CN110683577A - 一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于钛白粉生产技术领域，具体涉及一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法。针对现有技术中生产钛白粉的过程中对钛白粉粒子的粒径控制不佳，导致钛白粉产品的白度不高的问题，包括如下步骤：粉碎、酸解、沉降、热过滤、结晶、亚铁分离、水解、一次水洗、漂白、二次水洗、盐处理、窑前压滤、煅烧、中间粉碎、包膜、三次水洗、干燥和气流粉碎，所述漂白步骤中，向料浆中加入按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为1.5‑2.5％的煅烧晶种。本发明用于高白度钛白粉的生产。

Description

一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法
技术领域
本发明属于钛白粉生产技术领域，具体涉及一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法。
背景技术
颜色是由物质对可见光中不同波长的光波被吸收程度不同形成的。日光是由许多波长不同的光波组成，每一种波长的光具有它特定一种颜色，各种不同颜色的光组合起来，就成为白色。
钛白粉颗粒的形状、大小和粒度分布都会对钛白粉白度产生影响。钛白粉的颗粒形状要求外形轮廓光滑，不带棱角，因为带棱角的表面会减弱对光的反射。此外，粒子大小应控制在合理的范围内。当粒子具有较高的光散射能力时，其颜色显得更白。粒径过小，则晶体是透明的；当粒径太大时，就会降低颗粒对光的散射能力，就可能对颜料性能产生非常有害的影响。现有工艺在生产钛白粉的过程中对钛白粉粒子的粒径控制不佳，导致钛白粉产品的白度不高。
发明内容
针对现有技术中生产钛白粉的过程中对钛白粉粒子的粒径控制不佳，导致钛白粉产品的白度不高的问题，本发明提供一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法，其目的在于：通过晶种添加和煅烧温度控制的参数改进，获得粒子的粒径合适的钛白粉产品，从而提高钛白粉产品的白度。
本发明采用的技术方案如下：
一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法，包括如下步骤：粉碎、酸解、沉降、热过滤、结晶、亚铁分离、水解、一次水洗、漂白、二次水洗、盐处理、窑前压滤、煅烧、中间粉碎、包膜、三次水洗、干燥和气流粉碎，所述漂白步骤中，向料浆中加入按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为1.9-2.9％的煅烧晶种。
采用该技术方案后，通过控制煅烧晶种的加入量，能够将煅烧完成后得到的干粉的粒径大小控制在合理的范围内。且在该晶种添加量的范围内，晶种外部生长形成的颗粒生长过程较慢，导致外沿生长均匀，颗粒表面的棱角较少。上述因素共同导致了该方案煅烧后形成的干粉颗粒的粒径在0.2-0.39μm，且颗粒表面棱角很少，最终使得工艺完成后得到的钛白粉产品具有很高的白度。
优选的，所述漂白步骤的具体过程为，向经过一次水洗的浓度为280-320g/l的偏钛酸中加入98％浓硫酸，使得加入后硫酸的浓度为40-60g/l，然后按照0.3-0.6g/l的量加入三价钛，然后向料浆中加入按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为1.9-2.9％的煅烧晶种，然后进行二次水洗。
该优选方案改变了漂白工艺中各种试剂的添加顺序和添加量，为漂白工艺的进一步优化，相比于现有的漂白工艺，能够得到更加适于高白度钛白粉产品生产的料浆。
优选的，盐处理过程中，加入的试剂包括按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为0.23-0.29的硫酸铝试剂、质量分数为0.23-0.27％的氢氧化钾试剂和质量分数为0.18-0.22％的磷酸试剂。
该优选方案为盐处理过程中添加的试剂的优选方案，通过合理的盐处理方案，能够使得煅烧过程中物料内部变化平稳，形成的二氧化钛晶型稳定，色相和光泽良好。在本申请中，该优选方案还能够有助于将最终煅烧后形成的干粉颗粒控制在0.2-0.39μm范围内。
优选的，煅烧过程为，将窑前压滤得到的滤饼在120-160℃温度下烘干4-6h，然后按照1h升温至600℃，按照1℃/min升温至960℃的温度曲线进行煅烧。
进一步优选的，烘干采用烘箱进行，所述煅烧采用马弗炉进行。
上述优选方案为煅烧过程的进一步改进方案，通过煅烧过程和温度的控制，能够达到更好的脱水和脱硫效果，更好地在高温区进行晶型转化，形成锐钛型二氧化钛。且该优选方案中煅烧后得到的干粉颗粒的粒径在0.2-0.39μm范围内。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.通过控制煅烧晶种的加入量，能够将煅烧完成后得到的干粉的粒径大小控制在合理的范围内。且在该晶种添加量的范围内，晶种外部生长形成的颗粒生长过程较慢，导致外沿生长均匀，颗粒表面的棱角较少。上述因素共同导致了该方案煅烧后形成的干粉颗粒的粒径在0.2-0.39μm，且颗粒表面棱角很少，最终使得工艺完成后得到的钛白粉产品具有很高的白度。
2.通过合理的盐处理方案，能够使得煅烧过程中物料内部变化平稳，形成的二氧化钛晶型稳定，色相和光泽良好。在本申请中，优选的盐处理方案还能够有助于将最终煅烧后形成的干粉颗粒控制在0.2-0.39μm范围内。
3.通过煅烧过程和温度的控制，能够达到更好的脱水和脱硫效果，更好地在高温区进行晶型转化，形成锐钛型二氧化钛。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
实施例
一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法，包括如下步骤：
(1)粉碎：将钛铁矿粉碎，形成钛矿粉；
(2)酸解：采用浓硫酸分解钛铁矿，制成包含钛的可溶硫酸盐的黑钛液；为了将黑钛液中的三价铁还原成二价，向黑钛液中加入过量的金属铁粉；
(3)沉降：经过上一步酸解和浸取还原后，加入絮凝剂，使不溶性杂质沉降；
(4)热过滤：取沉降槽上方清液，通过板框压滤机除去固体悬浮物，得到澄清的钛液；
(5)结晶：通过真空结晶或冷冻结晶使钛液中的亚铁离子结晶分离出来；
(6)亚铁分离：通过圆盘过滤机将亚铁的硫酸盐结晶从钛液中分离出来；
(7)水解：将可溶于水的硫酸氧钛水解成不溶于水的水合二氧化钛(偏钛酸)沉淀；
(8)一次水洗：利用隔膜压滤机将偏钛酸中的可溶性杂质进一步洗去，该步骤完成后应当将铁和亚铁离子的含量指标控制在小于1000ppm；
(9)漂白：将料浆中的三价铁还原成二价，同时将产生的四价钛还原成三价；具体的，所述漂白步骤的具体过程为，向经过一次水洗的浓度为280-320g/l的偏钛酸加入40-60g/l的98％浓硫酸，然后加入0.3-0.6g/l的三价钛，然后向料浆中加入按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为1.9-2.9％的煅烧晶种，然后进行二次水洗。
(10)二次水洗：利用隔膜压滤机将偏钛酸中的可溶性杂质进一步除去，该步骤完成后应当将铁和亚铁离子的含量指标控制在小于30ppm；
(11)盐处理：通过加入钾离子，能够抑制金红石的转化速度、降低煅烧的温度、避免粒子烧结长大、改善颜色性能、提高消色力，从而提高了白度和蓬松度。磷盐在煅烧时能够提高产品白度，使产品柔软易粉碎。铝盐能在较高温度下煅烧，使得产品在高温煅烧后产品白度仍然较好。具体的，加入的试剂包括按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为0.23～0.29的硫酸铝试剂、质量分数为0.23-0.27％的氢氧化钾试剂和质量分数为0.18～0.22％的磷酸试剂。
(12)窑前压滤：将经过盐处理的料浆通过压滤机进行过滤，并通过干燥控制滤饼的固含量；
(13)煅烧：进行煅烧，经过脱水、脱硫、晶型转变和粒子成长。通过之前加入的晶种量及煅烧温度条件等参数的控制能够实现控制得到的干粉颗粒的粒径和表面状况。具体的，所述煅烧过程为，将窑前压滤得到的滤饼在120-160℃温度下烘干4-6h，然后按照1h升温至600℃，按照1℃/min升温至960℃的温度曲线进行煅烧。
所述烘干采用烘箱进行，所述煅烧采用马弗炉进行。
(14)中间粉碎：通过湿磨或砂磨将煅烧生产的超过大颗粒粉碎至小颗粒。
(15)包膜：根据用户需求，在颗粒外包覆无机包膜。
(16)三次水洗：将包膜后的物料用隔膜压滤机再次水洗。
(17)干燥：通过闪蒸除去水分；
(18)气流粉碎：用气流粉碎团聚的颗粒，形成分散性好的钛白粉颗粒。
本实施例中，各工艺步骤的参数完全相同，区别仅在于步骤(9)中，加入的晶种的量不同，各晶种添加量得到的钛白粉颗粒粒径和白度实验数据如下：
通过试验数据发现粒径大小随着晶种加量增加粒径减小，晶种加量偏高或者偏低都会影响钛白粉干粉的白度，当晶种加量在1.5％-2.5％时粒径大小都在0.2-0.39μm范围内。此时，根据钛白粉的L、a和b值和亨特白度公式计算，得到的钛白粉均满足高白度钛白粉的要求。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法，包括如下步骤：粉碎、酸解、沉降、热过滤、结晶、亚铁分离、水解、一次水洗、漂白、二次水洗、盐处理、窑前压滤、煅烧、中间粉碎、包膜、三次水洗、干燥和气流粉碎，其特征在于，所述漂白步骤中，向料浆中加入按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为1.9-2.9％的煅烧晶种。
2.按照权利要求1所述的一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法，其特征在于：所述漂白步骤的具体过程为，向经过一次水洗的浓度为280-320g/l的偏钛酸中加入98％浓硫酸，使得加入后硫酸的浓度为40-60g/l，然后按照0.3-0.6g/l的量加入三价钛，然后向料浆中加入按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为1.9-2.9％的煅烧晶种，然后进行二次水洗。
3.按照权利要求1所述的一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法，其特征在于：所述盐处理过程中，加入的试剂包括按照料浆中Ti含量以TiO2计算的质量分数为0.23-0.29的硫酸铝试剂、质量分数为0.23-0.27％的氢氧化钾试剂和质量分数为0.18-0.22％的磷酸试剂。
4.按照权利要求1所述的一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法，其特征在于：所述煅烧过程为，将窑前压滤得到的滤饼在120-160℃温度下烘干4-6h，然后按照1h升温至600℃，按照1℃/min升温至960℃的温度曲线进行煅烧。
5.按照权利要求4所述的一种通过调整粒度改善钛白粉白度的方法，其特征在于：所述烘干采用烘箱进行，所述煅烧采用马弗炉进行。
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