CN110511598B - 一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺 - Google Patents

一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钛白粉生产技术领域，具体地说就是一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺。一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，包括如下步骤：1）浆料准备：使用去离子水配置TiO2浆料浓度为600~750g/L，将温度控制在20~30℃，调节PH至9.5~10.5；2）湿磨：开启湿磨系统，同时打开超级分散剂（SL~5000）阀门，采取连续进料研磨的方式，调节浆料进料流量为4m³/h,SL~5000分散剂按固相质量0.6%加入，检测水力旋流器回流液粒度分布，马尔文粒度仪测样D50 0.5um比例80%，正常研磨，调节湿磨机转速为350~400r/min；3）化学包膜；4）过滤洗涤；5）闪蒸干燥；6）气流粉碎。该工艺生产的二氧化钛应用到造纸行业中，可使纸张具有较好的白度、光泽好、强度高、薄而光滑，印刷时不穿透、质量轻等优点。

Description

一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺
技术领域
本发明涉及钛白粉生产技术领域，具体地说就是一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺。
背景技术
钛白粉被认为是目前世界上性能最好的一种白度颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷、油墨、化纤、橡胶、化妆品、电子等工业。钛白粉的主要成分为二氧化钛，其化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应。与其它白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性和化学稳定性，特别是没有毒性。
造纸行业是钛白粉的重要应用行业，主要用在高级纸张和薄型纸张中，可使纸张具有较好的白度、光泽好、强度高、薄而光滑，印刷时不穿透、质量轻。因为二氧化钛具有光催化作用，必须对其粒子表面进行处理，以满足耐光、耐晒的要求。目前只有国外几家国际钛白粉大公司掌握该类产品的生产技术，本发明通过采用特殊的包膜工艺，改善无机氧化物在钛白粉粒子上包覆作用，添加特定盐类物质。使其对耐晒力大大提高，达到高档纸对钛白粉的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，采用特殊湿磨工艺，使钛白粉粒度分布变窄，颗粒形貌得到改善、采用分段变温包膜工艺进行无机包膜，可使分层包覆无机膜更急紧密，引进锰盐进行包膜处理，提高钛白粉在造纸产品中的高耐晒性能。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，包括如下步骤：
1）浆料准备：使用去离子水配置TiO2浆料浓度为600~750g/L，将温度控制在20~30℃，调节pH至9.5~10.5；
2）湿磨：开启湿磨系统，同时打开超级分散剂SL~5000阀门，采取连续进料研磨的方式，调节浆料进料流量为4m³/h，SL~5000分散剂按固相质量0.6%加入，正常研磨，调节湿磨机转速为350~400r/min，检测水力旋流器回流液粒度分布，马尔文粒度仪测样D50 为0.5μm；
3）化学包膜：将步骤2）所得湿磨后的浆料泵入浓度调节槽，在调节槽中加入去离子水将TiO2浓度调节为290~310g/L的待包膜浆料，将待包膜浆料泵入包膜槽，调节转速至60~100r/min，将待包膜浆料温度控制在50~55℃，加入硅酸钠A至硅酸钠含量为95~105g/L，加磷酸含量为85%的磷酸1000L，搅拌25~35min后，升温到75~85℃，加入硅酸钠B至硅酸钠含量为95~105g/L，加硫酸调pH为2~2.5，搅拌25~35min，加入偏铝酸钠A至偏铝酸钠含量为95~105g/L，搅拌25~35min，加入偏铝酸钠B至偏铝酸钠含量为95~105g/L，搅拌25~35min，加入硫酸锰至硫酸锰含量为5~105g/L，搅拌25~35min，加入硫酸铝至硫酸铝的含量为5~105g/L，调节pH值至7.2~8.0，搅拌熟化110~130min，泵入洗涤备料槽；
4）过滤洗涤：采用隔膜压滤机进行过滤洗涤，将压滤机压力表调节在17~20Mpa范围，打开压滤机进料阀，将步骤3）中所得浆料泵入隔膜压滤机，关闭进料阀，打开压滤机中心洗涤阀，洗涤25~35min，打开压滤机角洗阀，角水洗25~35min，取样分析水洗电导率，当电导率≥80μs/cm时，关闭洗涤系统，启动压榨水泵，保持压力1.5~1.6Mpa，压榨5~15min，准备卸料；
5）闪蒸干燥：点火，使热风炉出口温度逐渐达到200~220℃，启动皮带机，从压滤机卸料槽开始进料，主机出风口温控制在120~140℃，进袋滤器温度小于120℃，检测含水量小于0.5%时连续运行，含水量大于0.5%时调整进料量使得含水量小于0.5%；
6）气流粉碎：采用扁平磨气流粉碎，过热蒸汽温度调整为290~310℃，粉碎蒸汽压力1.8~2.0MPa，带料蒸汽压力1.0~1.7MPa，汽固比控制1.5~2.5，在带料文丘里口加入改性有机硅，加入量为质量比0.6%，取样分析水份含量小于0.5%，进行产品包装即可。
作为优化，所述的硅酸钠A的固相含量为0.6%，硅酸钠B的固相含量为1.8%，偏铝酸钠A的固相含量为0.2%，偏铝酸钠B的固相含量为1.4%，硫酸锰的固相含量为0.1%。
作为优化，所述的步骤4）中打开压滤机中心洗涤阀，洗涤30min，打开压滤机角洗阀，角水洗30min，取样分析水洗电导率，当电导率≥80μs/cm时，关闭洗涤系统，启动压榨水泵，保持压力1.5~1.6Mpa，压榨10min，准备卸料。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺的有益效果如下：（1）通过采用特殊湿磨工艺，使钛白粉粒度分布变窄，马尔文2000测定D50 0.3μm以下占比大于80%，D99 1.0μm占比大于98%；（2）使得二氧化钛颗粒形貌得到改善、形状更加规则，颗粒为圆形；（3）采用分段变温包膜工艺进行无机包膜，可使分层包覆无机膜更急紧密，见附图；（4）引进锰盐进行包膜处理，提高钛白粉在造纸产品中的高耐晒性能，通过本工艺生产的产品可在日本大阪耐晒油墨的紫外线测试方法中耐晒等级达到7级（共8级，常规产品一般达到四级），即50W紫外灯照射能达到140小时不褪色，该工艺生产的二氧化钛应用到造纸行业中，可使纸张具有较好的白度、光泽好、强度高、薄而光滑，印刷时不穿透、质量轻等优点。
附图说明
图1为本工艺生产二氧化钛电镜照片；
图2为常规工艺生产二氧化钛电镜照片。
具体实施方式
实施例1
一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，包括如下步骤：
1）浆料准备：使用去离子水配置TiO2浆料浓度为600g/L，将温度控制在20℃，调节pH为9.5。
2）湿磨：开启湿磨系统，同时打开超级分散剂SL~5000阀门，采取连续进料研磨的方式，调节浆料进料流量为4m³/h，SL~5000分散剂按固相质量0.6%加入，正常研磨，调节湿磨机转速为350r/min，检测水力旋流器回流液粒度分布，马尔文粒度仪测样D50 为0.5μm。
3）化学包膜：将步骤2）所得湿磨后的浆料泵入浓度调节槽，在调节槽中加入去离子水将TiO2浓度调节为290g/L的待包膜浆料，将待包膜浆料泵入包膜槽，调节转速至60r/min，将待包膜浆料温度控制在50℃，加入硅酸钠A至硅酸钠含量为95g/L，加磷酸含量为85%的磷酸1000L，搅拌25min后，升温到75℃，加入硅酸钠B至硅酸钠含量为95g/L，加硫酸调pH为2~2.5，搅拌25min，加入偏铝酸钠A至偏铝酸钠含量为95g/L，搅拌25min，加入偏铝酸钠B至偏铝酸钠含量为95g/L，搅拌25min，加入硫酸锰至硫酸锰含量为5g/L，搅拌25min，加入硫酸铝至硫酸铝的含量为5g/L，调节pH值至7.2~8.0，搅拌熟化110min，泵入洗涤备料槽。
4）过滤洗涤：采用隔膜压滤机进行过滤洗涤，将压滤机压力表调节在17~20Mpa范围，打开压滤机进料阀，将步骤3）中所得浆料泵入隔膜压滤机，关闭进料阀，打开压滤机中心洗涤阀，洗涤25min，打开压滤机角洗阀，角水洗25min，取样分析水洗电导率，当电导率≥80μs/cm时，关闭洗涤系统，启动压榨水泵，保持压力1.5~1.6Mpa，压榨5min，准备卸料；
5）闪蒸干燥：点火，使热风炉出口温度逐渐达到200℃，启动皮带机，从压滤机卸料槽开始进料，主机出风口温控制在120℃，进袋滤器温度小于120℃，检测含水量小于0.5%时连续运行，含水量大于0.5%时调整进料量使得含水量小于0.5%。
6）气流粉碎：采用扁平磨气流粉碎，过热蒸汽温度调整为290℃，粉碎蒸汽压力1.8~2.0MPa，带料蒸汽压力1.0~1.7MPa，汽固比控制1.5，在带料文丘里口加入改性有机硅，加入量为质量比0.6%，取样分析水份含量小于0.5%，进行产品包装即可。
本实施例中，所述的硅酸钠A的固相含量为0.6%，硅酸钠B的固相含量为1.8%，偏铝酸钠A的固相含量为0.2%，偏铝酸钠B的固相含量为1.4%，硫酸锰的固相含量为0.1%。
实施例2
一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，包括如下步骤：
3）浆料准备：使用去离子水配置TiO2浆料浓度为750g/L，将温度控制在30℃，调节pH至10.5。
4）湿磨：开启湿磨系统，同时打开超级分散剂SL~5000阀门，采取连续进料研磨的方式，调节浆料进料流量为4m³/h，SL~5000分散剂按固相质量0.6%加入，正常研磨，调节湿磨机转速为400r/min，检测水力旋流器回流液粒度分布，马尔文粒度仪测样D50 为0.5μm。
3）化学包膜：将步骤2）所得湿磨后的浆料泵入浓度调节槽，在调节槽中加入去离子水将TiO2浓度调节为310g/L的待包膜浆料，将待包膜浆料泵入包膜槽，调节转速至100r/min，将待包膜浆料温度控制在55℃，加入硅酸钠A至硅酸钠含量为105g/L，加磷酸含量为85%的磷酸1000L，搅拌35min后，升温到85℃，加入硅酸钠B至硅酸钠含量为105g/L，加硫酸调pH为2~2.5，搅拌35min，加入偏铝酸钠A至偏铝酸钠含量为105g/L，搅拌35min，加入偏铝酸钠B至偏铝酸钠含量为105g/L，搅拌35min，加入硫酸锰至硫酸锰含量为105g/L，搅拌35min，加入硫酸铝至硫酸铝的含量为105g/L，调节pH值至7.2~8.0，搅拌熟化130min，泵入洗涤备料槽。
4）过滤洗涤：采用隔膜压滤机进行过滤洗涤，将压滤机压力表调节在17~20Mpa范围，打开压滤机进料阀，将步骤3）中所得浆料泵入隔膜压滤机，关闭进料阀，打开压滤机中心洗涤阀，洗涤35min，打开压滤机角洗阀，角水洗35min，取样分析水洗电导率，当电导率≥80μs/cm时，关闭洗涤系统，启动压榨水泵，保持压力1.5~1.6Mpa，压榨15min，准备卸料；
5）闪蒸干燥：点火，使热风炉出口温度逐渐达到220℃，启动皮带机，从压滤机卸料槽开始进料，主机出风口温控制在140℃，进袋滤器温度小于120℃，检测含水量小于0.5%时连续运行，含水量大于0.5%时调整进料量使得含水量小于0.5%。
6）气流粉碎：采用扁平磨气流粉碎，过热蒸汽温度调整为310℃，粉碎蒸汽压力1.8~2.0MPa，带料蒸汽压力1.0~1.7MPa，汽固比控制2.5，在带料文丘里口加入改性有机硅，加入量为质量比0.6%，取样分析水份含量小于0.5%，进行产品包装即可。
本实施例中，所述的硅酸钠A的固相含量为0.6%，硅酸钠B的固相含量为1.8%，偏铝酸钠A的固相含量为0.2%，偏铝酸钠B的固相含量为1.4%，硫酸锰的固相含量为0.1%。
实施例3
一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，包括如下步骤：
5）浆料准备：使用去离子水配置TiO2浆料浓度为700g/L，将温度控制在25℃，调节pH至10.0。
6）湿磨：开启湿磨系统，同时打开超级分散剂SL~5000阀门，采取连续进料研磨的方式，调节浆料进料流量为4m³/h，SL~5000分散剂按固相质量0.6%加入，正常研磨，调节湿磨机转速为375r/min，检测水力旋流器回流液粒度分布，马尔文粒度仪测样D50 为0.5μm。
3）化学包膜：将步骤2）所得湿磨后的浆料泵入浓度调节槽，在调节槽中加入去离子水将TiO2浓度调节为300g/L的待包膜浆料，将待包膜浆料泵入包膜槽，调节转速至80r/min，将待包膜浆料温度控制在53℃，加入硅酸钠A至硅酸钠含量为100g/L，加磷酸含量为85%的磷酸1000L，搅拌30min后，升温到80℃，加入硅酸钠B至硅酸钠含量为100g/L，加硫酸调pH为2~2.5，搅拌30min，加入偏铝酸钠A至偏铝酸钠含量为100g/L，搅拌30min，加入偏铝酸钠B至偏铝酸钠含量为100g/L，搅拌30min，加入硫酸锰至硫酸锰含量为55g/L，搅拌30min，加入硫酸铝至硫酸铝的含量为55g/L，调节pH值至7.2~8.0，搅拌熟化120min，泵入洗涤备料槽。
4）过滤洗涤：采用隔膜压滤机进行过滤洗涤，将压滤机压力表调节在17~20Mpa范围，打开压滤机进料阀，将步骤3）中所得浆料泵入隔膜压滤机，关闭进料阀，打开压滤机中心洗涤阀，洗涤30min，打开压滤机角洗阀，角水洗30min，取样分析水洗电导率，当电导率≥80μs/cm时，关闭洗涤系统，启动压榨水泵，保持压力1.5~1.6Mpa，压榨10min，准备卸料；
5）闪蒸干燥：点火，使热风炉出口温度逐渐达到210℃，启动皮带机，从压滤机卸料槽开始进料，主机出风口温控制在130℃，进袋滤器温度小于120℃，检测含水量小于0.5%时连续运行，含水量大于0.5%时调整进料量使得含水量小于0.5%。
6）气流粉碎：采用扁平磨气流粉碎，过热蒸汽温度调整为300℃，粉碎蒸汽压力1.8~2.0MPa，带料蒸汽压力1.0~1.7MPa，汽固比控制2.0，在带料文丘里口加入改性有机硅，加入量为质量比0.6%，取样分析水份含量小于0.5%，进行产品包装即可。
本实施例中，所述的硅酸钠A的固相含量为0.6%，硅酸钠B的固相含量为1.8%，偏铝酸钠A的固相含量为0.2%，偏铝酸钠B的固相含量为1.4%，硫酸锰的固相含量为0.1%。
实验例1
对本发明实施例1~3中制得的高耐晒造纸专用二氧化钛的性能进行测试，测试结果如表1所示：
Figure 251882DEST_PATH_IMAGE001
由上表可以看出：按照实施例1-3中工艺所生产的二氧化钛纯度更高，粒度分布变窄，45μm筛余物更少，且耐晒等级较常规工艺生产的二氧化钛更高。本工艺通过采用特殊湿磨工艺，采用分段变温包膜工艺进行无机包膜，引进锰盐进行包膜处理，能有效提高钛白粉的耐晒性能。
本发明的一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1）浆料准备：使用去离子水配置TiO2浆料浓度为600~750g/L，将温度控制在20~30℃，调节pH至9.5~10.5；
2）湿磨：开启湿磨系统，同时打开超级分散剂SL~5000阀门，采取连续进料研磨的方式，调节浆料进料流量为4m³/h，SL~5000分散剂按固相质量0.6%加入，正常研磨，调节湿磨机转速为350~400r/min，检测水力旋流器回流液粒度分布，马尔文粒度仪测样D50 为0.5μm；
3）化学包膜：将步骤2）所得湿磨后的浆料泵入浓度调节槽，在调节槽中加入去离子水将TiO2浓度调节为290~310g/L的待包膜浆料，将待包膜浆料泵入包膜槽，调节转速至60~100r/min，将待包膜浆料温度控制在50~55℃，加入硅酸钠A至硅酸钠含量为95~105g/L，加磷酸含量为85%的磷酸1000L，搅拌25~35min后，升温到75~85℃，加入硅酸钠B至硅酸钠含量为95~105g/L，加硫酸调pH为2~2.5，搅拌25~35min，加入偏铝酸钠A至偏铝酸钠含量为95~105g/L，搅拌25~35min，加入偏铝酸钠B至偏铝酸钠含量为95~105g/L，搅拌25~35min，加入硫酸锰至硫酸锰含量为5~105g/L，搅拌25~35min，加入硫酸铝至硫酸铝的含量为5~105g/L，调节pH值至7.2~8.0，搅拌熟化110~130min，泵入洗涤备料槽，所述的硅酸钠A的固相含量为0.6%，硅酸钠B的固相含量为1.8%，偏铝酸钠A的固相含量为0.2%，偏铝酸钠B的固相含量为1.4%，硫酸锰的固相含量为0.1%；
4）过滤洗涤：采用隔膜压滤机进行过滤洗涤，将压滤机压力表调节在17~20Mpa范围，打开压滤机进料阀，将步骤3）中所得浆料泵入隔膜压滤机，关闭进料阀，打开压滤机中心洗涤阀，洗涤25~35min，打开压滤机角洗阀，角水洗25~35min，取样分析水洗电导率，当电导率≥80μs/cm时，关闭洗涤系统，启动压榨水泵，保持压力1.5~1.6Mpa，压榨5~15min，准备卸料；
5）闪蒸干燥：点火，使热风炉出口温度逐渐达到200~220℃，启动皮带机，从压滤机卸料槽开始进料，主机出风口温控制在120~140℃，进袋滤器温度小于120℃，检测含水量小于0.5%时连续运行，含水量大于0.5%时调整进料量使得含水量小于0.5%；
6）气流粉碎：采用扁平磨气流粉碎，过热蒸汽温度调整为290~310℃，粉碎蒸汽压力1.8~2.0MPa，带料蒸汽压力1.0~1.7MPa，汽固比控制1.5~2.5，在带料文丘里口加入改性有机硅，加入量为质量比0.6%，取样分析水份含量小于0.5%，进行产品包装即可。
2.根据权利要求1所述的一种高耐晒造纸专用二氧化钛生产工艺，其特征在于：所述的步骤4）中打开压滤机中心洗涤阀，洗涤30min，打开压滤机角洗阀，角水洗30min，取样分析水洗电导率，当电导率≥80μs/cm时，关闭洗涤系统，启动压榨水泵，保持压力1.5~1.6Mpa，压榨10min，准备卸料。
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