專(zhuān)利名稱(chēng)：制備鈦白外加水解晶種的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備鈦白外加水解晶種的方法，屬于化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)鈦白粉的生產(chǎn)工藝多為硫酸法，而水解是該工藝中極其重要的工序之一。水解工藝一般分為自生晶種水解工藝和外加晶種水解工藝兩種。與自生晶種水解工藝 相比，外加晶種水解工藝具有晶種數(shù)量可控、晶種質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品批次間質(zhì)量波動(dòng)不大、水 解鈦液不需要濃縮等優(yōu)點(diǎn)，是一種比自生晶種水解更加先進(jìn)的水解工藝。外加晶種水解工藝的關(guān)鍵在于晶種的制備。外加晶種的制備方法主要有兩種一 種是用堿溶液中和鈦液來(lái)形成晶種，如公開(kāi)號(hào)為CN1834019A的專(zhuān)利申請(qǐng)，但是該方法只能 制備銳鈦型晶種，且雜質(zhì)含量較高，此方法制備的晶種生產(chǎn)的鈦白產(chǎn)品質(zhì)量較差；另一種方 法是以TiCl4溶液和NaOH溶液為原料制備晶種，如《云南化工》(1982年第2期)，作者吳 永寶，公開(kāi)了一種以TiCl4為原料制備外加水解晶種的方法，在該方法中，以四氯化鈦為晶 種，然后以三價(jià)鈦鹽漂白，再通過(guò)多層包膜工藝來(lái)制備金紅石型鈦白粉。該方法的主要步驟 為用去離子水稀釋精制的TiCl4溶液，然后用140g/L的NaOH溶液中和TiCl4水溶液，再 用35% 37%的濃鹽酸酸化中和所得沉淀，并升溫膠溶，膠溶所得溶膠用NaOH溶液中和， 所得沉淀過(guò)濾洗滌，最后再用去離子水分散濾餅，最終得到所需要的晶種。該方法存在兩個(gè) 影響晶種質(zhì)量的問(wèn)題第一，膠溶漿料中含有大量NaCl，使得所得晶種質(zhì)量較差；第二，晶 種過(guò)濾洗滌后再分散將嚴(yán)重影響晶種的分散性。又如US4021533的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種以TiCl4為原料采用氣相法制備水解外 加晶種的方法。該方法首先將TiCl4氣化成150°C的氣體，然后按18kg/h的速度通入流量為 5. 25Nm3/h的150°C蒸汽中，反應(yīng)2 3秒形成氣溶膠(其溫度約600°C )，再對(duì)其中早已冷 卻的晶核懸濁液進(jìn)行急冷，急冷后向所得懸濁液中噴40g/L的NaOH液滴，調(diào)其pH值為3. 5， 同時(shí)通循環(huán)水保持體系為55°C 60°C，最后得到20g/L的晶種懸濁液。采用該方法制備外 加晶種具有連續(xù)、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法對(duì)設(shè)備的防腐蝕性能和自動(dòng)化控制要求較高。再如2291052號(hào)的英國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種制備混合晶型晶種的方法。其金紅石晶 種的制備方法為將含有TiO2的200g/L TiCl4水溶液迅速加入到NaOH溶液中，然后升溫 熟化、急冷、中和。銳鈦型晶種的制備方法為將NaOH溶液迅速加入含有H2SO4的20(^/1 TiC14水溶液中，然后升溫熟化、急冷、中和。TiCl4水溶液中H2SO4含量為T(mén)iO2 H2SO4 = 1.5 1。該方法是一種采用混合晶種作外加水解晶種生產(chǎn)金紅石鈦白的方法，其主要目的 是生產(chǎn)晶粒尺寸大的鈦白產(chǎn)品，用于反射紅外線的涂料。到目前為止，未見(jiàn)有工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低、晶種金紅石含量高且質(zhì)量穩(wěn)定的制備 鈦白外加水解晶種的方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制備鈦白外加水解晶種的方法，該方法對(duì)設(shè)備要求低，所制備的晶種金紅石含量高且質(zhì)量穩(wěn)定。本發(fā)明制備鈦白外加水解晶種的方法包括如下步驟 a、將TiCl4水溶液加入到堿性溶液中，中和堿性溶液pH值至0 2 ；其中，所述 TiCl4水溶液的濃度以TiO2計(jì)為200g/L 450g/L ；b、中和所得漿料攪拌均勻后升溫至60°C 90°C，并保溫0 90min ；C、將漿料冷卻至室溫得到鈦白外加水解晶種。其中，上述a步驟中不能將堿性溶液加入到TiCl4水溶液中，否則生成的是銳鈦型 晶種。其中，上述a步驟的TiCl4水溶液可以從市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)，也可以采用下述方法制備得 到將工業(yè)純的TiCl4液體加入到去離子水中配成TiCl4水溶液(TiCl4液體加入到去離子 水中的速度優(yōu)選為每600ml去離子水中加入的TiCl4液體 ≤9ml/min)，期間不斷攪拌和冷卻。其中，上述a步驟的堿性溶液可以為工業(yè)常用的堿性溶液，如NaOH、NH3 · H2O或 KOH溶液。堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)對(duì)制備的晶種性能產(chǎn)生不利影響， 為了使晶種性能更好，堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為2% 20%。進(jìn)一步的，為了使制備的晶種性能更好，上述a步驟優(yōu)選用TiCl4水溶液中和堿性 溶液pH值至0 1. 5，中和時(shí)保持體系溫度彡400C。中和時(shí)體系溫度如果過(guò)高，TiCl4水溶 液中鹽酸容易揮發(fā)，導(dǎo)致體系酸度不夠，晶種金紅石含量低。進(jìn)一步的，為了使制備的晶種性能更好，上述c步驟中和所得漿料攪拌均勻后， 優(yōu)選以0. 50C /min 3. 0°C /min的升溫速率將漿料升溫至70°C 85°C并保溫20min 60mino進(jìn)一步的，為了使制備的晶種質(zhì)量更好，上述c步驟中漿料的降溫速率優(yōu)選為 5°C /min 10°C /min。采用本發(fā)明方法制備的晶種的TiO2含量為30 60g/L，水解晶種金紅石含量大于 99% (XRD)，且穩(wěn)定性好，放置一個(gè)月仍具有較高的活性。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，所制備的晶種金紅石含量高、晶種活性穩(wěn) 定。本發(fā)明方法為鈦白外加水解晶種的制備提供了一種新的選擇，具有廣闊的市場(chǎng)前景。


圖1為采用本發(fā)明方法制備的鈦白外加水解晶種的X射線衍射圖；圖中橫坐標(biāo)為 2 θ，單位為。；縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度，單位為5k/cps。圖2為采用本發(fā)明方法制備的鈦白外加水解晶種的X射線衍射圖；圖中橫坐標(biāo)為 2 θ，單位為。；縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度，單位為5k/cps。圖3為采用本發(fā)明方法制備的鈦白外加水解晶種的X射線衍射圖；圖中橫坐標(biāo)為 2 θ，單位為。；縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度，單位為5k/cps。圖4為采用本發(fā)明方法制備的鈦白外加水解晶種的X射線衍射圖；圖中橫坐標(biāo)為 2 θ，單位為。；縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度，單位為5k/cps。圖5為采用本發(fā)明方法制備的鈦白外加水解晶種的X射線衍射圖；圖中橫坐標(biāo)為 2 θ，單位為。；縱坐標(biāo)為衍射強(qiáng)度，單位為5k/cps。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)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1采用本發(fā)明方法制備鈦白外加水解晶種向90mL 2wt%的NaOH溶液中加入濃度為450g/L(以TiO2計(jì))的TiCl4水溶液， 中和至PH值為0. 5，同時(shí)保持體系溫度不超過(guò)40°C。充分?jǐn)嚢韬笠?. 5°C /min的升溫速率 升溫至60°C，并保溫熟化20min，將體系冷卻至室溫制得鈦白外加水解晶種，化學(xué)分析其中 TiO2含量為30g/L。經(jīng)X射線衍射(XRD)分析，所得晶種的金紅石含量大于99%，XRD衍射 圖見(jiàn)圖1。放置25天后仍可用作水解晶種。實(shí)施例2采用本發(fā)明方法制備鈦白外加水解晶種 向90mL 5wt%的NaOH溶液中加入濃度為250g/L(以TiO2計(jì))的TiCl4水溶液， 中和至PH值為0，同時(shí)保持體系溫度不超過(guò)40°C。充分?jǐn)嚢韬笠?°C /min的升溫速率升溫 至75°C，并保溫熟化40min，將體系冷卻至室溫制得鈦白外加水解晶種，化學(xué)分析其中TiO2 含量為35g/L。經(jīng)X射線衍射(XRD)分析，所得晶種的金紅石含量大于99%，XRD衍射圖見(jiàn) 圖2。放置25天后仍可用作水解晶種。實(shí)施例3采用本發(fā)明方法制備鈦白外加水解晶種向90mL 15wt %的KOH溶液中加入濃度為200g/L (以TiO2計(jì))的TiCl4水溶液， 中和至PH值為2，同時(shí)保持體系溫度不超過(guò)40°C。充分?jǐn)嚢韬笠?°C /min的升溫速率升溫 至75°C，并保溫熟化90min，將體系冷卻至室溫制得鈦白外加水解晶種，化學(xué)分析其中TiO2 含量為45g/L。經(jīng)X射線衍射(XRD)分析，所得晶種的金紅石含量大于99%，XRD衍射圖見(jiàn) 圖3。放置20天后仍可用作水解晶種。實(shí)施例4采用本發(fā)明方法制備鈦白外加水解晶種向90mLNaOH溶液中加入濃度為300g/L(以TiO2計(jì))的TiCl4水溶液， 中和至PH值為1. 5，同時(shí)保持體系溫度不超過(guò)40°C。充分?jǐn)嚢韬笠?V /min的升溫速率 升溫至85°C，并保溫熟化60min，將體系冷卻至室溫制得鈦白外加水解晶種，化學(xué)分析其中 TiO2含量為61g/L。經(jīng)X射線衍射(XRD)分析，所得晶種的金紅石含量大于99%，XRD衍射 圖見(jiàn)圖4。放置25天后仍可用作水解晶種。實(shí)施例5采用本發(fā)明方法制備鈦白外加水解晶種向90mL IOwt %的NH3 · H2O溶液中加入濃度為260g/L(以TiO2計(jì))的TiCl4水溶 液，中和至PH值為0. 3，同時(shí)保持體系溫度不超過(guò)40°C。充分?jǐn)嚢韬笠?. 5°C /min的升溫 速率升溫至90°C，并保溫熟化Omin，將體系冷卻至室溫制得鈦白外加水解晶種，化學(xué)分析 其中TiO2含量為50g/L。經(jīng)X射線衍射(XRD)分析，所得晶種的金紅石含量大于99%，XRD 衍射圖見(jiàn)圖5。放置30天后仍可用作水解晶種。由實(shí)施例1 5可知，采用本發(fā)明方法制備的鈦白外加水解晶種金紅石含量大于 99% (XRD)，且晶種穩(wěn)定性好，放置30天以上仍具有較高的活性。
權(quán)利要求
制備鈦白外加水解晶種的方法，其特征在于包括如下步驟a、將TiCl4水溶液加入到堿性溶液中，中和堿性溶液pH值至0～2；其中，所述TiCl4水溶液的濃度以TiO2計(jì)為200g/L～450g/L；b、中和所得漿料攪拌均勻后升溫至60℃～90℃，并保溫0～90min；c、將漿料冷卻至室溫得到鈦白外加水解晶種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦白外加水解晶種的方法，其特征在于所述TiCl4水溶 液采用下述方法制備得到將工業(yè)純的TiCl4液體加入到去離子水中配成TiCl4水溶液，期 間不斷攪拌和冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦白外加水解晶種的方法，其特征在于a步驟所述的堿 性溶液為NaOH、NH3 · H2O或KOH溶液，堿性溶液的質(zhì)量百分比濃度為2% 20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備鈦白外加水解晶種的方法，其特征在于a步驟用TiCl4 水溶液中和堿性溶液pH值至0 1. 5，中和時(shí)保持體系溫度彡40 0C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦白外加水解晶種的方法，其特征在于所述c步驟中 和所得漿料攪拌均勻后，以0. 5°C /min 3. 0°C /min的升溫速率將漿料升溫至70°C 85°C 并保溫20min 60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備鈦白外加水解晶種的方法，其特征在于c步驟中漿料的 降溫速率為5°C /min 10°C /min。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備鈦白外加水解晶種的方法，屬于化工領(lǐng)域。本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種制備鈦白外加水解晶種的方法，該方法對(duì)設(shè)備要求低，所制備的晶種金紅石含量高且質(zhì)量穩(wěn)定。本發(fā)明制備鈦白外加水解晶種的方法包括如下步驟a、將TiCl4水溶液加入到堿性溶液中，中和堿性溶液pH值至0～2；其中，所述TiCl4水溶液的濃度以TiO2計(jì)為200g/L～450g/L；b、中和所得漿料攪拌均勻后升溫至60℃～90℃，并保溫0～90min；c、將漿料冷卻至室溫得到鈦白外加水解晶種。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，所制備的晶種金紅石含量高、晶種活性穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C01G23/053GK101863510SQ20101020241
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者李禮, 杜劍橋, 王勇, 胡軍, 許述林, 鄧仁友, 陳新紅 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司