1958，Scx值不低于3.67。

Description

一种钛白粉初品及其制备方法

技术领域

本发明涉及钛白粉生产技术领域，更具体地说，是涉及一种钛白粉初品及其制备方法。

背景技术

钛白粉初品作为最重要的无机颜料，广泛应用于涂料、造纸、塑料、橡胶、油墨等各个领域。目前，工业上大规模生产钛白粉初品的方法主要是硫酸法和氯化法两种，虽然氯化法从整体上较硫酸法先进，但是由于技术受限，国内主要以硫酸法为主导。

在硫酸法工艺中，偏钛酸煅烧工艺是决定钛白粉初品质量的关键工序之一。煅烧质量对钛白粉初品的质量影响很大，特别是对金红石型钛白粉初品的消色力、白度等颜料性能以及金红石含量等指标有着决定性的影响。而钛白粉初品在灰浆中的色泽直接影响成品颜料的性能，进而影响钛白粉初品的质量以及市场占有率。

但是，现有技术对于钛白粉初品的煅烧工艺没有明确标准，制备得到的钛白粉初品的质量也参差不齐，存在金红石含量低、消色力和白度低且不稳定，从而使钛白粉初品的质量指标较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钛白粉初品及其制备方法，采用本发明提供的制备方法得到的钛白粉初品金红石含量高，同时消色力和白度高且稳定，具有较好的颜料性能。

本发明提供了一种钛白粉初品的制备方法，包括以下步骤：

a)将偏钛酸、二氧化钛溶胶和盐溶液混合后抽滤，得到原料混合物滤饼；

b)将步骤a)得到的原料混合物滤饼进行煅烧，得到钛白粉初品；

所述煅烧的过程具体为：将所述原料混合物滤饼依次进行脱水、脱硫、晶型转化和晶粒生长，得到钛白粉初品。

优选的，步骤a)中二氧化钛溶胶的加入质量为偏钛酸中的TiO₂质量的4％～8％。

优选的，步骤a)中所述盐溶液为混合盐溶液；所述混合盐溶液由钾盐溶液、磷盐溶液和锌盐溶液组成。

优选的，所述钾盐溶液包括氢氧化钾溶液、氯化钾溶液和碳酸钾溶液中的一种或多种；

所述钾盐溶液中钾盐的加入质量为偏钛酸中的TiO₂质量的0.2％～0.6％。

优选的，所述磷盐溶液包括磷酸二氢钠溶液、磷酸钠溶液和六偏磷酸钠溶液中的一种或多种；

所述磷盐溶液中磷盐的加入质量为偏钛酸中的TiO₂质量的0.04％～0.3％。

优选的，所述锌盐溶液包括氯化锌溶液、硝酸锌溶液、醋酸锌溶液和硫酸锌溶液中的一种或多种；

所述锌盐溶液中锌盐的加入质量为偏钛酸中的TiO₂质量的0.1％～0.5％。

优选的，步骤b)中所述脱水的过程具体为：

60min内从室温升高至脱水温度，保温0.5h～2h；

所述脱水温度为300℃～350℃。

优选的，步骤b)中所述脱硫的过程具体为：

60min内从脱水温度升高至脱硫温度，保温1h～2.5h；

所述脱硫温度为600℃～800℃。

优选的，步骤b)中所述晶型转化和晶粒生长的过程具体为：

30min～60min从脱硫温度升高至700℃～900℃，保温1h～2.5h。

本发明还提供了一种钛白粉初品，由上述技术方案所述的制备方法制备而成。

本发明提供了一种钛白粉初品及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a)将偏钛酸、二氧化钛溶胶和盐溶液混合后抽滤，得到原料混合物滤饼；b)将步骤a)得到的原料混合物滤饼进行煅烧，得到钛白粉初品；所述煅烧的过程具体为：将所述原料混合物滤饼依次进行脱水、脱硫、晶型转化和晶粒生长，得到钛白粉初品。与现有技术相比，本发明通过首先将偏钛酸与晶种在盐溶液中混合，再控制煅烧工艺，得到质量指标高的钛白粉初品；所述钛白粉初品的金红石含量高，同时消色力和白度高且稳定，具有较好的颜料性能。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的钛白粉初品的金红石含量在97.8％以上，白度不低于96.45，Tcs值不低于1958，Scx值不低于3.67。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明提供了一种钛白粉初品的制备方法，包括以下步骤：

a)将偏钛酸、二氧化钛溶胶和盐溶液混合后抽滤，得到原料混合物滤饼；

b)将步骤a)得到的原料混合物滤饼进行煅烧，得到钛白粉初品；

所述煅烧的过程具体为：将所述原料混合物滤饼依次进行脱水、脱硫、晶型转化和晶粒生长，得到钛白粉初品。

本发明首先将偏钛酸、二氧化钛溶胶和盐溶液混合后抽滤，得到原料混合物滤饼。本发明对所述偏钛酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。在本发明优选的实施例中，所述偏钛酸由钛铁矿与浓硫酸反应后得到的硫酸氧钛水解得到，并经漂白，本发明对此没有特殊限制。在本发明中，所述偏钛酸中TiO₂含量优选为200g/L～400g/L，更优选为300g/L。

在本发明中，所述二氧化钛溶胶即纳米二氧化钛水溶液，目的是作为制备钛白粉初品的晶种。本发明对所述二氧化钛溶胶的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的的市售商品或自制品均可。在本发明中，所述二氧化钛溶胶的加入质量优选为偏钛酸中的TiO₂质量的4％～8％，更优选为4.5％～6％。

在本发明中，所述盐溶液优选为混合盐溶液；所述混合盐溶液优选由钾盐溶液、磷盐溶液和锌盐溶液组成。在本发明中，所述钾盐溶液优选包括氢氧化钾溶液、氯化钾溶液和碳酸钾溶液中的一种或多种，更优选为碳酸钾溶液。本发明对所述钾盐溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。在本发明优选的实施例中，所述钾盐溶液为自制的浓度为600g/L的碳酸钾溶液。在本发明中，所述钾盐溶液中钾盐的加入质量优选为偏钛酸中的TiO₂质量的0.2％～0.6％，更优选为0.25％～0.4％。

在本发明中，所述磷盐溶液优选包括磷酸二氢钠溶液、磷酸钠溶液和六偏磷酸钠溶液中的一种或多种，更优选为磷酸钠溶液。本发明对所述磷盐溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。在本发明优选的实施例中，所述磷盐溶液为自制的浓度为1000g/L的磷酸钠溶液。在本发明中，所述磷盐溶液中磷盐的加入质量优选为偏钛酸中的TiO₂质量的0.04％～0.3％，更优选为0.05％～0.08％。

在本发明中，所述锌盐溶液优选包括氯化锌溶液、硝酸锌溶液、醋酸锌溶液和硫酸锌溶液中的一种或多种，更优选为氯化锌溶液。本发明对所述锌盐溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售商品或自制品均可。在本发明优选的实施例中，所述锌盐溶液为自制的浓度为150g/L的氯化锌溶液。在本发明中，所述锌盐溶液中锌盐的加入质量优选为偏钛酸中的TiO₂质量的0.1％～0.5％，更优选为0.18％～0.25％。

本发明将偏钛酸、二氧化钛溶胶和盐溶液混合后抽滤。在本发明中，所述混合的目的是使各原料混合均匀；本发明对所述混合的方式没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的机械搅拌或人工搅拌的技术方案即可。在本发明中，所述抽滤的目的是除去水分，得到原料混合物滤饼，本发明对此没有特殊限制。

得到所述原料混合物滤饼后，本发明将得到的原料混合物滤饼进行煅烧，得到钛白粉初品。在本发明中，所述煅烧的过程具体为：将所述原料混合物滤饼依次进行脱水、脱硫、晶型转化和晶粒生长，得到钛白粉初品。本发明对所述煅烧的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的马弗炉。本发明通过控制工艺过程及程序温度进行煅烧，配合上述特定组分的原料混合物滤饼，能够有效改善得到的钛白粉初品的金红石含量及颜料性能，从而提高其质量指标。

在本发明中，所述脱水的过程优选具体为：

60min内从室温升高至脱水温度，保温0.5h～2h。在本发明中，所述脱水包括升温过程和保温过程，其中，所述脱水的升温过程优选在60min内均匀从室温升高至脱水温度，时间过快脱水不完全，过慢不利于实际生产过程，同时要保证均匀升温，从而有利于脱水过程的完成。在本发明中，所述脱水温度优选为300℃～350℃，更优选为320℃。在本发明中，所述脱水的保温过程的时间优选为0.5h～2h，更优选为1h。

在本发明中，所述脱硫的过程优选具体为：

60min内从脱水温度升高至600℃～800℃，保温1h～2h。在本发明中，所述脱硫包括升温过程和保温过程，其中，所述脱硫的升温过程优选在60min内均匀从室温升高至脱硫温度，时间过快脱硫不完全，过慢不利于实际生产过程，同时要保证均匀升温，从而有利于脱硫过程的完成。在本发明中，所述脱硫温度优选为600℃～800℃，更优选为700℃～780℃。在本发明中，所述脱硫的保温过程的时间优选为1h～2.5h，更优选为1.5h～2h。

在本发明中，所述晶型转化和晶粒生长的过程优选具体为：

30min～60min从脱硫温度升高至700℃～900℃，保温1h～2.5h。本发明在30min～60min的时间范围内进行升温，有利于上述晶型转化和晶粒生长过程的进行，同时要保证均匀升温。在本发明中，所述晶型转化和晶粒生长的过程优选在700℃～900℃下进行，更优选为820℃～850℃；保温时间优选为1h～2.5h，更优选为1.5h～2h。

本发明还提供了一种钛白粉初品，由上述技术方案所述的制备方法制备而成。本发明通过首先将偏钛酸与晶种在盐溶液中混合，再控制煅烧工艺，得到质量指标高的钛白粉初品；所述钛白粉初品的金红石含量高，同时消色力和白度高且稳定，具有较好的颜料性能。

本发明提供了一种钛白粉初品及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：a)将偏钛酸、二氧化钛溶胶和盐溶液混合后抽滤，得到原料混合物滤饼；b)将步骤a)得到的原料混合物滤饼进行煅烧，得到钛白粉初品；所述煅烧的过程具体为：将所述原料混合物滤饼依次进行脱水、脱硫、晶型转化和晶粒生长，得到钛白粉初品。与现有技术相比，本发明通过首先将偏钛酸与晶种在盐溶液中混合，再控制煅烧工艺，得到质量指标高的钛白粉初品；所述钛白粉初品的金红石含量高，同时消色力和白度高且稳定，具有较好的颜料性能。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的钛白粉初品的金红石含量在97.8％以上，白度不低于96.45，Tcs值不低于1958，Scx值不低于3.67。

另外，本发明提供的制备方法的煅烧工艺采用程序温度，能耗低，可以大大节省制备钛白粉初品的能源消耗。

为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的偏钛酸为重庆钛业工厂漂白后的物料，其中TiO₂含量为200g/L～400g/L；所用的二氧化钛溶胶取自重庆钛业煅烧工艺，作为晶种引入；所用的磷酸钠溶液的浓度为1000g/L，碳酸钾溶液的浓度为600g/L，氯化锌溶液的浓度为150g/L，均取自重庆钛业盐处理工艺。

实施例1

(1)向10L TiO₂含量为300g/L的偏钛酸中依次加入135g二氧化钛溶胶、1.5mL磷酸钠溶液、12.5mL碳酸钾溶液和40mL氯化锌溶液，搅拌均匀，再进行抽滤，得到原料混合物滤饼。

(2)将步骤(1)得到的原料混合物滤饼置于马弗炉中按照以下工艺过程及程序温度进行煅烧：①脱水：60min内均匀从室温升高至320℃，保温1h；②脱硫：在60min内均匀将温度升高至780℃，保温1.5h；③晶型转化和晶粒生长：在60min内均匀将温度升高至850℃，保温1.5h；得到钛白粉初品。

将本发明实施例1得到的钛白粉初品经玛瑙研磨仪研磨后，检测其金红石含量、白度、Tcs和Scx。其中，金红石含量采用Y-4Q型X-衍射仪进行测量，测定值能够反映金红石型TiO₂占总TiO₂的比例；白度采用WSD-III型白度仪进行测量；Tcs和Scx采用CM-5型分光测色仪测量待测样三刺激值X、Y、Z，标样三刺激值X1、Y1、Z1后，按式(I)～(II)计算得出：

Tcs＝Tcs标—(Y1—Y)×100 式(I)；

Scx＝(Z—X)—Scx标 式(II)；

其中，Tcs标和Scx标为已知数值；

样品的白度值、Tcs值和Scx值越高，表明其颜料性能越好。检测结果参见表1所示。

表1本发明实施例1得到的钛白粉初品的性能检测结果

金红石含量/％	白度	Tcs值	Scx值
				97.8	96.45	1964	3.77

由表1可知，本发明实施例1得到的钛白粉初品的金红石含量高，同时消色力和白度高且稳定，具有较好的颜料性能。

实施例2

(1)向10L TiO₂含量为300g/L的偏钛酸中依次加入156g二氧化钛溶胶、1.8mL磷酸钠溶液、15mL碳酸钾溶液和36mL氯化锌溶液，搅拌均匀，再进行抽滤，得到原料混合物滤饼。

(2)将步骤(1)得到的原料混合物滤饼置于马弗炉中按照以下工艺过程及程序温度进行煅烧：①脱水：60min内均匀从室温升高至320℃，保温1h；②脱硫：在60min内均匀将温度升高至720℃，保温2h；③晶型转化和晶粒生长：在60min内均匀将温度升高至820℃，保温1.5h；得到钛白粉初品。

将本发明实施例2得到的钛白粉初品经玛瑙研磨仪研磨后，采用实施例1提供的检测方法检查其金红石含量、白度、Tcs和Scx，检测结果参见表2所示。

表2本发明实施例2得到的钛白粉初品的性能检测结果

金红石含量/％	白度	Tcs值	Scx值
				98.8	96.54	1965	3.67

由表2可知，本发明实施例2得到的钛白粉初品的金红石含量高，同时消色力和白度高且稳定，具有较好的颜料性能。

实施例3

(1)向10L TiO₂含量为300g/L的偏钛酸中依次加入180g二氧化钛溶胶、2.4mL磷酸钠溶液、20mL碳酸钾溶液和50mL氯化锌溶液，搅拌均匀，再进行抽滤，得到原料混合物滤饼。

(2)将步骤(1)得到的原料混合物滤饼置于马弗炉中按照以下工艺过程及程序温度进行煅烧：①脱水：60min内均匀从室温升高至320℃，保温1h；②脱硫：在60min内均匀将温度升高至700℃，保温2h；③晶型转化和晶粒生长：在60min内均匀将温度升高至820℃，保温2h；得到钛白粉初品。

将本发明实施例3得到的钛白粉初品经玛瑙研磨仪研磨后，采用实施例1提供的检测方法检查其金红石含量、白度、Tcs和Scx，检测结果参见表3所示。

表3本发明实施例3得到的钛白粉初品的性能检测结果

由表3可知，本发明实施例3得到的钛白粉初品的金红石含量高，同时消色力和白度高且稳定，具有较好的颜料性能。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种钛白粉初品的制备方法，包括以下步骤：

a)将偏钛酸、二氧化钛溶胶和盐溶液混合后抽滤，得到原料混合物滤饼；所述盐溶液为混合盐溶液；所述混合盐溶液由钾盐溶液、磷盐溶液和锌盐溶液组成；

b)将步骤a)得到的原料混合物滤饼进行煅烧，得到钛白粉初品；

所述煅烧的过程具体为：将所述原料混合物滤饼依次进行脱水、脱硫、晶型转化和晶粒生长，得到钛白粉初品；

所述脱水的过程具体为：

60min内从室温升高至脱水温度，保温0.5h～2h；

所述脱水温度为300℃～350℃；

所述脱硫的过程具体为：

60min内从脱水温度升高至脱硫温度，保温1h～2.5h；

所述脱硫温度为600℃～800℃；

所述晶型转化和晶粒生长的过程具体为：

30min～60min从脱硫温度升高至700℃～900℃，保温1h～2.5h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中二氧化钛溶胶的加入质量为偏钛酸中的TiO₂质量的4％～8％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钾盐溶液包括氢氧化钾溶液、氯化钾溶液和碳酸钾溶液中的一种或多种；

所述钾盐溶液中钾盐的加入质量为偏钛酸中的TiO₂质量的0.2％～0.6％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷盐溶液包括磷酸二氢钠溶液、磷酸钠溶液和六偏磷酸钠溶液中的一种或多种；

所述磷盐溶液中磷盐的加入质量为偏钛酸中的TiO₂质量的0.04％～0.3％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锌盐溶液包括氯化锌溶液、硝酸锌溶液、醋酸锌溶液和硫酸锌溶液中的一种或多种；

所述锌盐溶液中锌盐的加入质量为偏钛酸中的TiO₂质量的0.1％～0.5％。

6.一种钛白粉初品，其特征在于，由权利要求1～5任一项所述的制备方法制备而成。