專利名稱：：一種制備鈦白粉初品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制備鈦白粉初品的方法，屬于化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：二氧化鈦因其具有折射率高、消色力高、光澤度和白度好等優(yōu)點(diǎn)而成為最好的白色顏料，廣泛用于涂料、塑料、造紙、油墨和化纖等領(lǐng)域。金紅石型鈦白顏料現(xiàn)主要用硫酸法生產(chǎn)，它是將一定種類和一定量的鹽處理劑加入到含有金紅石型煅燒晶種的偏鈦酸中，混合均勻后在氧化氣氛下進(jìn)行高溫煅燒，生成具有金紅石晶型結(jié)構(gòu)的Ti02煅燒初品，再經(jīng)包膜處理后得到金紅石型鈦白產(chǎn)品?，F(xiàn)有硫酸法制取金紅石型鈦白粉煅燒工序中，用于鹽處理劑的物質(zhì)較多，國內(nèi)外專利也很多。美國專利4098869、4021533，除采用鋅鹽作為金紅石促進(jìn)劑外，還采用鉀鹽和磷酸鹽來調(diào)節(jié)煅燒顆粒形貌和粒子硬度；CN1559913A、US2004/0166055Al專利均采用Li20作為金紅石促進(jìn)劑，再采用鋁鹽、磷酸鹽來控制粒子形貌和調(diào)節(jié)顏料性能，但金屬鋰非常昂貴。中國專利ZL91108973.X公開了晶型促進(jìn)劑為Zn0、Mg0的技術(shù)以制備鈦白粉；《河北化工》1990年第三期"添加組合促進(jìn)劑制備金紅石型鈦白粉"中公開了以ZnS04、K2C03、H3P04為鹽處理劑制備鈦白粉。中國專利ZL200410021800.8"—種金紅石型鈦白粉的制備方法"中公開了由鉀化合物、磷化合物、鋁化合物為晶型控制劑的技術(shù)以制備鈦白粉，但用鋁化合物為鹽處理劑時(shí)，所得的鈦白粉硬度大，不容易粉碎。鋅離子是目前最強(qiáng)的Ti02金紅石晶型促進(jìn)劑，但加入鋅離子會使鈦白粉煅燒過程中Ti02過燒，煅燒初品質(zhì)量波動大，產(chǎn)品易發(fā)黃，特別是亮度值普遍偏低，致使包膜鈦白產(chǎn)品不能應(yīng)用于高檔領(lǐng)域，而不加鋅離子則Ti02金紅石晶型含量達(dá)不到質(zhì)量要求。因此，提供一種不加鋅離子而又能保證Ti02金紅石晶型含量，且成本低、制備的鈦白粉初品易于粉碎的方法是本領(lǐng)域的迫切需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有方法的不足，提供一種不加鋅離子而又能保證Ti02金紅石晶型含量，且成本低，制備所得的鈦白粉初品亮度高、易于粉碎的方法。本發(fā)明制備高亮度鈦白粉初品的方法，包括如下步驟a、向總鐵含量小于30卯m的偏鈦酸漿料中加入金紅石晶種并混勻，然后過濾至濾餅含水量為15%25%，其中，以偏鈦酸中Ti02重量計(jì)，金紅石晶種的加入量為Ti02重量的3X8%;b、向a步驟所得濾餅中按任意順序先后加入磷酸溶液、鋯鹽溶液和鉀離子溶液并攪拌均勻，磷酸溶液、鋯鹽溶液和鉀離子溶液的加入量按偏鈦酸中Ti02重量計(jì)分別為磷酸溶液以P20s計(jì)為Ti02重量的0.15%0.3%，鋯鹽溶液以Zr02計(jì)為Ti02重量的0.1%0.4%，鉀離子溶液以K20計(jì)為Ti02重量的0.3%0.6%;其中，磷酸溶液濃度以P20s計(jì)為50200g/L，鋯鹽溶液濃度以Zr02計(jì)為50200g/L，鉀離子溶液濃度以K20計(jì)為50200g/L;c、煅燒b步驟所得的濾餅，勻速升溫至920℃970℃并維持5min90min;d、冷卻，粉碎，即得。工業(yè)偏鈦酸中含有對鈦白顏料性能有影響的鐵，可以對偏鈦酸進(jìn)行漂白處理，漂白方法可以用鋁粉漂白或三價(jià)鈦漂白。經(jīng)過漂白處理后的偏鈦酸中還可能含有微量鐵，可以用蒸餾水或去離子水洗滌至偏鈦酸中總鐵含量小于30ppm。步驟b中加入磷酸是為了抑制金紅石型二氧化鈦晶粒在高溫段迅速長大，影響顏料性能，其次是掩蔽鐵的顏色，使鈦白白度更好。磷酸溶液濃度優(yōu)選以P205計(jì)為50100g/L。步驟b中所述的鉀離子溶液濃度優(yōu)選以K20計(jì)為50100g/L，鉀離子溶液可以是硫酸鉀、硝酸鉀、氯化鉀溶液等。步驟b中所述的鋯鹽溶液濃度優(yōu)選以Zr02計(jì)為50100g/L。鋯鹽溶液可以是硫酸鋯、硝酸鋯、氯化鋯溶液等。步驟c煅燒b步驟所得的濾餅時(shí)，升溫太快不能保證金紅石型二氧化鈦初品的性能，升溫太慢又浪費(fèi)能源，優(yōu)選在lh12h內(nèi)勻速升溫至920℃970℃。步驟d可以根據(jù)需要將鈦白粉碎至所需粒度，粉碎條件優(yōu)選粉碎至lU111以上粒子<0.2%本發(fā)明方法通過勻速升溫至高溫煅燒，可以確保偏鈦酸分解為金紅石型Ti02，有利于提高鈦白粉初品質(zhì)量；高溫煅燒還能提高金紅石型Ti02的含量。本發(fā)明方法加入鋯鹽做處理劑，使鋯離子均勻沉積在Ti02表面，使鈦白粉初品進(jìn)行鋯包膜時(shí)鋯離子包膜更緊密，使生產(chǎn)出的鋯包膜的Ti02成品質(zhì)量更好。本發(fā)明制備鈦白粉初品的方法比采用Li20作為金紅石促進(jìn)劑生產(chǎn)鈦白粉初品的方法的成本低；比采用鋅離子作為金紅石促進(jìn)劑生產(chǎn)出的鈦白粉初品的亮度高；比采用鋁化合物為鹽處理劑制得的鈦白粉初品的硬度低，更易于粉碎。本發(fā)明方法生產(chǎn)的鈦白初品亮度Jasn值可以達(dá)到94.6以上，且金紅石Ti02含量、消色力及藍(lán)相等質(zhì)量指標(biāo)均保持在較高水平，為本領(lǐng)域鈦白粉初品的制備提供了一種新方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。實(shí)施例l稱取121g已加有含量為Ti02重量5.3%金紅石型晶種的經(jīng)過漂白處理的偏鈦酸(以Ti0250g計(jì))放入500ml燒杯內(nèi)，加入占Ti02總量0.1%(以Zr02計(jì))的硫酸鋯溶液，然后加入占1102總量0.2%(以P205計(jì))的磷酸溶液，再加入占Ti02總量0.5%(以1(20計(jì))的氫氧化鉀溶液，攪拌IOmin分鐘，裝入瓷坩鍋內(nèi)，放入馬弗爐中，3小時(shí)內(nèi)勻速升溫至97(TC，保溫15min，制得金紅石型鈦白煅燒初品A。實(shí)施例2稱取121g已加有含量為Ti02重量5.3%金紅石型晶種的經(jīng)過漂白處理的偏鈦酸(以Ti0250g計(jì))放入500ml燒杯內(nèi)，加入占Ti02總量0.3%(以Zr02計(jì))的硫酸鋯溶液，然后加入占Ti02總量0.15%(以P205計(jì))的磷酸溶液，再加入占Ti02總量0.5%(以K20計(jì))的氫氧化鉀溶液，攪拌10min分鐘，裝入瓷坩鍋內(nèi)，放入馬弗爐中，3小時(shí)內(nèi)勻速升溫至95(TC，保溫45min，制得金紅石型鈦白煅燒初品B。實(shí)施例3稱取125g已加有含量為Ti02重量5.5%金紅石型晶種的經(jīng)過漂白處理的偏鈦酸(以Ti0250g計(jì))放入500ml燒杯內(nèi)，加入占Ti02總量0.1%(以Zr02計(jì))的硫酸鋯溶液，然后加入占1102總量0.2%(以P205計(jì))的磷酸溶液，再加入占Ti02總量0.4X(以1(20計(jì))的硫酸鉀溶液，攪拌IOmin分鐘，裝入瓷坩鍋內(nèi)，放入馬弗爐中，5小時(shí)內(nèi)勻速升溫至96(TC，保溫30min，制得金紅石型鈦白煅燒初品C。實(shí)施例4稱取125g已加有含量為Ti02重量6.0%金紅石型晶種的經(jīng)過漂白處理的偏鈦酸(以Ti0250g計(jì))放入500ml燒杯內(nèi)，加入占Ti02總量0.3%(以Zr02計(jì))的硫酸鋯溶液，然后加入占1102總量0.2%(以P205計(jì))的磷酸溶液，再加入占Ti02總量0.5%(以1(20計(jì))的氫氧化鉀溶液，攪拌IOmin分鐘，裝入瓷坩鍋內(nèi)，放入馬弗爐中，5小時(shí)勻速升溫至96(TC，保溫10min，制得金紅石型鈦白煅燒初品D。實(shí)施例5實(shí)施例14鈦白初品的質(zhì)量檢測1、檢測儀器和方法樣品Ti02金紅石含量(R%)用日本理學(xué)電機(jī)株式會社X-射線衍射儀檢測，設(shè)備型號D/max-RC。顏料主要性能指標(biāo)即消色力TCS、藍(lán)相值Scx、亮度值Jasn、色調(diào)Ton的檢測方法采用國外廣泛應(yīng)用的雷諾茲數(shù)值方法檢測，白度采用與標(biāo)樣對比的方法判斷。設(shè)備主要有廣西梧州產(chǎn)型號為PM1的平磨儀，德國產(chǎn)型號為CR-331C的差示色度儀，上海產(chǎn)濕膜制備器等。2、檢測結(jié)果對市售的數(shù)種金紅石型鈦白初品的質(zhì)量進(jìn)行檢測，與實(shí)施例14制備的本發(fā)明樣品A、B、C、D的質(zhì)量檢測結(jié)果進(jìn)行比較，白度與攀鋼集團(tuán)渝鈦白有限公司的鈦白粉標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比較，結(jié)果見表l。表l金紅石型鈦白煅燒初品檢測結(jié)果〈table></column></row><row><column>編號</column><column>TCS</column><column>Scx</column><column>Jasn</column><column>Ton</column><column>R%</column><column>白度</column></row><row><column>A</column><column>1790</column><column>3.01</column><column>94.64</column><column>-7.33</column><column>98.56</column><column>高于</column></row><row><column>B</column><column>1790</column><column>2.65</column><column>94.81</column><column>-7.76</column><column>99.51</column><column>高于</column></row><row><column>C</column><column>1800</column><column>3.36</column><column>94.85</column><column>-7.56</column><column>98.87</column><column>高于</column></row><row><column>D</column><column>1810</column><column>2.97</column><column>94.85</column><column>-7.53</column><column>98.35</column><column>高于</column></row><row><column>市售初品</column><column>1650~1800</column><column>1.5~4.0</column><column>93.894.3</column><column>-7.00-7.85</column><column>96%-99.8%</column><column>不穩(wěn)定</column></row><table>由表1可以看出，本發(fā)明方法制備的鈦白粉初品克服了現(xiàn)有金紅石型鈦白粉初品存在的金紅石型Ti02含量、消色力(Tcs)及藍(lán)相(Scx)等質(zhì)量指標(biāo)不協(xié)調(diào)的缺點(diǎn)，其金紅石型Ti02量不小于98%。，消色力不小于1770，藍(lán)相不小于2.5，亮度值可以達(dá)到94.6以上，疏松、潔白且易粉碎，其綜合質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)有金紅石型鈦白粉初品。權(quán)利要求1.一種制備鈦白粉初品的方法，包括如下步驟a、向總鐵含量小于30ppm的偏鈦酸漿料中加入金紅石晶種并混勻，然后過濾至濾餅含水量為15％～25％，其中，以偏鈦酸中TiO2重量計(jì)，金紅石晶種的加入量為TiO2重量的3％～8％；b、向a步驟所得濾餅中按任意順序先后加入磷酸溶液、鋯鹽溶液和鉀離子溶液并攪拌均勻，磷酸溶液、鋯鹽溶液和鉀離子溶液的加入量按偏鈦酸中TiO2重量計(jì)分別為磷酸溶液以P2O5計(jì)為TiO2重量的0.15％～0.3％，鋯鹽溶液以ZrO2計(jì)為TiO2重量的0.1％～0.4％，鉀離子溶液以K2O計(jì)為TiO2重量的0.3％～0.6％；其中，磷酸溶液濃度以P2O5計(jì)為50～200g/L，鋯鹽溶液濃度以ZrO2計(jì)為50～200g/L，鉀離子溶液濃度以K2O計(jì)為50～200g/L；c、煅燒b步驟所得的濾餅，勻速升溫至920℃～970℃并維持5min～90min；d、冷卻，粉碎，即得。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備鈦白粉初品的方法，其特征在于步驟b中所述的鉀離子溶液濃度以K2CH十為5oioog/L。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備鈦白粉初品的方法，其特征在于所述的鉀離子溶液為硫酸鉀溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備鈦白粉初品的方法，其特征在于步驟b中所述的磷酸溶液濃度以P^5計(jì)為50100g/L。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備鈦白粉初品的方法，其特征在于步驟b中所述的鋯鹽溶液濃度以Z^H十為50100g/L。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種制備鈦白粉初品的方法，其特征在于所述的鋯鹽溶液為硫酸鋯溶液。7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備鈦白粉初品的方法，其特征在于步驟c煅燒b步驟所得的濾餅，在lh12h內(nèi)勻速升溫至920°C97(TC并維持5min90min。8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種制備鈦白粉初品的方法，其特征在于步驟d所述的粉碎的條件為粉碎至lym以上粒子〈0.2%。全文摘要本發(fā)明涉及一種制備鈦白粉初品的方法，屬于化工領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有方法中存在的鈦白粉初品的制備成本高或制得的鈦白粉初品亮度低或制得的鈦白粉初品硬度高，不易粉碎的技術(shù)難題。本發(fā)明方法先向漂白后的偏鈦酸中加入金紅石晶種，然后過濾至濾餅含水量為15％～25％，按任意順序先后加入鉀離子溶液、磷酸溶液、鋯鹽溶液進(jìn)行處理，將處理后的濾餅煅燒，然后冷卻、粉碎，即得。本發(fā)明方法生產(chǎn)的鈦白初品亮度Jasn值可以達(dá)到94.6以上，金紅石TiO₂含量、消色力及藍(lán)相等質(zhì)量指標(biāo)均保持在較高水平，為本領(lǐng)域鈦白粉初品的制備提供了一種新方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。文檔編號C01G23/00GK101200306SQ200710202918公開日2008年6月18日申請日期2007年12月7日優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日發(fā)明者伍良英,斌王,羅建林,陳新紅申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院