KR910007084B1 - 이산화티탄 안료의 제조방법 - Google Patents

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Description

이산화티탄 안료의 제조방법

제1도는 본 발명의 방법을 수행할 수 있는 한가지 방법의 계통도이다.

본 발명은 이산화티탄(TiO₂) - 함유물질로부터 이산화티탄 안료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 이산화티탄 - 함유물질 또는 광석중 티탄 유가물 (values)을 용해시키거나 휘발성 액체 화합물로 전환시키지 않고, 고-액상(solid-liquid)반응에 의해 광석의 불순물로부터 분리하고 안료 크기로 기계 분쇄함으로써 간편하고 비교적 비용이 적게드는 TiO₂안료의 제조방법을 제공한다.

이 방법은 결절상 또는 침상 입자형이 TiO₂안료를 수득하는 수단을 제공한다.

이산화티탄(TiO₂)은 페인트 및 플라스틱 물질의 피복 조성물에서 및, 종이 및 다른 물질에서의 충진제로서 유용한 널리 공지된 불투명 안료이다. TiO₂를 제조하는 공지된 여러 가지 방법에는 보통 "설페이트" 방법 및 "클로라이드" 방법으로 언급된 통상적 방법이 포함된다.

"설페이트" 방법은 일메나이트(ilmenite) 또는 소렐슬랙(sorelslag)과 같은 저급 티탄 광석중 티탄 유가물을 진한 황산으로 용해시키고, 이 과정에서 생성된 염화제1철을 완전히 제거하는 것이다. 이어서, 이를 침전, 세척 및 하소시켜 TiO₂안료를 제조한다.

"클로라이드" 방법은 오스트레일리아 금홍석(Australian rutile, 약 95%의 TiO₂함유) 또는 고선광된 일메나이트와 같은 고급 티탄 광석중 티탄 유가물을 테트라할라이드로서 휘발시킨 후, 정제 및 산화시키는 것이다.

설페이트 및 클로라이드 방법은 매우 복잡하고, 자본집약적이므로, 이러한 방법에 의해 제조한 TiO₂안료는 제조비용이 비교적 많이 든다.

따라서 본 발명은 (a) 소렐슬랙, 선광된 일메나이트 및 클로라이드 슬랙중에서 선택된 이산화티탄-함유물질을 10μ미만의 입자크기로 분쇄하고; (b) 이산화티탄-함유 물질을 알칼리금속 수산화물, 알칼리금속 탄산염 및 알칼리금속 산화물중에서 선택된 알칼리금속 화합물과 혼합한 후; (c) 혼합물을 700 내지 900℃에서 배소(roast)한 다음; (d) 배소물을 염산에 침지(digest)시키고; (e) 침지단계에서 생성된 고체 생성물을 800 내지 1000℃에서 하소시켜, 이산화티탄 안료를 생성시키는 단계를 특징으로 하여, 이산화티탄 안료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조방법을 위한 출발물질은 티탄-함유 물질(예 : 소렐슬랙)이다. 각종 등급의 소렐슬렉을 본 방법에서 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화물로 표시된 대표적 등급이 소렐슬랙의 조성은 약 70중량%의 TiO₂및 불순물로서 약 11중량%의 FeO로 이루어지며, 잔여물은 CaO, MgO, SiO₂, Al₂O, MnO, V₂O₅, Cr₂O₃등의 불순물 및 미량 불순물로서의 다른 산화물이다. 본 제조방법에 유용한 다른 등급의 소렐슬랙은 약 78중량%의 TiO₂, 불순물로서 약 8중량%의 FeO 및 상기와 같은 잔여 불순물로 구성된다.

본 발명은 소렐슬랙에 제한되지 않음을 인지해야 한다. 본 발명의 출발물질로서 다른 티탄-함유 물질 또는 광석도 이의 범주내에 있다. 예들 들어, "클로라이드 슬랙(Chloride Slag)" 또한 본 발명의 제조과정에 사용될 수 있다. 대표적 클로라이드 슬랙은 약 85중량%의 TiO₂, 불순물로서 약 10중량%의 FeO 및 상기와 같은 잔여 불순물로 구성된다.

본 발명의 방법에 적합한 다른 원료는 미합중국 특허원 제3,825,419호에 기술된 것과 같은 일메나이트의 선광 과정중 생성된 중간생성물일 수 있다. 상기 선광 과정중 생성된 대표적 원료는 약 95중량%의 TiO₂, 불순물로서의 약 1중량%의 FeO 및 상기와 같은 잔여 불순물로 구성된다.

본 발명에 따른 제조과정에 사용될 수 있는 다른 티탄-함유 물질의 예에는 700 내지 950℃에서 티탄-함유 물질을 가열할 경우, 이의 이산화티탄 부분이 알칼리금속 화합물과 반응성이 되도록 처리한 모든 티탄-함유 물질이 포함된다. 본 명세서에 사용된 알칼리금속 화합물은 예를 들어 알칼리금속 수산화물, 알칼리금속 탄산염, 알칼리금속 산화물 또는 이의 혼합물이다.

본 발명의 제조과정에서 미분, 혼합, 배소, 여과 및 하소에 사용되는 모든 장치 및 기타 모든 처리는 연속식 또는 비연속식(batch type)처리에 적합한 통상적 장치에 의해 수행된다. 티탄-함유 출발물질을 마이크론(μ) 크기로 분쇄하기 위해서는, 미합중국 특허 제2,581,414호에 기술되고 예시된 형의 "샌드 분쇄기(sandmill)"을 사용하는 것이 바람직하다. "샌드분쇄" 방법은 미합중국 특허 제2,581,414호에 기술되고 예시된 형의 장치를 사용하여 물질을 마이크론 크기 입자로 미분 방법을 본 명세서에서 참고할 것이다. 그러나, 이러한 장치에 사용된 미분 매체는 모래 뿐아니라 유리, 강철, 세라믹, 또는 일반적으로 직경이 0.5 내지 3㎜ 범위의 구형 또는 구슬형의 기타 적합한 미분 매체일 수 있다.

침지 단계는 표준 조작 조건하에서 공정에 사용하는 산에 대해 저항성인 내부표면 부분 또는 라이닝을 가진 용기중에서 수행한다. 이러한 표면부분에 적합한 물질은 예를 들어, 유리 FRP(유리섬유 보강시킨 중합성 복합체), 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시 및 기타 적합한 플라스틱, 하스텔로이(Ni/Mo 합금), 고무, 내화성 금속(탈륨, 지르코늄, 콜럼븀) 또는 산-내성 벽돌이다.

본 발명의 바람직한 양태에 따라서, 티탄 함유-물질의 입자크기는 모두 또는 거의 모든 물질이 알칼리금속 화합물과 반응할 정도로 충분히 작아야 한다. 제1도를 참고하면 티탄함유-출발물질을 우선 예를 들어, 샌드분쇄에 적합한 크기로 해머분쇄함으로써 미분한다. 이후, 본 발명의 제조과정은 티탄-함유물질로서 소렐슬랙을 언급하여 기술하지만, 상기와 같이 이 물질은 소렐슬랙에 제한되지 않는다.

해머분쇄 단계 후, 소렐슬랙을 바람직하게는 약15μ의 평균입자크기로, 더 바람직하게는 약 10μ의 압자크기로 샌드 분쇄한다. 더욱 바람직하게는 출발물질의 최대 입자크기를 10μ이하로 샌드분쇄한다. 15μ이상의 압자는 본 발명의 일련의 제조단계에서 출발물질로부터 용이하게 제거할 수 없는 불순물을 포함한다.

소렐슬랙을 바람직한 입자크기로 미분한 후, 곧 알칼리 금속 화합물(예 : 알칼리금속 수산화물, 알칼리금속 탄산염, 알칼리금속 산화물 또는 이의 혼합물)과 혼합한다. 나트륨, 칼륨, 리튬, 루비듐, 세슘 또는 이의 혼합물과 같은 알칼리금속을 사용할 수 있다. 바람직한 화합물은 알칼리금속 수산화물이고, 더 바람직하게는 미세하게 미분된 소렐슬랙 물질과 쉽게 반응하는 수산화나트륨이다. 이후, 본 발명의 제조과정은 바람직한 알칼리금속 화합물로서 수산화나트륨을 참조로 기술하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않음을 인지해야 한다.

수산화나트륨은 배소전 및 바람직하게는 상기 샌드분쇄단계중 또는 샌드분쇄단계 전에 소렐슬랙물질과 혼합할 수 있다. 소렐슬랙 및 수산화나트륨의 혼합물은 소렐슬랙 100pbw(중량부) 당 약 30pbw 이상을 함유할 수 있다. 바람직하게는 약 100pbw의 소렉슬랙에 30 내지 60pbw의 수산화나트륨을 사용한다. 더 바람직하게는 소렐슬랙 : 수산화나트륨의 중량비가 100 : 35 내지 100 : 45이다. 소렐슬랙 : 수산화나트륨의 비를 100 : 30 이하 또는 100 : 60 이상으로 사용할 수도 있지만, 이는 바람직하지 않은 TiO₂안료 생성물을 생성시킨다. 70중량%이상의 TiO₂-함유 물질을 사용할 경우, 혼합물의 수산화물 부분은 따라서 증가한다.

샌드분쇄 단계후, 소렐슬랙 및 수산화나트륨의 혼합물을 700 내지 950℃의 온도에서 1 내지 3시간동안 가열 또는 배소한다. 900℃이상에서 배소할 경우, 경질물질 또는 클링커(clinker)가 형성되고, 700℃이하에서 배소할 경우, 수산화나트륨과 소렐슬랙 사이의 반응이 완결되지 않는다. 따라서, 혼합물을 800 내지 870℃에서 1.5 내지 2시간동안 배소하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 배소혼합물을 계속해서 0.5 내지 2μ의 입자크기로 미분한다. 상기한 바와 같이, 미립자는 배소물을 계속 처리하는 동안 불순물 제거를 촉진시킨다.

배소 단계중, 혼합물에 함유된 TiO₂는 수산화나트륨과 반응하여 나트륨 타타네이트를 생성하는 것으로 본다. 이 물질 중 몇가지 불순물은 또한 사용된 특정 수산화물과 반응하여 알칼리금속염을 생성하는데, 추출 가능한 형태로 분리된다. 예를 들어, 수산화나트륨을 사용할 경우, 이의 알칼리금속염중 불순물은 물에 잘 용해되는 바나듐산 나트륨, 크롬산나트륨, 알루미늄산나트륨 및 규산나트륨을 포함한다. 따라서, 이 불순물은 바람직하게는 배소 단계후, 세척에 의해 아주 부분적으로 물에 용해되어 환원되거나, 더 바람직하게는 유해량의 불순물은 거의 완전히 제거된다, 출발물질중 존재하는 기타 화합물(예 : 산화철, 산화마그네슘 및 산화칼슘)은 무기산(예 : 염산)에 용해되며, 하기 침지단계중 제거된다.

수용성 불순물을 세척하거나 배소물로부터 용해시킨 후, 불용성 첨가산화물과 함께 불용성 잔류 알칼리금속 티타네이트를 염산에 침지시킨다. 6N 이하의 약산은 약 6N 산만큼 효과가 없으므로, 약 6N 염산을 사용하는 것이 바람직하다. 이보다 강산은 가압 용기중에서 효과적으로 사용할 수 있지만, 대기중에 노출된 용기에서 가열한 경우, 6N에 가까와진다. 따라서, 본 발명의 범주내에서는 5N 내지 12N 농도의 산을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 농도가 6N(108℃가 염산의 공비점임)을 초과할 경우, 가압용기가 필요하다. 따라서, 대기압하에서 작동시키는 것이 더욱 실용적이다.

표준 대기압하에서 침지단계는 80℃ 이상 및 바람직하게는 환류하 90 내지 110℃의 환류하에서 및 더 바람직하게는 108℃에서 10 내지 120분간, 바람직하게는 10 내지 40분간 수행할 수 있다. 그러나 고온에서는 가압 장치가 필요하다. 상기 침지단계는 1회 이상 수행하지만, 2회 이상 수행하는 것이 바람직하다.

결절상 또는 침상의 TiO₂입자형은 배소물(나트륨 티타네이트)을 6N 염산중 약 90℃이하에서 얼마동안 두느냐에 따라서 얻어진다. 침지단계에서 6N 산성 현탁액을 비점 108℃로 서서히(5℃/분 미만) 가열할 경우, 생성물은 반드시 결절상 TiO₂이다. 침상 입자형은 침지 혼합물의 온도를 매우 빨리 상승시키거나, 온도가 90℃이상일 경우, 가열 단계에서 4N 이하의 산농도를 사용하여 산성도를 6N으로 상승시켜 얻어진다.

본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 배소물은 실온(즉, 20 내지 30℃)에서 염산과 혼합한다. 그 후 배소물/산 혼합물을 약 5℃/분 이하, 바람직하게는 2°내지 3℃/분, 및 더 바람직하게는 2℃/분 이하의 속도로 서서히 산의 비점까지 가열한다. 결절상 나트륨 티타네이트 물질은 침지 단계중 생성되는 것으로 본다.

다른 경우, 결절상 또는 침상 입자형을 수득하기 위해서는 약 6N 염산중 세척된 배소물이 현탁액을 실제로 침지 단계를 완결시키는 시간동안 환류하면서 비둥시킨다. 우세(prevailing)압에 따라 변화되는 비점은 90 내지 111℃ 및 바람직하게는 약 108℃이다. 침지는 실제로 10 내지 15분내에 완결된다. 약 120분 이하의 침지시간을 사용할 수 있지만, 바람직하게는 침지시간은 약 10 내지 40분이다. 더욱 높은 가열속도 및 시간을 사용할 수 있지만, 가압용기가 필요할 수도 있다.

침지단계중 생성된 알칼리금속 티타네이트는 무정형 함수 TiO₂·nH₂O로 가수분해되며, 산화철은 염화제1철 및 염화제2철로서 용해된다. 산 현탁액중 염화철 및 기타 불순물은 예를 들어, 원심분리 또는 여과에 의해 제거하고, 임의로 처분하거나 추가 처리하여 비반응산을 회수한다. 불용성 무정형 이산화티탄 잔류물은 물과 같은 유동액으로 세척하며, 용해성 불순물을 제거한다. 따라서, TiO₂는 예를 들어, 여과 또는 원심 분리에 의해 물로부터 회수한다. 이 단계 수행 후, 백색 잔류 케이크를 수득한다.

TiO₂안료중 철 불순물에 의해 안료가 백색이 아닌 것으로 보인다. 바람직하게는 TiO₂안료는 520ppm 미만 및 바람직하게는 200ppm 미만의 철을 함유한다.

무정형 TiO₂를 바람직하게는 800 내지 1000℃에서 30 내지 60분간 하소시켜 TiO₂를 이의 결정성 금흥석형으로 전환시킨다. 생성된 안료의 바람직하지 않은 변색을 최소화시키고, 생성물을 이의 바람직한 결정형으로 전환시키는 효과가 더 낮은 온도에서는 없기 때문에 30분 내지 1시간동안 875 내지 925℃의 온도를 사용함이 더 바람직하다.

하소 후 수득된 침상 또는 결절상의 결정성 금홍석 생성물이 심하게 응집된 경우, 분쇄 또는 샌드분쇄할 수 있다. 침상 변형을 위한 최종적인 입자 크기는 두께가 0.05 내지 0.3μ이고 길이가 0.1 내지 1.0μ이며, 바람직하게는 두께가 약 0.2μ이고 길이가 0.7μ이다. 불투명제로서 이의 진가는 좁은 범위의 최적 크기에 의해 지시된다.

결정성 금홍석 생성물이 결절상일 경우, TiO₂입자의 크기는 평균 약 1μ미만, 바람직하게는 약 0.3μ이다.

TiO₂생성물은 불투명 안료를 사용하는 전형적 용도의 안료로서 사용할 수 있다. 예시만으로서 본 발명의 범주는 제한되지 않으며, 본 발명의 제조방법으로부터 수득된 TiO₂안료는 도료, 종이 또는 플라스틱의 불투명제로서 사용할 수 있다. 생성물의 불투명도 및 백색도는 빛의 산란계수 및 반사율 측정에 의해 결정된다. 본 발명의 제조방법에 따라 수득된 안료를 실시예 1 및 12에 기술된 방법에 따라 측정할 경우, 빛의 산란 계수는 2000㎠/g 이상, 바람직하게는 4000㎠/g이상, 및 더 바람직하게는 9000㎠/g이상이고, 백색도는 80%이상, 바람직하게는 85 내지 93%이다.

다음 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 제한하려는 것이 아니다.

[실시예 1]

약 70중량%의 TiO₂및 약 30중량%의 불순물로 이루어진, 약 75㎛의 해머분쇄된 소렐슬랙 광석시료 600g을 물 450ml에 분산시킨다. 현탁액중 소렐슬랙을 직경 1.5㎜의 스틸발포제(Steelshot) 800ml로 1000회/분(rpm)에서 120분간 샌드분쇄한다. 사용된 샌드분쇄기는 수직 수냉식 실험용 샌드분쇄기(Vertical Water-Cooled laboratory sandmill)로서 내부직경이 11.5㎝이고, 높이가 19㎝인 원통형 분쇄용기의 스테인레스 스틸 ; 공기 터어빈에 의해 움직이고, 4㎝ 떨어진 직경 8.5㎝의 폴리우레탄 디스크 임펠러(impeller) 2개가 있는 샤프트(Shaft)로 구성된다. 임펠러의 말단속도는 4.4m/S이다. 속도는 광학 회전속도계로 조정한다. 샌드분쇄가 완결되면, 소렐슬랙 입자의 최대 크기는 약 10㎛이고, 평균 크기는 약 5㎛이다. 스틸발포제를 구경 0.5㎜의 체를 통해 걸러서 슬랙 현탁액으로부터 제거후, 240g의 무수 수산화나트륨을 슬랙 현탁액에 가하고, 충분히 혼합한다. 그 후, 소렐슬랙 : 수산화나트륨 비가 100 : 40인 혼합물을 120℃의 바닥이 얕은 접시내에서 공기중 증발건고시킨다. 건조 후 형성된 모든 응집물을 분쇄하고, 균질 혼합물을 수득하기 위해서, 건조된 물질을 Weber Brothers Lab Mill S-500을 사용하여 해머분쇄한다. 생성된 미세분말을 820℃에서 2시간동안 사기 도가니내에서 공기중 배소시킨다. 배소물 시료 150g을 막자사발에서 분쇄하여 배소후 형성된 모든 덩어리를 제거하고, 물 350ml에 분산시킨다. 배소물 및 물을 직경 1.2㎜의 유리구 700ml로 30분간 1000rpm에서 샌드분쇄한다. 이 샌드분쇄 단계에서 스틸발포제 대신 유리구를 사용하면 스틸발포제에 의한 물질의 변색이 방지된다.

유리구를 스크리닝에 의해 제거한 후, 샌드분쇄된 배소물 및 분산수를 원심분리한다. 원심분리한후 형성된 고체잔류물을 수중 재분산 및 재원심분리에 의해 세척한다. 세척은 2회 반복한다.

그 후, 고체를 1000ml의 6N 염산(약 100℃)에 분산시키고, 90분간 자기교반기로 교반시키면서 두껑 없는 비이커중 약 108℃에서 비등시킨다. 고체를 함유하는 산성용액을 원심분리한다. 고체를 물로 2회 세척하고, 120℃에서 공기 건조시킨다. 그 후, 건조된 고체를 900℃에서 1시간 동안 하소시킨다.

생성된 백색 하소 생성물의 밀도는 4.14g/㎝이고, X-선 회절분석은 이 하소 생성물이 금홍석 구조를 갖는다는 것을 나타낸다. 전자전도 현미경 검사는 안료 등급을 나타내는 침상 TiO₂입자임을 밝혀준다. 침상 안료 입자의 두께는 0.05 내지 0.3㎛이고, 길이는 0.1 내지 1.0㎛이다.

반사율 100%인 훈증 산화마그네슘 표면의 반사율 측정을 기준으로 한 안료의 백색도(R^∞)는 88.4%이고, 이의 산란계수(S)는 6,835㎠/g이다. 안료의 철 함량은 X-선 형광에 의해 측정하고, 520ppm으로 나타난다.

[산란계수(S) 및 백색도(R^∞)측정]

TiO₂안료의 주요 기능은 페인트, 종이, 플라스틱 등과 같은 물질에 불투명성을 제공하여, 균일한 분산액으로서 혼입시키는 것이다. 안료의 불투명성을 나타내기 위해 사용되는 여러 가지 방법중, "산란계수"란 용어는 특히 중요하고, 용이하고 정확하게 수회 측정할 수 있다.

이 시험의 원리는 필름을 약간 반투명하게, 즉, 두껍고, 완전히 불투명한 필름의 반사율의 약 80 내지 90%의 반사율을 갖도록 얇은 안료 필름을 흑색 판유리상에 도포하는 것이다. 다른 동일 분산액의 필름을 백색 유리판상에 도포하고, 두께의 증가가 더 이상 빛의 반사율에 변화를 주지 않는 정도로 두껍게 제조한다. 이 두 필름의 반사율(R 및 R^∞)을 각각 측정하고, 흑색 판상의 필름 코팅물의 중량(W, 단위면적당 건조필름의 중량, g/㎠)을 측정할 경우, 분산계수 S(㎠/g)는 광산란의 Kubelka-Munk 이론[참조 : Zeitschrift. Fur Tech. Physik, 12, 593, 1931]을 사용하여 계산한다. 백색 유리상 필름의 반사율(R^∞)의 측정은 흔히 백색도로서 언급한다. Kubelka-Munk 방정식을 기본으로 한 표는 문헌[참조 : Mitton-Jacobsen, New Graphs for Cmputing Scattering Coefficient and Hiding Power, Official Digest, September, 1963, 871 내지 913 페이지]으로부터 밝혀진 것이다. 상기 문헌의 표를 사용하여, S는 알고 있는 R,R^∞및 W로부터 쉽게 계산할 수 있다. 하기 실시예 A는 S를 측정하는 방법을 추가로 예시한다.

[실시예 A]

안료를 수 분산시키고, 반사율 측정을 위해 분산액을 유리판상에 주조시킬 경우, 필름형성제로서 밀착필름을 제조하는 소량의 결합제를 가한다. 필름의 불투명성은 결합제에 대한 안료의 용적비율에 매우 민감하므로, 이러한 비율은 결합제에 의해 안료의 불투명도가 현저히 저하되지 않을 정도의 충분히 높은 수준에서 정확히 유지시켜야만 한다. 시험은 70.00%의 안료 용적 농도에서(PVC, 안료 용적 = 총고체 용적의 70.00%, 총 고체 용적 = 안료 용적 + 결합제 용적) 및 흑색 유리상에 37㎛ 도포기로 주조할 경우, 필름이 약간 반투명(동일 분산의 두껍고, 완전 불투명 필름의 반사율의 약 80 내지 90%의 반사율을 갖는다.)하도록 소량의 고체로 시행한다. 약 4%의 고체 용적은 TiO₂분산액에 적합한 수준이다(안료 용적+결합제 용적=총분산액 용적의 4%), S 및 R^∞을 시험하기 위한 TiO₂안료와 필름 조성물의 예는 하기 표 A와 같다 :

¹Nalco Chemical Company제품인 "Nalco^∞2324"의 음이온성 폴리아크릴레이트 분산제.

²The Dow Chemical Company제품인 "Dow Latex 620 A"의 카복실화 스티렌-부타디엔라텍스.

상기 조성에서 PVC는 70.00%이고, 분산액 고체의 고체용적은 4.00%이다.

안료, 물 및 분산제를 Brinkmann Instruments Company제품인 "PT 45/80 Brinkmann Homogenizer"이란 상표명으로 시판되는 균질화기에 의해 속도를 4로 고정시켜 5분간 혼합한다. 그 후, "Dow Latex 620"을 가하고 혼합물을 2로 속도고정을 하여 5분간 교반한다.

폭이 15㎝이고 간격이 0.037㎜인 Pacific Scientific Company의 한 과인 G odner연구소로부터 시판되는 Bird Film Applicator를 윗단면이 50×50㎝인 흑색 유리판(반사율=0)상에 설치하고, 약 3ml의 분산액을 도포기 전면에 놓는다. 도포기를 같은 속도로 유리판상에서 규칙적으로 움직인다. 필름을 실온의 수평상태에서 건조시킨다. 간격이 75㎛인 Bird Applicator를 사용하여 동일 분산액을 백색 유리판(반사율=85.6)상에 가한다.

필름을 약 2시간동안 건조시킨 후, 면적이 32㎠인 5×6.25㎝ 직사각형 주형을 흑색판상의 필름위에 놓고, 주형 외부의 피복물을 흑색판상에 32㎠의 직사각형 패치(patch)를 남기고 면도날로 제거한다. 그 후, 외부 디지털 전압계 및 457㎜의 파장을 가지며, Eastman Kodak Company 제품인 "Wratten filter"란 불루 필터(blue filter)가 있는 탐색 단위기가 장착된 광전 반사계를 흑색판상 패치 및 백색판상 피복물의 반사율을 측정하기 위해 사용한다. 그 후, 흑색유리상 패치를 면도날로 제거하고, 분석 천칭으로 중량을 잰다.

하기 수치를 예로 나타낸다 :

R = 79.5

R^∞= 92.0

W = 0.0186g/32㎠ 또는 0.000577g/㎠

상기 Mitton Jacobsen의 저서중 895페이지의 표 8로부터 상기 값 R 및 R^∞는 주어지며, 산란도(SW)는 4.09인 것으로 밝혀졌다. 그 후, 산란계수(S)를 하기와 같이 계산할 수 있다 :

[실시예 2]

약 70중량%의 TiO₂및 약 30중량%의 불순물로 이루어진 소렐슬랙 시료 600g을 실시예 1에서와 같이 샌드분쇄한다. 스틸발포제-미분된 현탁액은 57%의 슬랙을 함유한다. 이 현탁액 175g(100g은 고체 슬랙)을 무수 Na₂CO₃67g과 혼합하고, 건조시킨 후 해머분쇄시킨 다음 1050℃에서 2시간동안 배소한다. 경질의 배소물을 막자사발에서 3.6㎜비트로 으깬후, 미세분말로 해머분쇄한 다음, 실시예 1에서와 같이 유리구로 추가로 샌드분쇄한다.

실시예 1에서와 같이, 배소물을 수분산시키고 원심분리시킨 다음 세척시킨후, 6N HCl 1000ml중 90분간 침지시키고, 고체 분리하여 실시예 1에서와 같이 세척한다. 900℃에서 1시간 동안 하소 후, 금홍석 구조를 지니고, 밀도가 4.10g/㎤인 백색 안료를 수득한다. 안료의 백색도는 78.3%이고, S는 4,128㎠/g이다.

[실시예 3]

약 70중량%의 TiO₂및 약 30중량%의 불순물로 이루어진, 해머 분쇄된 소렐슬랙 시료 600g을 실시예 1에서와 같이 스틸발포제로 샌드분쇄한다. 체로 거른 스틸발포제를 수세척한다. 세척수를 미분된 슬랙 현탁액과 합한다. 물을 가하여 현탁액의 고체 함량을 45.9%로 만든다.

슬랙 현탁액의 시료 327g(150g은 고체 슬랙)을 무수 NaOH 52.5g과 혼합하여 슬랙/수산화나트륨 비를 100 : 35로 만든다. 혼합물을 120℃에서 증발건조시키고, 해머분쇄한 후, 800℃에서 2시간동안 배소한다. 그 후 샌드분쇄하지 않고, 배소물을 수분산시킨 후 원심분리한다. 분리된 고체를 수중 재분산시키고 재원심분리함으로써 2회 수세척한다. 그 후, 세척된 배소물을 6N HC1 1000ml중 1시간동안 두껑없는 비이커에서 비등시킨다. 산성용액중 침지시킨 후, 고체를 분리시키고 2회 원심 세척한다. 그 후 고체를 물 300ml에 재분산시키고, 1000rpm에서 60분간 유리구 700ml로 샌드분쇄한다. 유리구를 체로 거른후, 백색 불투명 현탁액을 등용적의 12N 염산과 혼합하고, 뚜껑없는 비이커에서 10분간 비등시킨다(최종 비점은 약 108℃). 그 후, 고체를 분리하고 2회 수세척하고 120℃에서 건조시킨다. 그 후, 고체를 900℃에서 1시간동안 하소시킨다. 밀도가 4.0g/㎤이고 철 함량이 150rpm인 TiO₂안료를 수득한다. 안료의 백색도는 88.9%이고, S는 3,760㎠/g이다.

[실시예 4]

실시예 3에서 제조한 스틸발포제-비분된 소렐슬랙 현탁액의 시료 327g(150g의 고체 슬랙)을 무수 NaOH 45g과 혼합한다(슬랙 : 수산화나트륨 = 100 : 30). 혼합물을 120℃에서 증발건고시킨 후, 실시예 3에서와 같이 해머분쇄 및 배소한다. 실시예 3에서와 같이 2회의 침지단계 및 다른 가공단계를 수행한다. 이 실시예는 최종의 안료 특성상 실시예 3의 소렐슬랙 물질에 가한 양의 NaOH를 환원시키는 효과를 측정하기 위한 것이다.

하소 후, 수득된 TiO₂안료는 색이 담황색이고 철 함량이 8300ppm이다. 안료의 백색도는 약 50%이다. S의 값은 결정되지 않았다.

[실시예 5]

약 70중량%의 TiO₂및 약 30중량%의 불순물로 이루어진, 해머분쇄된 소렉슬랙 시료 600g을 50% 수산화나트륨 용액 480g중에 분산시킨다(슬랙 : 수산화나트륨 = 100 : 40). 현탁액을 스틸발포제 800ml와 함께 900rpm에서 150분간 실시예 1에 기술된 샌드분쇄기에 의해 샌드분쇄한다. 샌드분쇄된 현탁액중 고체 입자의 크기는 평균 약 7㎛이고, 최대 약 13㎛이다.

스틸발포제를 현탁액으로부터 체로 거른 후, 현탁액을 120℃에서 건조시키고, 해머분쇄한 후 850℃에서 2시간 동안 배소한다

배소물의 시료 150g을 1000rpm에서 10분간 유리구 700ml 및 물 350ml로 샌드분쇄한다. 유리구를 체로 거른 후, 고체를 원심분리하고 2회 세척한다. 원심분리 후 생성된 고체 잔류물을 10.8N 염산 500ml중에 분산시키고, 107℃에서 25분간 환류비등시킨다. 고체를 산성액으로부터 원심분리시키고 1회 수세척한다. 원심분리된 고체를 7N 염산 500ml중에 재분산 시키고, 108℃에서 30분간 환류비등시킨다. 고체를 산성액으로부터 원심분리시키고 3회 세척한다. 원심분리된 고체를 120℃에서 건조시키고, 900℃에서 45분간 하소한다. 수득된 TiO₂안료의 철 함량은 65ppm이다. 안료의 백색도는 90.5%이고, S는 4,472㎠/g이다.

[실시예 6]

약 70중량 %의 TiO₂및 약 30중량 %의 불순물로 이루어진, 해머분쇄된 소렉슬랙 시료 400g을 물 280ml 및 무수 수산화나트륨 180g중에 분산시킨다(슬랙 : 수산화나트륨 = 100 : 45). 현탁액을 1.5㎜ 스틸발포제 600ml로 150분간 1350rpm에서 실시예 1에 기술된 샌드분쇄기로 샌드분쇄한다.

스틸발포제를 첼로 거른 후, 샌드분쇄된 현탁액을 120℃에서 건조시키고, 해머분쇄시킨 후 840℃에서 2시간동안 배소한다. 배소물 시료 150g을 물 350ml에 분산시키고, 직경 1.2㎜의 유리구 700ml로 1000rpm에서 10분간 샌드분쇄한다. 유리구를 체로 거른후, 현탁액을 원심분리하고 2회 세척한다. 세척된 원심분리 케이크는 234g이고, 물 96g을 함유한다. 따라서, 고체 배소물의 수득량은 138g이다. 이 케이크를 물 300ml 및 12N 염산 605ml중에 분산시킨다. 고체가 6N로 중화된 후, 액체부분은 7.3N 염산으로 된다. 108℃에서 20분간 환류침지시킨다. 고체를 산성액으로부터 원심분리하고, 2회 세척후, 6N 염산 600ml중에 재분산시킨 다음 다시 20분간 침지시킨 후, 고체를 원심분리하고, 2회 세척한다. 그 후 고체를 120℃에서 건조시키고, 900℃에서 1시간동안 하소한다. 철함량 30ppm TiO₂안료가 생성된다. 안료의 백색도는 90.1%이고, S는 6,170㎠/g이다.

[실시예 7]

이 실시예에서, 소렐슬랙 : 수산화나트륨 비가 100 : 50 이고, 하기와 같이 제조한다 :

약 70중량 %의 TiO₂및 약 30중량 %의 불순물로 이루어진, 해머분쇄된 소렉슬랙 시료 600g을 물 400ml중에 분산시키고, 실시예 1에 기술된 샌드분쇄기로 1800rpm에서 120분간 1.5㎜ 스틸발포제 800ml로 샌드분쇄한다. 스틸발포제를 체로 걸러서 제거한다.

소렐슬랙 120g을 함유하는 슬랙 현탁액 200g에 무수 수산화나트륨 60g을 용해시키고, 120℃의 오븐내에서 바닥이 얇은 접시에서 건조시킨다. 건조된 물질을 해머분쇄하고, 840℃에서 2시간동안 배소한다. 배소물을 물 350ml에 분산시키고, 1000rpm에서 10분간 직경이 1.2㎜인 유리구 700ml로 샌드분쇄한다. 유리구를 체로 거른 후, 샌드분쇄된 배소물을 영국, WR Bolton, Ltd., 제품이고, "Whatman Filter Paper No.541"로서 시판되는, 가공크기가 약 7㎛인 여과지로 직경 15㎝의 Buchner funnel에서 진공 여과하고, 약 2ι의 물로 세척한다. 그 후, 세척된 배소물을 108℃에서 20분간 6N 염산 1000ml 중에서 환류 침지시킨다. 그 후, 첫번째 응결제의 1% 용액 7g을 가한다. 첫번째 가한 응결제는 미합중국 특허 제3,719,748호에 통상적으로 기술된 형의 The Dow Chemical Company제품인 양이온성 단독중합체이다. 응결현탁액을 진공여과하고, 필터상에서 물 2ι로 세척한다. 여과 케이크를 약 30℃에서 6N 염산 1000ml 중에 분산시키고, 온도를 약 20분내에 점차 비점 108℃로 상승시키며 이를 20분동안 유지시킨다. 그 후, 냉수 1000ml 및 두번째 응결제의 1% 용액 7g을 가한다. 또한 The Dow Chemical Company제품인 두번째 응결제는 가수분해도가 1 내지 5%인 고체형 아크릴아미드의 약음이온성 단독중합체이다. pH 3 및 25℃에서 두번째 응결제의 수용액중 0.5% 고체의 점도는 31 내지 50cp다. 응결현탁액을 진공여과하고, 물 2ι로 세척한 후, 120℃에서 건조시킨다. 고체를 900℃에서 1시간동안 하소시킨다.

전자현미경 검사는 결절상 또는 비침상 안료를 나타낸다. X-선 회절 분석은 안료가 금홍석 구조임을 명백하게 보여준다. S-값은 2408㎠/g이고, 백색도는 83.9%이다.

[실시예 8]

본 실시예에서 약 85중량 %의 TiO₂및 약 15중량 %의 불순물로 이루어지고, "클로라이드 슬랙"으로 언급된, 티탄 함유 물질을 사용하여 TiO₂안료를 제조한다. 입자형인 이 물질의 입자크기는 약 840㎛이다.

이 물질의 시료 400g을 무수 수산화나트륨 200g 및 물 300ml와 혼합한다. 혼합물을 실시예 1에 기술된 샌드분쇄기를 사용하여 1500rpm에서 240분간 1.5㎜ 스틸발포제 700ml로, 평균 입자크기를 약 10㎛이하로 분쇄한다. 스틸발포제를 샌드분쇄된 현탁액으로부터 체로 거른 후, 현탁액을 120℃에서 건조시키고, 해머분쇄한 후 840℃에서 2시간동안 배소한다.

배소물의 시료 150g을 물 350ml에 분산시키고, 1000rpm에서 10분간 유리구 700ml로 샌드분쇄한다. 유리구를 현탁액으로부터 체로 거른 후, 현탁액을 원심분리한다. 원심분리 케이크를 4회 세척한다. 원심분리 케이크를 108℃에서 20분간 환류하면서 6N 염산 1000ml중 침지시킨다. 침지 단계의 끝무렵에, 실시예 7에 기술된 첫번째 응결제의 1% 용액 5g을 침지물에 가하고, 응결현탁액을 진공여과한다. 그 후, 여과 케이크를 여과기상에서 1000ml의 물로 세척한다. 세척된 여과 케이크를 108℃에서 20분간 환류하면서 6N 염산 1000ml에서 2회 침지시킨다. 침지 후, 실시예 7에 기술된 두번째 응결제의 1% 용액 5g을 침지물에 가한다. 그 후, 응결현탁액을 진공여과하고, 여과기상에서 물 2ι로 세척한다. 그 후, 여과 케이크를 120℃에서 건조시킨다. 고체를 900℃에서 1시간 동안 하소시킨다. S가 5,670㎠/g이고, 백색도가 89.0%인 TiO₂안료를 수득한다.

[실시예 9]

약 78중량 %의 TiO₂및 약 22중량 %의 불순물로 이루어진, 해머분쇄된 소렐슬랙 시료 500g을 물 350ml에 분산시키고, 1800rpm에서 180분간 실시예 1에 기술된 샌드분쇄기로 1.5㎜ 스틸발포제 800ml로 샌드분쇄한다. 임펠러의 말단속도는 8m/s이다.

미분된 슬랙을 425㎛체로 걸러서, 스틸발포제를 제거한다. 스틸발포제를 물로 헹구고, 헹군물을 슬랙 미분물과 합하여 고체 함량이 245%인 슬랙 현탁액을 제조한다.

슬랙 현탁액 612g(150g은 고체 슬랙)에 무수 수산화나트륨 67.5g을 가한다(소렐슬랙 : 수산화나트륨 = 100 : 45). 혼합물을 120℃에서 바닥이 얇은 접시에 증발건조시킨다. 건조물을 해머분쇄하여 균질 미세분말을 수득한다. 그 후, 분말을 가열하거나 840℃에서 150분간 사기 도가니중에서 배소한다. 냉각시킬 경우, 배소물을 막자사발에서 분쇄한다. 그 후, 배소물을 물 350ml에 분산시키고, 실험실 샌드분쇄기로 분쇄매체로서 직경 1.2㎜의 유리구 700ml를 사용하여 1800rpm에서 10분간 샌드분쇄한다. 샌드분쇄된 배소물로부터 유리구를 체로 거르고, 물 1500ml로 희석시킨후, "제541번 Whatman paper"를 사용하면서 직경 15㎝의 Buchner funnel를 통해 진공 여과한다. 두께가 약 2㎝인 여과케이크를 필터상에서 약 2ι의 물로 세척한다. 여과케이크의 고체 함량은 62.6%이다.

세척된 여과 케이크를 물 300ml와 12N 염산 200ml의 용액중에 분산시킨다. 약 4.4N의 혼합물을 환류응축기, 온도계, 교반기 및 정지 콕이 달린 깔대기로 장착된 2ι, 4구 유리 플라스크에 넣는다. 분산액의 온도를 100℃로 가열시킨다. 그 후, 산성도를 6N로 상승시키기 위해서 12N 염산 400ml를 플라스크에 가한다. 온도는 순간적으로 85℃로 강하되지만 5분내에 6N 염산의 비점이 108℃까지 상승한다. 혼합물을 20분간 비등시킨 후, 냉수로 2000ml까지 희석시킨다. 계속 교반하면서 실시예 7에 기술된 첫번째 응결제의 1% 용액 7g을 혼합물에 가한다.

그 후, 약 3N의 혼합물을 진공여과한다. 여과 케이크를 필터상에서 물 2ι로 세척한다. 여과 케이크의 고체함량은 32.5%이다.

여과 케이크 323g(105g은 고체)을 물 280ml 및 12N 염산 200ml을 함유하는 용액에 분산시킨다. 이 혼합물을 4구 유리플라스크에 넣고, 100℃로 가열한다. 그 후, 12N 염산 300ml를 혼합물에 가한다. 온도는 6N 염산의 비점인 108℃로 상승되고, 20분간 온도를 유지시킨다. 혼합물을 냉수로 2000ml까지 희석시킨다. 계속 교반하면서, 실시예 7에 기술된 두번째 응결제의 7g을 혼합물에 가한다. 혼합물을 여과하고, 첫번째 침지후와 동일하게 세척한다.

두께가 약 3㎝인 여과 케이크를 120℃에서 건조시킨 후, 막자사발에서 미분한다. 미분된 케이크를 900℃에서 1시간동안 하소시킨다. 하소물을 즉시 크고 얕은 사기접시에 놓고, 실온에서 공기중 방치하여 냉각시킨다. TiO₂안료를 수득한다.

X-선 회절분석은 이 안료가 밀도가 4.1g/㎝인 금흥석 구조를 갖는다는 것을 나타낸다. 안료의 S는 6,900㎠/g이고, 백색도는 92.2%이다. 결정은 일반적으로 침상이다.

[실시예 10]

소렐슬랙 : 수산화나트륨 비가 100 : 40으로 바뀌고, 수산화나트륨을, 슬랙을 샌드분쇄한 후가 아니라 샌드분쇄하기 전에, 소렐슬랙에 가하는 것을 제외하면, 실시예 9에서와 동일하게 TiO₂안료를 제조한다.

침상 안료의 S는 8,900㎠/g이고, 백색도는 91.0%이다.

[실시예 11]

베니리트 사이클릭 방법(Benilite Cyclic Process)중에 일메나이트로부터 환원, 배소 및 연속적 염산 거르기에 의해 제조된 티탄-함유물질을 본 실시예의 출발물질로서 사용한다. 이 흑색물질은 약 93중량 %의 TiO₂및 약 7중량 %의 불순물로 이루어지고, 입자크기는 약 250㎛이다.

이 물질의 시료 400g을 수산화나트륨 200g 및 물 350ml와 혼합하고, 실시예 1에 기술된 샌드분쇄기로 90분간 1600rpm에서 1.5㎜ 스틸발포제 600ml로 샌드분쇄한다. 샌드분쇄된 물질은 평균 크기가 약 10㎛이하인 입자를 함유한다. 스틸발포제를 체로 거른후, 미분물질을 120℃에서 건조시키고, 해머분쇄한 후, 840℃에서 2시간동안 배소한다. 배소물의 시료 170g을 물 350ml에 분산시키고, 1600rpm에서 10분간 유리구 700ml로 샌드분쇄한다. 유리구를 체로 거른 후, 현탁액을 원심분리하고, 원심분리된 케이크를 2회 수세척한다.

원심분리된 케이크를 6N 염산 1000ml중에서 20분간 환류하 침지시킨다. 고체를 산성액으로부터 분리하고, 원심분리하여 세척한다. 다시 6N 염산 1000ml중 두번째로 침지시킨 후, 원심분리하고 세척한다. 고체를 120℃에서 건조시킨 후, 900℃에서 1시간동안 하소시킨다. 침상 TiO₂안료를 수득한다. 안료의 S는 4,260㎠/g이고, 백색도는 90.0%이다.

하기 표 Ⅰ에서는 실시예 2,8 및 11을 제외한 상기 실시예가 요약되어 있다.

[표 1]

[실시예 12]

입자크기가 약 74μ인 소렉슬랙 시료는 캐나다 회사인 QIT-FER ET TITANE, INC.로부터 구입할 수 있다. 소렐슬랙의 시료 1200g 및 수산화나트륨 480g을 직경 1.2㎜의 스틸발포제 1ι 및 물 약 1000ml를 함유하는 실험용 샌드분쇄기에 놓는다. 그 후 혼합물을 소렐슬랙의 최대입자 크기가 10μ이 될때까지 샌드분쇄한다. 혼합물의 슬랙 : 수산화나트륨의 비는 100 : 40 중량부이다. 스틸발포제를 체로 거른 후, 혼합물을 100℃의 오븐중에서 건조시킨다. 건조물을 건조 후 형성된 응집물을 분쇄하기 위해 해머분쇄한다.

그 후 해머분쇄된 물질을 875℃에서 2시간동안 배소한다. 배소 후 형성된 응집물을 분쇄하기 위해 배소물을 미분기에 통과시킨 후 배소물을 물 약 700ml 및 직경 1.2㎜의 산화지르코늄구 1ι중에서 5분간 샌드분쇄한다. 산화지르코늄구를 체로 거른 후, 현탁액을 진공여과하고, 여과 케이크를 약 1ι씩의 물로 2회 세척한다.

무수 중량 기준으로 배소물의 시료 194g을 6N 염산 1000ml에 침지시킨다. 침지단계는 하기와 같이 수행한다 : 6N 용액(즉, 배소물 : 산 혼합물)의 온도는 실온(20℃)이다. 그 후, 온도를 6N 염산용액의 비점까지 약 5℃/분의 속도로 서서히 상승시키고, 이 용액을 15분간 환류시킨다. 미건조 여과케이크중 수분량은 염산의 노르말농도 (N)를 계산하면 알 수 있다. SEPARAN MG-205(The Dow Chemical Company제품)의 1% 응결제 용액 3g을 침지 현탁액에 가한다. 현탁액을 여과하고, 약 1ι씩의 물로 2회 세척한다. 여과 케이크를 물에 재분산시키고, 첫번째 침지와 동일한 방법으로 6N 염산 800ml로 두번째 침지를 수행한다. 첫번째 침지에서와 동량의 응결제를 현탁액에 가한다. 그 후, 현탁액을 진공여과하고, 첫번째 침지에서와 동일하게 세척한다. 여과 케이크를 110℃에서 약 3시간동안 건조시킨다. 그 후, 건조물을 900℃에서 1시간동안 하소시킨다. 생성된 금홍석 안료는 뚜렷한 결절상이다.

하소물의 건조 백색도는 하소물 일부를 깊이가 약 1.3㎝이고, 직경이 2.5㎝인 시료 바이알 캡(Sample Vial Cap)에 채우고, 블루 필터가 장착된 광전기를 사용하여 시료의 반사율을 측정하여 알 수 있다. 우선 블루 필터로 공지된 백색도가 86.9%인 백색 표준칩(Chip)을 사용하여 기기의 눈금을 검정한다. 본 실시예의 하소물의 건조 백색도는 88.0%이다.

하소물의 산란 계수는 하기 방법에 의해 측정한다 :

물 70g중 안료시료 15g 및 나트륨 트리폴리포스페이트 0.5g을 고속분산기중에서 5분간 분산시킨다. 그 후, Rohm and Hass Co.에 의해 Rhoplex B-100로서 시판되는 라텍스 3.1g 및 Rohm and Hass Co.에 의해 "Triton X-100"으로서 시판되는 계면활성제 0.5g을 분산액에 가하고, 약 3분간 천천히 손으로 교반시킨다. 분산액의 수위강하(drawdown) 피복물을 마일라(Mylar) (E.I.DuPont de Nemours Co.제품)란 50㎛두께의 투명플라스틱 시트상에 37㎛버드 필름 도포기로 도포하고, 오븐에 넣은 후 100℃에서 3분간 건조시킨다. 5㎝×5㎝의 코팅된 마일라 시트시료의 중량을 재고, 프로필렌글리콜로 코팅된 5㎝×12.5㎝의 편평한 흑색 광학 유리판상에 놓는다. 프로필렌 글리콜을 사용하여 광학적으로 접촉시킨다. 광전기를 사용하여 흑색 유리 위에서의 반사율 R_B를 샘플에 대해 측정한다. 5㎝×5㎝ 마일라 시트상의 피복물을 세척하고, 마일라 시트를 건조시킨 후, 단위 면적당 피복물 중량, W를 잰다. 매우 불투명한 피복물에 대한 실제 근사치, R∞는 하기와 같이 얻어진다 : 수위강하 피복물을 50μ 마일라 시트상에서 도포하고 건조시킨 후, 광전기에 의해 최대 반사율이 측정될 때까지 이 단계를 반복한다. R_B, R^∞및 W값을 사용하여 산란도 값 SW를 문헌의 표[참조:Mitton-Jacobsen, "New Graphs for Computing Scattering Coefficient and Hiding Power." Official Digest, September 1963, page 871-913]를 사용함으로써 밝혀낸다. 그 후, 산란계수 S는 하기식을 이용하여 계산한다 :

본 실시예에서, 하소물의 산란계수는 3,336㎠/g이다.

하소물의 철 함량은 이온성 결합된 플라스마(plasma) 분광기를 사용하여 측정한다. 본 실시예에서 하소물의 철 함량은 200ppm이다.

Claims (19)

1. (a) 이산화티탄-함유 물질을 분쇄하는 단계; (b) 이산화티탄-함유 물질을 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 금속 탄산염 및 알칼리 금속 산화물중에서 선택된 알칼리 금속 화합물과 혼합하는 단계; (c) 혼합물을 700 내지 900℃에서 배소(roast)하는 단계 ; (d) 배소물을 염산에 침지(digest) 시키는 단계; 및 (e) 침지단계에서 생성된 고체 생성물을 800 내지 1000℃에서 하소시켜 이산화티탄 안료를 생성시키는 단계를 포함함을 특징으로 하여, 이산화티탄 안료를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 이산화티탄-함유 물질이 소렐슬랙(sorelslag), 선광된 일메나이트(ilmenite) 및 클로라이드 슬랙(chloride slag)중에서 선택되고 ; 알칼리 금속 화합물은 알칼리 금속 수산화물이며 ; 소렐슬랙 : 알칼리 금속 수산화물의 중량비가 100 : 30 내지 100 : 60인 방법.
3. 제1항에 있어서, 이산화티탄-함유 물질, 알칼리 금속 화합물 및 물의 혼합물을 15μ미만의 입자 크기로 샌드 분쇄(sandmill) 하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 이산화티탄-함유 물질이 소렐슬랙이고; 알칼리 금속 수산화물은 수산화나트륨이며; 혼합물을 10μ미만의 입자 크기로 샌드 분쇄하는 방법.
5. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 단계(c)의 배소 혼합물로부터 용해물질을 여과하는 단계와 단계(d)의 산 처리 단계로부터 무정형 이산화티탄 수화물을 여과하는 단계를 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 단계(c)의 배소 혼합물을 수중에서 샌드분쇄하는 단계; 배소 혼합물로부터 용해물질을 여과하는 단계; 단계(d)의 배소 혼합물을 90 내지 110℃에서 염산에 침지시켜, 산으로부터 단계(d)의 무정형 이산화티탄 수화물을 생성시키는 단계; 및 이산화티탄 물질을 하소전에 세척시키는 단계를 포함하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 배소물을 10 내지 120분간 침지시키는 방법.
8. 제1항에 있어서, 입자가 결절상일 경우, 하소생성물을 약 0.3μ의 평균 입자 크기로 미분하는 단계를 포함하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 침상일 경우, 하소 생성물을 길이 0.1 내지 1.0㎛ 및 두께 0.05 내지 0.3㎛의 입자로 미분하는 단계를 포함하는 방법.
10. 제1항에 있어서, 하소 후 생성된 이산화티탄 안료의 백색도(brightness, R^∞)가 88 내지 94%인 방법.
11. 제1항에 있어서, 하소 후 생성된 이산화티탄 안료의 산란계수(S)가 2000 내지 9000㎠/g인 방법
12. 제1항에 있어서, 하소 후 생성된 이산화티탄 안료의 철 함량이 30 내지 600ppm인 방법.
13. 제1항에 있어서, 배소물/산 혼합물을 결절상 물질을 생성하기에 충분한 속도에서 비점으로 가열시키는 단계를 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 배소물/산 용액 혼합물을 5℃/분 미만의 속도에서 90 내지 110℃의 비점까지 가열시키는 방법.
15. 제1항에 있어서, 배소물/산 혼합물을 침상 물질을 생성하기에 충분한 속도 및 산성도에서 비점으로 가열시키는 단계를 포함하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 가열단계중 배소물/산 혼합물의 산성도를 4N 이하로 유지시키고, 온도가 90℃를 초과할 경우, 6N으로 상승시키는 방법.
17. 제12항 또는 제13항에 있어서, 하소 후 생성된 이산화티탄 안료의 산란계수(S)가 1500 내지 5000㎠/g인 방법.
18. 제12항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 하소 후 생성된 이산화티탄 안료의 철 함량이 520ppm미만인 방법.
19. 제1항에 있어서, 침지단계를 2회 이상 수행하는 방법.

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