CN109824084A - 一种钛白粉漂白的改进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钛白粉漂白的改进方法，包括如下步骤：(1)取偏钛酸料浆作为原料，并控制原料中的游离硫酸的质量含量≥15g/L，再向原料中加入次硫酸氢钠甲醛作为还原剂；(2)对原料进行搅拌，在搅拌过程中所述次硫酸氢钠甲醛分解产生还原因子，还原因子将原料中的Fe³⁺还原成Fe²⁺；(3)将充分还原后的原料进行过滤，再经洗涤，得到漂白后的偏钛酸。本发明通过适当提高原料中的游离硫酸的质量含量下限，控制原料中的游离硫酸的质量含量≥15g/L，降低漂白所需的搅拌强度，在保持所需漂白效果的情况下，降低了次硫酸氢钠甲醛的使用量，扩大了洗涤用水的范畴，从而进一步降低了漂白成本。

Description

一种钛白粉漂白的改进方法

技术领域

本发明属于钛白粉工艺领域，具体涉及一种钛白粉漂白的改进方法。

背景技术

钛白粉的生产原料是钛铁矿。钛铁矿在硫酸中酸解并生成Ti(SO₄)₂、Fe₂(SO₄)₃和FeSO₄。在后续的水解过程中，Ti(SO₄)₂经水解生成偏钛酸料浆。进入漂白阶段的偏钛酸料浆内残留有少量铁元素，它们主要以Fe³⁺和Fe²⁺离子状态被水合二氧化钛胶粒吸附。此外，当洗涤体系的全体或者局部的pH值过高时，Fe³⁺可能水解生成Fe(OH)₃或FeOOH微粒。在煅烧偏钛酸时，存在于偏钛酸内的上述两类铁元素最终会以Fe³⁺离子形式进入烧成的二氧化钛晶体的晶格中，使二氧化钛晶体显色。因此，少量铁在偏钛酸内的存在就会严重影响钛白粉的白度，所以在钛白粉的生产中，一定要经过漂白尽可能地将偏钛酸内的铁除去。中国专利ZL201310269768.4公开了“一种钛白粉的漂白方法”，该方法以次硫酸氢钠甲醛作为还原剂来还原偏钛酸料浆内的高价铁，偏钛酸料浆的游离硫酸的质量含量大于5g/L，次硫酸氢钠甲醛的用量相对于所述料浆中总钛质量的百分含量为0.3％～0.5％，经过搅拌反应使料浆得到充分还原后，冷却料浆并进行抽滤，使用去离子水洗涤后得到漂白后的偏钛酸。该专利用还原剂次硫酸氢钠甲醛将偏钛酸内的Fe³⁺还原为Fe²⁺，但是该专利的次硫酸氢钠甲醛使用量相对较大，而且对洗涤水要求较高，从而导致漂白成本偏高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种钛白粉漂白的改进方法，该方法以次硫酸氢钠甲醛作为还原剂，通过适当提高游离硫酸的质量含量下限，在达到所需漂白效果的前提下，降低了次硫酸氢钠甲醛的使用量以及搅拌强度，扩大了洗涤用水的范畴，不仅可有效地将Fe³⁺还原为Fe²⁺，通过过滤、洗涤去除，还可进一步降低漂白成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种钛白粉漂白的改进方法，包括如下步骤：

(1)取偏钛酸料浆作为原料，控制原料中的游离硫酸的质量含量≥15g/L，并向原料中加入次硫酸氢钠甲醛作为还原剂；

(2)对原料进行搅拌，在搅拌过程中所述次硫酸氢钠甲醛分解产生还原因子，还原因子将原料中的Fe³⁺还原成Fe²⁺；

(3)将充分还原后的原料进行过滤，再经洗涤，得到漂白后的偏钛酸。

进一步地，步骤(1)中所述次硫酸氢钠甲醛的添加量是偏钛酸料浆中总钛质量的0.05～0.28％。

进一步地，步骤(2)中所述搅拌是指搅拌频率为20～60r/min，搅拌时间为20～58min。

进一步地，步骤(3)中所述洗涤是指采用去离子水、脱盐水、砂滤水、三洗水、自来水中任一种对过滤后的原料进行洗涤。

本发明适当提高偏钛酸料浆中游离硫酸的质量含量，结合适当强度的搅拌，有利于分散偏钛酸胶粒集合体，并有利于偏钛酸胶粒表面的吸附态铁离子脱附而进入溶液，即：通过吸附态水合铁离子在吸附质子的协同作用下从水合偏钛酸胶粒表面脱附–以游离态水合Fe³⁺离子形式进入溶液–游离态水合Fe³⁺离子被次硫酸氢钠甲醛还原为水合Fe²⁺离子的途径，或者通过存在于偏钛酸胶粒表面的吸附态Fe³⁺离子同还原剂形成配位体–处于配位状态的吸附态水合Fe³⁺离子被还原为吸附态水合Fe²⁺离子–吸附态水合Fe²⁺离子脱附，以游离态水合Fe²⁺离子形式进入溶液的途径，达到在减小次硫酸氢钠甲醛的用量的前提下，仍然能够较为彻底地将Fe³⁺还原为Fe²⁺的目的。

本发明确定了有利于改善次硫酸氢钠甲醛的还原效果的游离硫酸的量，即：适当提高偏钛酸料浆中游离硫酸的质量含量，并结合适当强度的搅拌，达到了促进次硫酸氢钠甲醛的还原作用的目的，从而获得进一步降低经济成本等较为理想的综合效果。

具体实施方式

本实施例提供的钛白粉漂白的改进方法，包括如下步骤：

(1)取偏钛酸料浆作为原料，并控制原料中的游离硫酸的质量含量≥15g/L，再向原料中加入次硫酸氢钠甲醛作为还原剂；这里所述控制原料中的游离硫酸的质量含量≥15g/L可通过制备偏钛酸料浆时控制偏钛酸料浆中的游离硫酸质量含量≥15g/L来实现，或者在偏钛酸料浆的游离硫酸质量含量偏低时，则可通过适量补加硫酸，使原料中的游离硫酸的质量含量≥15g/L来实现。通过适当提高游离硫酸质量含量的下限值，将有助于吸附态铁离子从偏钛酸胶粒表面脱附，也有助于溶解在前期水解生成的Fe(OH)₃或FeOOH微粒，从而有利于次硫酸氢钠甲醛将Fe³⁺还原为Fe²⁺，所述次硫酸氢钠甲醛的添加量仅是偏钛酸料浆中总钛质量的0.05％～0.28％，便可有效地将原料中存在的Fe³⁺还原为Fe²⁺，减少了次硫酸氢钠甲醛的添加量，进而降低了成本；

(2)对原料进行搅拌，搅拌转速为20～60r/min，搅拌时间为20～58min，在搅拌过程中所述次硫酸氢钠甲醛分解产生还原因子，还原因子将原料中的Fe³⁺还原成Fe²⁺，本实施例降低了搅拌时间和转速，即减小了搅拌强度，在减少次硫酸氢钠甲醛添加量、较为彻底地将Fe³⁺还原为Fe²⁺；

(3)将充分还原后的原料进行过滤，再洗涤得到漂白后的偏钛酸，所述偏钛酸与使用的清洗用水的体积比为1:8～10，即可保证除铁效果，本实施例可采用去离子水、脱盐水、砂滤水、三洗水、自来水中任一种水清洗，均可达到有效清洗的目的。

本实施例适当提高了原料中的游离硫酸的质量含量下限，确保原料中的游离硫酸的质量含量≥15g/L，并降低搅拌强度，在保持所需漂白效果的情况下，降低了次硫酸氢钠甲醛的添加量，扩大了洗涤用水的范畴，从而降低了漂白成本。

与实施例对应的5次实验的结果在下面给出。实验目的有二，一是比较不同用量的次硫酸氢钠甲醛还原剂的还原效果，二是考察提高游离硫酸含量并与次硫酸氢钠甲醛还原剂搭配使用的效果。

实验1

实验步骤：漂前偏钛酸料浆取自二厂，置于玻璃反应釜中加水稀释至300g/L后，一边加温一边加入180mL晶种，搅拌均匀后，从玻璃反应釜内取5次1200mL料浆放入5个2000mL的烧杯中，并对烧杯编号，对应为1、2、3、4、5号。将5个烧杯均置于在水浴锅中搅拌，水浴锅中的温度保持在60℃，搅拌的同时给1号烧杯中添加3.4mL的硫酸，给2号烧杯中添加3.4mL的硫酸和0.18g的次硫酸氢钠甲醛，给3号烧杯中添加3.4mL的硫酸和0.27g的次硫酸氢钠甲醛，给4号烧杯中添加1.08g的次硫酸氢钠甲醛，给5号烧杯中添加0.36g的次硫酸氢钠甲醛。搅拌转速为28r/min，搅拌时间为50min。反应结束后取漂后偏钛酸料浆300mL，真空抽滤后采用2700mL脱盐水洗涤，洗涤水温40～50℃。

物料数据：偏钛酸料浆浓度300g/L；偏钛酸料浆硫酸含量9.9g/L；晶种浓度按100g/L计；漂前料浆铁含量进行两次检测，第一检测数据为118ppm，第二检测数据为122ppm，硫酸的浓度为18.4mol/L。

实验结果如表1所示。

表1不同量的游离硫酸与还原剂的漂白效果对比

上表中可看出，1号只增加硫酸含量，不添加次硫酸氢钠甲醛，对原料的漂白效果不明显；2和3号增加硫酸含量后是料浆中的游离硫酸≥15g/L后再加入次硫酸氢钠甲醛，对料浆的漂白效果好；4和5号单一添加次硫酸氢钠甲醛，在较低的搅拌转速和搅拌时间的情况下，对Fe³⁺的还原率降低，因此降低了漂白效果，且还原剂用量越少漂白效果越差。

实验2

实验步骤：漂前偏钛酸料浆取自二厂，置于玻璃反应釜中加水稀释至300g/L后，一边加温一边加入45mL晶种，搅拌均匀后，从玻璃反应釜内取五次300mL料浆放入5个500mL的烧杯中，并对烧杯编号，对应为6、7、8、9、10号。将5个烧杯均置于在水浴锅中搅拌，水浴锅中的温度保持在60℃，搅拌的同时给6号烧杯中添加0.82mL的硫酸，给7号烧杯中添加0.82mL的硫酸和0.09g的次硫酸氢钠甲醛，给8号烧杯中添加0.82mL的硫酸和0.09g的次硫酸氢钠甲醛，给9号烧杯中添加0.27g的次硫酸氢钠甲醛，给10号烧杯中添加0.09g的次硫酸氢钠甲醛，搅拌转速为35r/min，搅拌时间为40min。反应结束后取漂后偏钛酸料浆300mL，真空抽滤后采用3000mL三洗水洗涤，洗涤水温40～50℃。

物料数据：偏钛酸料浆浓度300g/L；偏钛酸料浆硫酸含量10.67g/L；晶种浓度按100g/L计；漂前料浆铁含量进行两次检测，第一检测数据为255ppm，第二检测数据为262ppm。硫酸的浓度为18.4mol/L。

实验结果如表2所示。

表2不同量的游离硫酸与还原剂的漂白效果对比

上表中可看出，6号只增加硫酸含量，不添加次硫酸氢钠甲醛，对原料的漂白效果不明显；7和8号增加硫酸含量后是料浆中的游离硫酸≥15g/L后再加入次硫酸氢钠甲醛，对料浆的漂白效果好；9和10号单一添加次硫酸氢钠甲醛，在较低的搅拌转速和搅拌时间的情况下，对Fe³⁺的还原率降低，因此降低了漂白效果，且还原剂用量越少漂白效果越差。

实验3

实验步骤：漂前偏钛酸料浆取自二厂，置于玻璃反应釜中加水稀释至300g/L后，一边加温一边加入180mL晶种，搅拌均匀后，从玻璃反应釜内取五次1200mL料浆放入5个2000mL的烧杯中，并对烧杯编号，对应为11、12、13、14、15号。将5个烧杯均置于在水浴锅中搅拌，水浴锅中的温度保持在60℃，搅拌的同时给11号烧杯中添加3.3mL的硫酸，给12号烧杯中添加3.3mL的硫酸和0.72g的次硫酸氢钠甲醛，给13号烧杯中添加3.3mL的硫酸和0.9g的次硫酸氢钠甲醛，给14号烧杯中添加1.44g的次硫酸氢钠甲醛，给15号烧杯中添加0.72g的次硫酸氢钠甲醛。搅拌转速为50r/min，搅拌时间为30min。反应结束后取漂后偏钛酸料浆300mL，真空抽滤后采用2400mL脱盐水洗涤，洗涤水温40～50℃。

物料数据：偏钛酸料浆浓度300g/L；偏钛酸料浆硫酸含量10.12g/L；晶种浓度按100g/L计；漂前料浆铁含量进行两次检测，第一检测数据为350ppm，第二检测数据为379ppm。硫酸的浓度为18.4mol/L。

实验结果如表3所示。

表3不同量的游离硫酸与还原剂的漂白效果对比

上表中可看出，11号只增加硫酸含量，不添加次硫酸氢钠甲醛，对原料的漂白效果不明显；12和13号增加硫酸含量至料浆中的游离硫酸≥15g/L后再加入次硫酸氢钠甲醛，对料浆的漂白效果好；14和15号单一添加次硫酸氢钠甲醛，在较低的搅拌转速和搅拌时间的情况下，对Fe³⁺的还原率降低，因此降低了漂白效果，且还原剂用量越少漂白效果越差。

实验4

实验步骤：漂前偏钛酸料浆取自二厂，置于玻璃反应釜中加水稀释至300g/L后，一边加温一边加入45mL晶种，搅拌均匀后，从玻璃反应釜内取3次300mL料浆放入3个500mL的烧杯中，并对烧杯编号，对应为16、17、18号。将3个烧杯均置于在水浴锅中搅拌，水浴锅中的温度保持在60℃，搅拌的同时，给1号烧杯中不添加任何物料，2号烧杯中添加0.09g的次硫酸氢钠甲醛，3号烧杯中添加0.135g的次硫酸氢钠甲醛，搅拌转速为35r/min，搅拌时间为40min。反应结束后取漂后偏钛酸料浆300mL，真空抽滤后采用3000mL自来水洗涤，洗涤水温40～50℃。

物料数据：偏钛酸料浆浓度300g/L；偏钛酸料浆硫酸含量35g/L；晶种浓度按100g/L计；漂前料浆铁含量进行两次检测，第一检测数据为555ppm，第二检测数据为542ppm。

表4不同量还原剂的漂白效果对比

从上表中可看出，在游离硫酸含量远大于15g/L，且达到35g/L，仍然可以实现对偏钛酸料浆漂白效果，且漂白效果较好。

实验5

实验步骤：漂前偏钛酸料浆取自漂白现场，置于玻璃反应釜中加水稀释至300g/L后，一边加温一边加入45mL晶种，搅拌均匀后，从玻璃反应釜内取3次300mL料浆放入3个500mL的烧杯中，并对烧杯编号，对应为19、22、21号。将3个烧杯均置于在水浴锅中搅拌，水浴锅中的温度保持在60℃，搅拌的同时，19号烧杯中不添加任何物料，20号烧杯中添加0.18g的次硫酸氢钠甲醛，21号烧杯中添加0.225g的次硫酸氢钠甲醛，搅拌转速为35r/min，搅拌时间为40min。反应结束后取漂后偏钛酸料浆300mL，真空抽滤后采用3000mL三洗水洗涤，洗涤水温40～50℃。

物料数据：偏钛酸料浆浓度300g/L；偏钛酸料浆硫酸含量41g/L；晶种浓度按100g/L计；漂前料浆铁含量进行两次检测，第一检测数据为675ppm，第二检测数据为690ppm。

表5不同量还原剂的漂白效果对比

从上表中可看出，在游离硫酸含量远大于15g/L，且达到41g/L，仍然可以实现对偏钛酸料浆漂白效果，且漂白效果较好。

以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种钛白粉漂白的改进方法，包括如下步骤：

(1)取偏钛酸料浆作为原料，并向原料中加入次硫酸氢钠甲醛作为还原剂；

(2)对原料进行搅拌，在搅拌过程中所述次硫酸氢钠甲醛分解产生还原因子，还原因子将原料中的Fe³⁺还原成Fe²⁺；

(3)将充分还原后的原料进行过滤，再经洗涤，得到漂白后的偏钛酸；

其特征在于：控制步骤(1)所述原料中的游离硫酸的质量含量≥15g/L。

2.根据权利要求1所述的钛白粉漂白的改进方法，其特征在于：步骤(1)中所述次硫酸氢钠甲醛的添加量是偏钛酸料浆中总钛质量的0.05～0.28％。

3.根据权利要求1所述的钛白粉漂白的改进方法，其特征在于：步骤(2)中所述搅拌是指搅拌频率为20～60r/min，搅拌时间为20～58min。

4.根据权利要求1所述的钛白粉漂白的改进方法，其特征在于：步骤(3)中所述洗涤是指采用去离子水、脱盐水、砂滤水、三洗水、自来水中任一种对过滤后的原料进行洗涤。