專利名稱：納米級金紅石型二氧化鈦粉體制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于二氧化鈦粉體制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種以偏鈦酸為原料，制備納米級金紅石型二氧化鈦粉體的方法。
背景技術(shù)：
用偏鈦酸為原料制備納米級金紅石二氧化鈦粉體的方法國內(nèi)外普遍已有報導(dǎo)，如1、英國專利2205088A指出，水合二氧化鈦用NaOH處理，隨后用鹽酸處理，可得到針狀二氧化鈦。2、日本專利特開平7-187677指出，將鈦化合物和堿反應(yīng)制得二氧化鈦懸濁液，在還原劑存在下，進行加熱處理可得到金紅石型納米二氧化鈦。3、中國專利公開號1146976指出，以偏鈦酸為原料經(jīng)洗滌純化、分散乳化、熱處理可制得金紅石型納米二氧化鈦(煅燒溫度為700～800℃，平均粒徑為80～100nm)。4、中國專利公開號1192992指出，以偏鈦酸為原料，尿素為均勻沉淀劑，將合成的沉淀物在950～1000℃煅燒2.5～3.5小時得平均粒徑為45nm的納米級二氧化鈦。5、中國專利公開號1217297指出，以偏鈦酸為原料，碳酸鈉為沉淀劑，硫酸鋅作晶型轉(zhuǎn)化劑，采用碳酸鋅包覆正鈦酸，并進行預(yù)溶解，最后在800～900℃煅燒2小時，可得納米級金紅石二氧化鈦粉體。
上述專利文獻資料均以偏鈦酸為原料制備納米金紅石二氧化鈦粉體，但存在如下問題上述(1)、(2)方法，當用強堿處理偏鈦酸時，可使凝聚二氧化鈦解聚，但工藝過程不易控制，常常解聚不完全，且在規(guī)模生產(chǎn)中強堿溶料對生產(chǎn)設(shè)備要求嚴格，不易工業(yè)化生產(chǎn)；上述(3)、(4)方法，在煅燒溫度過高，且需加入晶型轉(zhuǎn)化劑，導(dǎo)致粒子平均粒徑偏粗80～100nm，且金紅石轉(zhuǎn)化率不高；上述(5)方法工藝過程復(fù)雜，預(yù)溶解，且需溶去97％的包覆氧化鋅粉體，再用800℃焙燒，不易控制，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)困難。
為解決上述存在問題，本發(fā)明的目的旨在提供一種工藝過程簡單且常溫常壓反應(yīng)，不引入晶型轉(zhuǎn)化劑，且能實現(xiàn)低溫(450～550℃)煅燒轉(zhuǎn)型制備納米級金紅石二氧化鈦粉體的方法。
本發(fā)明所述納米級金紅石型二氧化鈦粉體的制備方法是，以偏鈦酸為原料，先用濃H2SO4將偏鈦酸溶解為一定F值的硫酸氧鈦，然后用碳酸鈉溶液中和硫酸氧鈦溶液，得到Ti(OH)4沉淀，沉淀物經(jīng)充分水洗除盡鈉鹽，再用濃鹽酸膠溶，用氨水調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、煅燒和粉碎工藝制得納米級金紅石型二氧化鈦粉體。
工藝流程如下1偏鈦酸→2酸溶→3碳酸鈉中和→4過濾洗滌→5鹽酸膠溶→6過濾洗滌→7干燥→8煅燒→9氣流粉碎→10產(chǎn)品進一步的是，本發(fā)明所選用的偏鈦酸為硫酸法鈦白生產(chǎn)中間過程產(chǎn)物，其雜質(zhì)少，鐵含量一般小于50ppm。
進一步的是，本發(fā)明用濃硫酸溶解偏鈦酸并控制其F值小于4，以便于控制反應(yīng)又能直觀反應(yīng)解聚效果，優(yōu)于用NaOH處理偏鈦酸。
進一步的是，用碳酸鈉溶液中和硫酸氧鈦溶液，直到pH值為7～8制得Ti(OH)4。
進一步的是，在碳酸鈉中和硫酸氧鈦溶液或Ti(OH)4沉淀物用鹽酸膠溶后，進行洗滌至中性，除去Na+和SO42-，可用濃度為10％的BaCl2檢驗洗滌效果。再過濾，并在120℃干燥2小時。
進一步的是，采用濃鹽酸膠溶，控制膠溶條件膠溶F值0.45～0.60，膠溶溫度80～90℃，膠溶時間30～50分鐘。
進一步的是，本發(fā)明不添加任何晶型促進劑，實現(xiàn)了低溫煅燒轉(zhuǎn)型，即煅燒溫度450～550℃，煅燒時間＜5小時。
本發(fā)明制備的金紅石型二氧化鈦納米粉體的主要技術(shù)指標見表1。
表1金紅石型二氧化鈦納米粉體主要技術(shù)指標

本發(fā)明突出的優(yōu)點是1、主原料偏鈦酸價廉易得，無毒無腐蝕。
2、工藝過程簡單易控，反應(yīng)設(shè)備使用常規(guī)化工設(shè)備，便于工業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)。
3、現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用的方法是加有機分散劑，加晶型轉(zhuǎn)化劑，且在較高溫度700～1000℃下煅燒制備金紅石納米二氧化鈦粉，易使二氧化鈦粒子發(fā)生部分燒結(jié)，產(chǎn)生硬團聚，粗粒子偏多，應(yīng)用性能不好等問題。而本發(fā)明不添加任何分散劑，不加晶型轉(zhuǎn)化劑，且實現(xiàn)低溫(450～550℃)煅燒轉(zhuǎn)型，金紅石轉(zhuǎn)化率＞99％。
4、本發(fā)明工藝過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水少。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對發(fā)明的技術(shù)方案作進一步地說明。
實施例1稱取偏鈦酸1300g，加入濃硫酸900ml，溶解后硫酸氧鈦F值為3.57。用碳酸鈉溶液中和，控制pH值7左右。過濾洗滌沉淀除去大量鈉鹽及硫酸根離子，所得沉淀用濃鹽酸膠溶，控制F值為0.5，溫度85℃，時間35分鐘，加入氨水調(diào)pH值為7。再經(jīng)過濾、洗滌、干燥，控制煅燒溫度小于550℃，煅燒4.5小時，最好氣流粉碎得到納米級金紅石二氧化鈦粉體。
質(zhì)量指標金紅石轉(zhuǎn)化率＞99％，粒子平均粒徑30～50nm。
實施例2稱取143Kg偏鈦酸于反應(yīng)釜中，加入99456ml分析純濃硫酸，蒸氣加熱并攪拌至全溶，得到硫酸氧鈦溶液，溶解后硫酸氧鈦F值為3.80。將250Kg工業(yè)用無水碳酸鈉配成溶液，并板框過濾除雜，在攪拌下用碳酸鈉溶液緩慢中和硫酸氧鈦溶液，并使得pH值為7。過濾、洗滌多次除去鈉鹽，濾餅在反應(yīng)釜內(nèi)打漿，用濃HCl 58L加入反應(yīng)釜內(nèi)膠溶，控制反應(yīng)溫度85℃，反應(yīng)時間35分鐘。再經(jīng)過濾、洗滌、干燥，使用推板窯煅燒4.5小時，控制最高溫度500℃，最后經(jīng)氣流粉碎得到納米級金紅石二氧化鈦粉體50Kg。
質(zhì)量指標金紅石轉(zhuǎn)化率＞99％，粒子平均粒徑36nm。
權(quán)利要求
1.納米級金紅石型二氧化鈦粉體制備方法，其特征在于，以偏鈦酸為原料，先用濃H2SO4將偏鈦酸溶解為一定F值的硫酸氧鈦，然后用碳酸鈉溶液中和硫酸氧鈦溶液，得到Ti(OH)4沉淀，沉淀物經(jīng)充分水洗除盡鈉鹽，再用濃鹽酸膠溶，用氨水調(diào)節(jié)p H值，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、煅燒和粉碎工藝制得納米級金紅石型二氧化鈦粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的納米級金紅石型二氧化鈦粉體制備方法，其特征在于，所述的偏鈦酸酸溶時要控制濃硫酸用量，使得硫酸氧鈦的F值＜4。
3.如權(quán)利要求1所述的納米級金紅石型二氧化鈦粉體制備方法，其特征在于，用碳酸鈉溶液中和硫酸氧鈦溶液時，溶液的pH值須控制為7～8。
4.如權(quán)利要求1所述的納米級金紅石型二氧化鈦粉體制備方法，其特征在于，經(jīng)水冼除盡鈉鹽的Ti(OH)4沉淀用鹽酸膠溶時控制參數(shù)為膠溶溫度為80～90℃，F(xiàn)值為0.45～0.6，膠溶時間為30～50分鐘。
5.如權(quán)利要求1所述的納米級金紅石型二氧化鈦粉體制備方法，其特征在于，煅燒時控制煅燒溫度為450～550℃，煅燒時間＜5小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了納米級金紅石型二氧化鈦粉體制備方法，即先以偏鈦酸為原料，用濃硫酸處理成一定F值的硫酸氧鈦溶液，再用碳酸鈉中和沉淀，用水洗滌該沉淀，用鹽酸膠溶，氨水凝膠，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、煅燒和氣流粉碎等工藝制備出納米級金紅石型二氧化鈦粉體。本發(fā)明的優(yōu)點在于，原料價廉易得，工藝過程簡單，便于控制，且反應(yīng)過程產(chǎn)生的廢氣和廢水少。利用常用設(shè)備在常溫常壓下，即可制備出球形二氧化鈦粉體產(chǎn)品，其金紅石含量大于99％，粒子的平均直徑為20～40納米，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號C01G23/047GK1506311SQ0215551
公開日2004年6月23日 申請日期2002年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月9日
發(fā)明者陶寧, 王蘭武, 陶 寧 申請人:攀枝花鋼鐵有限責任公司鋼鐵研究院