一種鈦白粉的取代反應方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鈦白粉技術領域，尤其是涉及一種鈦白粉的取代反應方法。
【背景技術】
[0002]目前，全世界鈦白粉的生產都采用硫酸法或氯化法。硫酸法鈦白制造是采用硫酸酸解鈦礦或鈦渣，產生鈦液(硫酸氧鈦)，再經過一系列工藝處理，生產鈦白粉；氯化法鈦白粉制造是利用氯氣產生四氯化鈦，再經過一系列工藝處理，生產鈦白粉；鹽酸法鈦白粉的制造經過幾十年的探索，目前還沒有工業(yè)化，主要原因是:A、工藝不成熟，鈦液的取代反應(鈦白粉行業(yè)內稱為水解，以下稱取代反應為水解)質量不好，無法生產涂料級鈦白、鹽酸的回收利用不徹底，不環(huán)保；C、除雜工藝不完善。
[0003]鈦白粉的生產過程中，必須經過酸解、除雜、水解、煅燒等工藝，而水解工藝是鈦白粉工藝流程中最關鍵的一步，它直接決定鈦白粉粒子的大小(理論上，鈦白粉的最佳粒子為可見光波的半波長)。鈦白粉的生產中，鈦白粉的純度與鈦白粉的品質關聯(lián)度大，但并不決定鈦白粉的品質，真正決定鈦白粉品質的是鈦白粉粒子的大小。鈦白粉的光學性能由其粒子直徑決定，理論上，當粒子直徑達到可見光的半波長時，鈦白粉對光線的反射達到最佳值。實際上，粒子過大，反射減少，鈦白粉反射紅光比藍光強，鈦白粉偏紅相；粒子過小，反射減少，鈦白粉反射藍光比紅光強，鈦白粉偏藍相，同時，粒子過小，光線發(fā)生衍射，鈦白粉的遮蓋性能快速下降。因此，鈦白粉的粒子應該比可見光的半波長稍長一些，可見光的波長為350-700納米，金紅石鈦白粉的粒子直徑最佳為300納米左右。
[0004]雖然，有關鹽酸法鈦白的一些研究成果己經出現(xiàn)，但始終未達到工業(yè)化要求。如四川大學公開的專利CN102602991A采用的是微乳法水解，有機相與水解產物很難分離，無法實現(xiàn)工業(yè)化。廣州市華昌技開發(fā)有限公司公開的專利CN1217298采用混合水解法，無法除雜，無法生產高品質的鈦白粉。宜賓天原集團股份有限公司公開的“鹽酸法鈦白粉生產工藝”(《氯堿化工》，2014，50 (4):36-39)采用噴霧水解，一噸鈦白粉的噴霧水解需要消耗23噸蒸汽，能耗太高。陳澤安公開的專利CN1766137A采用添加高分子物質水解，水解產物水洗困難，且產品鈦白粉的粒子直徑5 μπι，遠大于涂料鈦白粉要求的粒子直徑(0.3μπι左右)。成都化學制藥廠曾經用鹽酸法生產非涂料鈦白粉，但目前鹽酸法涂料級鈦白粉的生產還沒有實現(xiàn)工業(yè)化。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鈦白粉的取代反應方法，以生產高品質涂料鈦白粉，以利于鹽酸法鈦白粉的工業(yè)化生產，利于鹽酸的回收利用。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案是:
[0007]—種鈦白粉的取代反應方法，包括以下步驟:
[0008](I)在半密閉的預熱鍋里，將計量好的鈦液，所述鈦液含二氧化鈦大于80克/升，游離酸大于100克/升，預熱到60°C以上，備用；
[0009](2)在水預熱鍋里，將計量好的水預熱到60°C以上，備用；
[0010](3)在半密閉的水解鍋里，先加入步驟(2)中預熱好的水，然后，在20分鐘以內加入步驟(I)中預熱好的鈦液，鈦液與水的體積比為3-6:1 ;40分鐘內加熱到90°C以上，沸點以下，保溫1-4小時，降低溫度到70°C，水解取代結束，得到水解產物；
[0011](4)步驟(3)中水解產物經水洗、漂白、二次水洗、鹽處理、鍛燒后，分析。
[0012]本發(fā)明所述的鈦白粉的取代反應方法，其中，所述鈦液含二氧化鈦為80-170克/升，游離酸為100-200克/升。
[0013]本發(fā)明所述的鈦白粉的取代反應方法，其中，步驟(3)中鈦液的加入時間為10-15分鐘。
[0014]本發(fā)明所述的鈦白粉的取代反應方法，其中，步驟⑴中鈦液與步驟(2)中水的預熱溫度均為60-100°C。
[0015]本發(fā)明所述的鈦白粉的取代反應方法，其中，步驟⑴中鈦液預熱及步驟(3)中水解產生的HCL或鹽酸進入回收裝置。
[0016]本發(fā)明所述的鈦白粉的取代反應方法，主要是利用鈦液在一定條件下自己生產晶種，然后，利用此自生晶種誘導鈦液進行水解，在保障一定數(shù)量晶種的條件下，利用晶種的數(shù)量來控制鈦液水解的粒子直徑。晶種數(shù)暈越多，水解粒子越細；晶種數(shù)量越少，水解粒子越大。而鈦白粉的粒子必須控制在一定范圍內(0.3 μπι左右)，因此，必須控制晶種的數(shù)量在一定范圍內，而要控制晶種數(shù)量，必須控制好晶種產生的條件。
[0017]本發(fā)明有益效果:
[0018]本發(fā)明所述的鈦白粉的取代反應方法，在半密閉水解鍋和預熱鍋里微負壓反應，微負壓的工藝條件，防止了鹽酸的外逸，有利于鹽酸的回收；通過控制水解條件，從而有效地控制水解粒子(鈦酸或正鈦酸)的大?。粚⑺峤猱a物經過水洗、漂白、二次水洗、鹽處理及煅燒后，能夠生產涂料型金紅石鈦白粉；此水解在沸點以下反應，能耗低，從而有利于高品質鈦白粉的制造。
[0019]本發(fā)明所述的鈦白粉的取代反應方法，步驟(I)中鈦液預熱及步驟(3)中水解產生的HCL或鹽酸進入回收裝置，有效地解決了鹽酸的回收問題。
[0020]下面將結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0021]實施例1
[0022]—種鈦白粉的取代反應方法，包括以下步驟:
[0023](I)在50升的半密閉預熱鍋里，加入30升鈦液，所述鈦液含二氧化鈦85.2克/升，三價鈦0.5克/升，游離酸102.7克/升，預熱到70°C，得到預熱好的鈦液，備用；加熱時外逸的HCL或HCL溶液送入回收裝置；
[0024](2)在50升的水預熱鍋里，加入8升水，預熱到70°C，得到預熱好的水，備用；
[0025](3)在半密閉的水解鍋里，先加入步驟(2)中預熱好的水，然后在15分鐘內加入步驟⑴中預熱好的鈦液；30分鐘加熱到103°C，保溫I小時；水解時，將水解產生的HCL或HCL溶液通過管道不斷地送入回收裝置；冷卻到70°C，水解結束，得到水解產物；
[0026](4)步驟(3)中水解產物經水洗、漂白、二次水洗、鹽處理、鍛燒后，分析。
[0027]水解粒子分析結果:D50 2.53 μ m ;煅燒粒子分析:D50 0.34 μ m。
[0028]實施例2
[0029]—種鈦白粉的取代反應方法，包括以下步驟:
[0030](I)在50升的半密閉預熱鍋里，加入30升鈦液，所述鈦液含二氧化鈦165.2克/升，三價鈦0.6克/升，游離酸160.7克/升，預熱到88°C，得到預熱好的鈦液，備用；加熱時外逸的HCL或HCL溶液送入回收裝置；
[0031](2)在50升的水預熱鍋里，加入10升水，預熱到85°C，得到預熱好的水，備用；
[0032](3)在半密閉的水解鍋里，先加入步驟(2)中預熱好的水，然后在12分鐘內加入步驟(I)中預熱好的鈦液；30分鐘加熱到lore，保溫70分鐘；水解時，將水解產生的HCL或HCL溶液通過管道不斷地送入回收裝置；冷卻到70°C，水解結束，得到水解產物；
[0033](4)步驟(3)中水解產物經水洗、漂白、二次水洗、鹽處理、鍛燒后，分析。
[0034]水解粒子分析結果:D50 2.09 μ m ;煅燒粒子分析:D50 0.33 μ m。
[0035]實施例3
[0036]—種鈦白粉的取代反應方法，包括以下步驟:
[0037](I)在50升的半密閉預熱鍋里，加入30升鈦液，所述鈦液含二氧化鈦145.5克/升，三價鈦0.5克/升，游離酸151.7克/升，預熱到88°C，得到預熱好的鈦液，備用；加熱時外逸的HCL或HCL溶液送入回收裝置；
[0038](2)在50升的水預熱鍋里，加入10升水，加熱到85°C，得到預熱好的水，備用；
[0039](3)在半密閉的水解鍋里，先加入步驟⑵中預熱好的水，然后在15分鐘內加入步驟⑴中預熱好的鈦液；30分鐘加熱到97°C，保溫4小時；水解時，將水解產生的HCL或HCL溶液通過管道不斷地送入回收裝置；冷卻到70°C，水解結束，得到水解產物；
[0040](4)步驟(3)中水解產物經水洗、漂白、二次水洗、鹽處理、鍛燒后，分析。
[0041 ] 水解粒子分析結果:D50 2.69 μπι ;煅燒粒子分析:D50 (λ 41 μ m。
[0042]以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種鈦白粉的取代反應方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)在半密閉的預熱鍋里，將計量好的鈦液，所述鈦液含二氧化鈦大于80克/升，游離酸大于100克/升，預熱到60°C以上，備用； (2)在水預熱鍋里，將計量好的水預熱到60°C以上，備用； (3)在半密閉的水解鍋里，先加入步驟(2)中預熱好的水，然后，在20分鐘以內加入步驟(I)中預熱好的鈦液，鈦液與水的體積比為3-6:1 ；40分鐘內加熱到90°C以上，沸點以下，保溫1-4小時，降低溫度到70°C，水解結束，得到水解產物； (4)步驟(3)中水解產物經水洗、漂白、二次水洗、鹽處理、鍛燒后，分析。2.根椐權利要求1所述的鈦白粉的取代反應方法，其特征在于:所述鈦液含二氧化鈦為80-170克/升，游離酸為100-200克/升。3.根椐權利要求1所述的鈦白粉的取代反應方法，其特征在于:步驟(3)中鈦液的加入時間為10-15分鐘。4.根椐權利要求1所述的鈦白粉的取代反應方法，其特征在于:步驟(I)中鈦液與步驟(2)中水的預熱溫度均為60-100°C。5.根椐權利要求1-4任意一項所述的鈦白粉的取代反應方法，其特征在于:步驟(I)中鈦液預熱及步驟(3)中水解產生的HCL或鹽酸進入回收裝置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈦白粉的取代反應方法，包括以下步驟：(1)在半密閉的預熱鍋里，將計量好的鈦液，預熱到60℃以上，備用；(2)在水預熱鍋里，將計量好的水預熱到60℃以上，備用；(3)在半密閉的水解鍋里，先加入步驟(2)中預熱好的水，然后，加入步驟(1)中預熱好的鈦液，鈦液與水的體積比為3-6：1；40分鐘內加熱到90℃以上，沸點以下，保溫1-4小時，降低溫度到70℃，水解結束，得到水解產物；(4)步驟(3)中水解產物經水洗、漂白、二次水洗、鹽處理、鍛燒后，分析。本發(fā)明方法，有效地控制了粒子(鈦酸或正鈦酸)的大小，有利于高品質鈦白粉的制造；微負壓的工藝條件，防止了鹽酸的外逸，有于鹽酸的回收利用。
【IPC分類】C01G23/053
【公開號】CN105152210
【申請?zhí)枴緾N201510694978
【發(fā)明人】胡飛躍, 張文華, 陳德嶺, 張洪順
【申請人】云南千盛實業(yè)有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月23日