專利名稱：復(fù)合鈦白粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合鈦白粉的生產(chǎn)方法，屬于化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鈦白粉作為一種白色顏料，具備高遮蓋力、高光潔度、高白度和強(qiáng)的耐候性，但由于生產(chǎn)成本較其它白色顏料高許多，以及鈦礦資源的日益緊缺，使得其應(yīng)用受到限制。如何降低鈦白粉生產(chǎn)成本 成了目前急需研究的課題。鈦白粒子的顏料性能通過光學(xué)性能體現(xiàn)，光學(xué)性能主要取決于TiO2粒子的表面性質(zhì)，因此，1102粒子內(nèi)核對光學(xué)性能幾乎沒有貢獻(xiàn)。如果能使用一種廉價(jià)易得的白色材料取代內(nèi)核，則鈦白單位成本將大大降低。復(fù)合鈦白正是通過采用廉價(jià)的非金屬礦物作為內(nèi)核，在其表面包覆一層TiO2粒子而制得。目前各國都在研究和探索復(fù)合鈦白粉(或稱鈦白粉的代用品)，以降低其成本。美國、英國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的科學(xué)工作者，從上世紀(jì)七十年代就開始從事鈦白粉代用品的研究和探索工作，并取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。近年來先后開發(fā)了以云母、高嶺土、滑石、硅灰石、碳酸鈣等為核心的復(fù)合鈦白粉，分別用于化妝品、涂料和造紙等行業(yè)，滿足中低端市場需求。目前，我國復(fù)合鈦白粉的研究開發(fā)還處于初級階段，產(chǎn)品性能不佳，一般只能代替鈦白粉的10% 30%。目前國內(nèi)外復(fù)合鈦白的生產(chǎn)方法歸納起來有:物理法、化學(xué)法和化學(xué)物理綜合法三種，各種方法具體又可分為多種，由于原理的不同，生產(chǎn)出的復(fù)合鈦白在質(zhì)量和成本上有很大差異。各種具體方法如下所示:( I)簡單機(jī)械混合法這種方法是將TiO2簡單地黏糊在非金屬礦微粒表層，這種無序混合性二氧化鈦復(fù)合顏料，因TiO2包覆較差，故復(fù)合制品只能在一定范圍內(nèi)簡單模擬鈦白粉的部分性質(zhì)，使用過程中TiO2和機(jī)體很容易剝離，不能滿足涂料等大宗用戶的要求，如日本制成的SiO2復(fù)合鈦白顏料主要用于合成纖維制品，英國和法國的滑石基復(fù)合鈦白僅部分用于造紙行業(yè)。在中國，將部分煅燒高嶺土與鈦白粉混合的產(chǎn)品一般只用于涂料。而且該復(fù)合制品只能以較低比例替代鈦白加以應(yīng)用，其降低產(chǎn)品成本的效果十分有限。在正常渠道的生產(chǎn)、消費(fèi)市場應(yīng)用很少。(2)強(qiáng)力機(jī)械研磨法作為一種物理法，該技術(shù)的代表是俄羅斯高效工藝材料研究院(原蘇聯(lián)國家建委建材中心)，該技術(shù)實(shí)際上是在上述“簡單機(jī)械混合法”基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，使用高強(qiáng)度機(jī)械研磨方法，使兩種物質(zhì)活化后黏結(jié)在一起。該公司開發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)以無機(jī)內(nèi)核材料碳酸鈣、高嶺土等外包鈦白的方法生產(chǎn)包核鈦白。生產(chǎn)中采用離心振動磨等相關(guān)設(shè)備和工藝，使內(nèi)核與鈦白之間產(chǎn)生分子間力(范德華力、氫鍵力和靜電引力等)，從而相互吸附成為包核鈦白。該法的優(yōu)點(diǎn)是:生產(chǎn)效率高、工藝流程短、節(jié)約原材料和能源、沒有環(huán)境污染，該法生產(chǎn)包核鈦白的弊端在于:由于工藝和設(shè)備的原因，生產(chǎn)過程中鈦白與內(nèi)核之間相互吸附是不完全的，核與鈦白之間的相互吸附不可能達(dá)到100%，而是呈概率分布，因此只具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義。所以生產(chǎn)出的復(fù)合鈦白質(zhì)量極不穩(wěn)定，難以被市場和客戶接受。由于鈦白對內(nèi)核的包覆僅是物理吸附，其分子間的作用力和靜電力較弱，鈦白容易從內(nèi)核的表面脫落。包核鈦白在介質(zhì)中不能承受高剪切力和強(qiáng)擠出力，從而使復(fù)合鈦白應(yīng)用性能下降甚至喪失。(3)粒-粒包覆改性法該法的典型代表是北京天之巖健康科技有限公司和安徽滁洲格銳礦業(yè)公司。其實(shí)質(zhì)是對上述“強(qiáng)力機(jī)械研磨法”的較深層次改進(jìn)。該法以碳酸I丐、聞嶺土、鍛燒聞嶺土和重晶石等白色礦物粉體為包核基體，結(jié)晶TiO2 (銳鈦型和金紅石型)為包膜物，采用白色礦物粉體濕法超細(xì)研磨和白色礦物粉體與結(jié)晶TiO2濕法共混研磨途徑，通過固體顆粒的分割細(xì)化、表面羥基化改造和機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致的粒-粒包覆改性反應(yīng)等方式制備而成。白色礦物粉體-TiO2復(fù)合白色顏料的細(xì)度達(dá)到小于2 μ m含量90% 94%,各組分按重量的組成比為:白色礦物粉體(碳酸I丐或高嶺土，或煅燒高嶺土，或重晶石)50% -80%，結(jié)晶TiO2 (銳鈦型或金紅石型)20% -50%。由此制備的具有顏料二氧化鈦性質(zhì)的白色礦物粉體-TiO2復(fù)合白色顏料，具有TiO2包覆比較均勻、與包核基體結(jié)合比較穩(wěn)定、涂層遮蓋力較強(qiáng)、與應(yīng)用體系相容性較好和制造工藝相對簡單、成本低廉等特點(diǎn)，用于涂料可取得與使用鈦白粉接近的技術(shù)性能，可以較大幅度地降低涂料成本。白色礦物粉體-TiO2復(fù)合白色顏料適用于塑料、造紙等利用白色顏料物理性能的場合，可以起 到改善應(yīng)用產(chǎn)品性能和降低成本的作用。作為一種化學(xué)物理綜合方法，它仍然存在結(jié)合力不太強(qiáng)、粒-粒包覆是在二次團(tuán)聚粒子上進(jìn)行等不足，只能在部分行業(yè)的中低檔次產(chǎn)品中得到適度應(yīng)用，且成本較高。(4) TiClyjC解法該法是以四氯化鈦為原料、氫氧化鈉為pH調(diào)節(jié)劑，使Ti4+[即Ti (OH)4]水解后生成TiO2，并同時(shí)沉降包覆在非金屬礦物基體上。具體可以用一實(shí)例描述如下:將一定量的蒸餾水加入到帶攪拌器的容器中，用恒溫水槽控制溫度為60°C，恒溫，并用1:1的HCl調(diào)pH為1.8 2.2，然后，同時(shí)加入質(zhì)量百分比濃度分別為35%的TiCl4和30%的NaOH溶液，維持整個(gè)過程的pH值為1.8 2.2。調(diào)節(jié)恒溫水槽的溫度為70°C，對生成的TiO2膠體進(jìn)行熟化。將定量的煅燒高嶺土配成30%的懸浮液，用NaOH調(diào)pH至11，并加熱攪拌。然后倒入熟化后的膠體溶液中，使TiO2膠體在高嶺土上沉積。并熟化適當(dāng)時(shí)間，讓TiCl4充分水解。水解后的產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌、干燥后，在600°C下煅燒2h，得到銳鈦型復(fù)合鈦白粉。從理論上講，該化學(xué)包覆法可以使單個(gè)比較完整地、牢固地沉積在非金屬礦基體上，獲得的復(fù)合鈦白質(zhì)量很好。國內(nèi)高校對此工藝研究較多，理論上還比較深入。但是，由于TiCl4昂貴，價(jià)格本身已超過純鈦白，所以在目前的市場條件下工業(yè)化基本不可能。(5)氟化法該法是以鈦鹽、氫氟酸、硼酸為原料，采用液相沉積法制備包覆Ti02薄膜的無機(jī)非金屬礦粉體產(chǎn)品(以高嶺土為例)，其試驗(yàn)工藝流程為:鈦鹽(加氫氟酸)一氟化氧鈦(力口硼酸)一均相溶液(加高嶺土和水)一反應(yīng)成膜一水洗、過濾一熱處理一產(chǎn)品。通過控制溶液組成、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及熱處理溫度等工藝條件，獲得包覆不同厚度和表面形態(tài)TiO2膜的高嶺土，將包膜產(chǎn)物過濾、水洗、烘干、煅燒，即得到包膜改性產(chǎn)品。該法是一種工業(yè)上很少采用的化學(xué)法，所用原料酸工業(yè)用量也不大。目前僅限于少數(shù)實(shí)驗(yàn)室研究。由于采用鈦鹽(TiCl4或TiOSO4)為原料，TiCl4成本太高，TiOSO4需單獨(dú)購買并新建生產(chǎn)線，環(huán)保問題嚴(yán)重，該法工業(yè)化的可能性很小。(6)微波合成法該法是采用工業(yè)硫酸鈦為原料，以氫氧化鈉為pH調(diào)節(jié)劑,使Ti (SO4)2水解生成水合TiO2，用微波輻射代替?zhèn)鹘y(tǒng)陳化法合成復(fù)合鈦白粉。以石英復(fù)合鈦白粉制備工藝為例，可以描述其微波合成過程。把一定量的Ti(SO4)2加入盛有蒸餾水的燒瓶中，加熱到50 60°C，在不斷攪拌下，加入濃度為3mol/L的硫酸，把PH值調(diào)至2 3，配成Ti(SO4)2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的溶液。將一定量的石英粉配成25%的懸浮液，邊攪拌邊加熱至50 60°C，并用NaOH調(diào)pH值至10 ;然后倒入Ti (SO4)2溶液中，保持原有溫度，以適當(dāng)?shù)乃俣龋瑪嚢枰欢螘r(shí)間后靜置陳化；將此預(yù)處理的混合液，用NaOH溶液滴定中和，滴定終點(diǎn)為pH=8.5，置于微波爐中(頻率為2.45GHz,功率為800W，一般使用40%的功率)，用微波輻射一定的時(shí)間。將所得產(chǎn)物經(jīng)過濾，在90°C下烘干，然后在馬弗爐中600°C下焙燒，制得石英復(fù)合鈦白粉。該法實(shí)質(zhì)上還是水解法，原料硫酸鈦其實(shí)可以換成鈦白生產(chǎn)過程的中間產(chǎn)物硫酸氧鈦，只是其陳化過程采用了微波加熱，從大規(guī)模生產(chǎn)來看，微波法要實(shí)現(xiàn)復(fù)合鈦白工業(yè)化的可能性很小。(7)碳酸化法該方法采用CaC03、TiO2等為原料，用CaCO3微粒取代TiO2 二次粒子內(nèi)核，降低該顏料粒子中TiO2的比例，從而獲得成本低廉、性能又能滿足相關(guān)要求的復(fù)合鈦白顏料。日本日鐵礦業(yè)株式會社(NITTETSU MINING C0.，LTD)采用碳酸化方法，制備了一種能呈現(xiàn)二氧化鈦固有特性如高度不透明性的二氧化鈦-碳酸鈣復(fù)合粒子，該方法是在碳酸化步驟添加具有平均粒徑0.1 0.5 μ m的二氧化鈦粒子，典型的是在攪拌下，在氫氧化鈣漿料中導(dǎo)入二氧化碳?xì)怏w和空氣的混合物，進(jìn)行碳酸化反應(yīng)，并繼續(xù)導(dǎo)入氣體混合物使反應(yīng)進(jìn)行到漿料的PH為7。最終獲得涉及含有組合其中的上述復(fù)合粒子的復(fù)合組合物，可應(yīng)用于造紙用的涂料和顏料，以及復(fù)合材料例如紙、塑料成型材料和橡膠成型材料等。該方法利用現(xiàn)有碳酸鈣生產(chǎn)工藝流程，增加部分工序后即可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，只要復(fù)合顏料符合使用性能要求，應(yīng)用前景十分看好。但該方法制備的復(fù)合鈦白粉的碳酸鈣與二氧化鈦的結(jié)合不夠牢固，遮蓋力不夠強(qiáng)，且耐候性不高。攀枝花學(xué)院采用碳酸化方法，以硅酸鈉作為粘結(jié)劑和包膜劑，在輕質(zhì)碳酸鈣基體表面鑲嵌鈦白粉成品(TiO2)顆粒制得了復(fù)合鈦白，其白度值高，遮蓋力強(qiáng)，耐候性好，成本較低，產(chǎn)業(yè)化容易，可廣泛用于涂料、顏料、造紙等領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。但該方法采用商品鈦白為包覆劑，存在碳酸鈣顆粒表面包覆率不高，從而影響產(chǎn)品光學(xué)性能的問題，同時(shí)鈦白包覆量較大，造成成本仍然較高。綜上，國內(nèi)外對 復(fù)合鈦白的制備技術(shù)進(jìn)行了較多的研究，化學(xué)法的產(chǎn)品質(zhì)量通常好于物理法，而成本一般高于物理法，各種生產(chǎn)方法或多或少都存在一定的問題。因此，尋找成本低廉、工藝簡單、質(zhì)量更好、高效可靠且能滿足涂料、造紙等行業(yè)需求的復(fù)合鈦白粉的制備方法，顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種復(fù)合鈦白粉的制備方法。本發(fā)明復(fù)合鈦白粉的制備方法為:在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程的碳化階段，加入偏鈦酸為鈦源包覆劑，加入硅酸鈉為粘結(jié)劑和無機(jī)包覆劑，過濾，水洗，干燥，粉碎，即得。偏鈦酸是工業(yè)上硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中水解環(huán)節(jié)的中間產(chǎn)物，成本只相當(dāng)于商品鈦白的1/2 2/3。鈦液水解后可以生成白色偏鈦酸H2TiO3沉淀，粒徑十分細(xì)小，一般在幾
十納米左右，反應(yīng)方程式如下:
沸騰
Ti0S04+2H20-— H2TiO3 I +H2SO4在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程中，Ca(OH)2與CO2氣體發(fā)生碳化反應(yīng)，首先形成CaCO3晶核，之后晶核不斷長大，反應(yīng)方程式如下所示:Ca(OH)2 (s) +CO2 (g) =CaCO3 (s) +H2O (I)
當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行90%左右時(shí)，被加入的偏鈦酸粒子沉積在CaCO3顆粒表面，隨即又被覆蓋一層CaCO3薄層，之后再次被偏鈦酸粒子沉積，如此反復(fù)，直到Ca (OH) 2消耗殆盡。當(dāng)碳化反應(yīng)結(jié)束后，CaCO3顆粒表面繼續(xù)沉積了一層偏鈦酸。為了使外表層的偏鈦酸與CaCO3顆粒表面的結(jié)合力更牢固，在此過程中加入了硅酸鈉作粘結(jié)劑，同時(shí)起到無機(jī)包膜的作用，進(jìn)一步提高復(fù)合鈦白的耐候性。對上述復(fù)合鈦白漿料過濾、洗滌后，進(jìn)行干燥，偏鈦酸脫水后成為銳鈦型TiO2薄層鑲嵌及包覆在CaCO3顆粒表面，從而獲得復(fù)合鈦白粉。反應(yīng)方程式如下所示:H2Ti O3=T i02+H20進(jìn)一步的，本發(fā)明復(fù)合鈦白粉的制備方法，包括如下步驟:a、Ca (OH) 2漿液的制備:將生石灰加水得Ca (OH) 2漿液，過200 325目篩，備用；b、偏鈦酸漿液的制備:將偏鈦酸加水和分散劑進(jìn)行打漿,制得偏鈦酸漿液；其中，分散劑為六偏磷酸鈉、娃酸鈉中的至少一種，各分散劑的加入量均為偏鈦酸量的0.3 0.8wt% ；C、漿液混合:向a步驟所得的Ca (OH) 2漿液中通入CO2氣體，當(dāng)pH值為7 8時(shí)，繼續(xù)通入CO2氣體并加入b步驟所得的偏鈦酸漿液，攪拌，直至Ca (OH) 2全部反應(yīng)完成(即不再有碳酸鈣沉淀產(chǎn)生)，再加入硅酸鈉溶液，得到混合漿液；其中，硅酸鈉與碳酸鈣的重量比為 2 5:100 ;d、將c步驟得到的混合漿液過濾，濾餅水洗，干燥，粉碎，即得。其中，c步驟加入偏鈦酸漿液時(shí)，若pH值太高時(shí)，此時(shí)CaCO3顆粒剛開始液相成核，偏鈦酸顆粒鑲嵌進(jìn)去后，會很快地被后續(xù)的CaCO3液相成核層包裹，造成偏鈦酸的浪費(fèi)，使得偏鈦酸不能發(fā)揮作用，若pH值太低時(shí)加入偏鈦酸漿液，此時(shí)生成CaCO3顆粒的沉淀反應(yīng)已將近結(jié)束，使得偏鈦酸難以鑲嵌在CaCO3顆粒上，只能包裹在CaCO3顆粒上，減少了偏鈦酸與CaCO3的結(jié)合力，故c步驟的偏鈦酸漿液優(yōu)選在pH值為7 8時(shí)加入。當(dāng)Ca (OH) 2全部反應(yīng)完成時(shí)，漿液的PH值為7。進(jìn)一步的，為了使a步驟的生石灰完全反應(yīng)生成Ca(OH)2,作為優(yōu)選方案，a步驟制得Ca(OH)2漿液后還陳化6 12h。進(jìn)一步的，為了更好的控制晶型和粒度，使生成的CaCO3顆粒呈現(xiàn)球狀，且粒度更細(xì)，c步驟中Ca(OH)2漿液在通入CO2氣體前先加入硫酸溶液。加入少量硫酸后，Ca(OH)2與硫酸先生成大量的CaSO4微晶核，提供了均相成核的有利條件，使得稍后生成的CaCO3顆粒更細(xì)，同時(shí)由于CaSO4的晶核結(jié)構(gòu)的誘導(dǎo)作用，使得CaCO3顆粒更多地呈現(xiàn)球狀。其中，硫酸溶液的濃度優(yōu)選為15 35wt%，濃度過大容易導(dǎo)致CaSO4晶核粗大，甚至局部出現(xiàn)CaSO4沉淀，過小將降低效率，同時(shí)還使溶液中的水含量大量增加，因此，作為優(yōu)選方案，加入的H2SO4與Ca(OH)2的重量比為0.8 2.5:100。進(jìn)一步的，為了偏鈦酸和硅酸鈉更完全地沉淀在輕質(zhì)碳酸鈣基體表面，作為優(yōu)選方案，c步驟反應(yīng)完成后的混合漿液還需陳化0.5 2h。進(jìn)一步的，d步驟中濾餅干燥溫度優(yōu)選為120 200°C，溫度過低不易使偏鈦酸脫水，過高則硅包膜層會破壞，且碳酸鈣容易出現(xiàn)分解傾向。進(jìn)一步的，本發(fā)明的粉碎方式可選擇常用的粉碎方式。但為了使得粉碎粒度更細(xì)，效率更高，包覆層不易被破壞，d步驟中采用的粉碎方式優(yōu)選為氣流粉碎。與輕質(zhì)碳酸鈣表面包覆商品TiO2顆粒的技術(shù)方案相比，由于本方案采用的包覆劑偏鈦酸H2TiO3顆粒粒度更細(xì)(幾十納米)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于TiO2顆粒粒徑(500納米左右)，粒度差距5 10倍，超細(xì)CaCO3顆粒粒徑一般在1000納米 2000納米之間，使得偏鈦酸H2TiO3顆粒沉積在CaCO3顆粒上的包覆率更高，而耗用鈦源偏鈦酸量更少，成本更低，白度、耐候性、遮蓋力、吸油量質(zhì)量指標(biāo)良好，與申請?zhí)枮?00810302424.8的專利中的復(fù)合鈦白粉的性能相當(dāng)，但成本明顯更低。相比現(xiàn)有的復(fù)合鈦白粉，本發(fā)明方法生產(chǎn)成本較低，且生產(chǎn)的復(fù)合鈦白粉的性能較好，采用本發(fā)明方法制備的復(fù)合鈦白粉，只相當(dāng)于普通銳鈦型鈦白粉的1/4，可廣泛用于涂料、造紙等行業(yè)，具有良好的市場前景。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明復(fù)合鈦白粉的制備方法為:在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程的碳化階段，加入偏鈦酸為鈦源包覆劑，加入硅酸鈉為粘結(jié)劑和無機(jī)包覆劑，過濾，水洗，干燥，粉碎，即得。偏鈦酸是工業(yè)上硫酸法鈦白生產(chǎn)過程中水解環(huán)節(jié)的中間產(chǎn)物，成本只相當(dāng)于商品鈦白的1/2 2/3。鈦液水解后可以生成白色偏鈦酸H2TiO3沉淀，粒徑十分細(xì)小，一般在幾
十納米左右，反應(yīng)方程式如下:
沸滕
TiOSO^H2O-> H2TiO31 +H3SO1在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程中，Ca(OH)2與CO2氣體發(fā)生碳化反應(yīng)，首先形成CaCO3晶核，之后晶核不斷長大，反應(yīng)方程式如下所示:Ca(OH)2 (s) +CO2 (g) =CaCO3 (s) +H2O (I)當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行90%左右時(shí)，被加入的偏鈦酸粒子沉積在CaCO3顆粒表面，隨即又被覆蓋一層CaCO3薄層，之后再次被偏鈦酸粒子沉積，如此反復(fù)，直 到Ca (OH) 2消耗殆盡。當(dāng)碳化反應(yīng)結(jié)束后，CaCO3顆粒表面繼續(xù)沉積了一層偏鈦酸。為了使外表 層的偏鈦酸與CaCO3顆粒表面的結(jié)合力更牢固，在此過程中加入了硅酸鈉作粘結(jié)劑，同時(shí)起到無機(jī)包膜的作用，進(jìn)一步提高復(fù)合鈦白的耐候性。對上述復(fù)合鈦白漿料過濾、洗滌后，進(jìn)行干燥，偏鈦酸脫水后成為銳鈦型TiO2薄層鑲嵌及包覆在CaCO3顆粒表面，從而獲得復(fù)合鈦白粉。反應(yīng)方程式如下所示:H2Ti O3=T i02+H20進(jìn)一步的，本發(fā)明復(fù)合鈦白粉的制備方法，包括如下步驟:a、Ca (OH) 2漿液的制備:將生石灰加水得Ca (OH) 2漿液，過200 325目篩，備用；b、偏鈦酸漿液的制備:將偏鈦酸加水和分散劑進(jìn)行打漿,制得偏鈦酸漿液；其中，分散劑為六偏磷酸鈉、娃酸鈉中的至少一種，各分散劑的加入量均為偏鈦酸量的0.3
0.8wt% ；C、漿液混合:向a步驟所得的Ca (OH) 2漿液中通入CO2氣體，當(dāng)pH值為7 8時(shí)，繼續(xù)通入CO2氣體并加入b步驟所得的偏鈦酸漿液，攪拌，直至Ca (OH) 2全部反應(yīng)完成(即不再有碳酸鈣沉淀產(chǎn)生)，再加入硅酸鈉溶液，得到混合漿液；其中，硅酸鈉與碳酸鈣的重量比為 2 5:100 ;d、將c步驟得到的混合漿液過濾，濾餅水洗，干燥，粉碎，即得。其中，c步驟加入偏鈦酸漿液時(shí)，若pH值太高時(shí)，此時(shí)CaCO3顆粒剛開始液相成核，偏鈦酸顆粒鑲嵌進(jìn)去后，會很快地被后續(xù)的CaCO3液相成核層包裹，造成偏鈦酸的浪費(fèi)，使得偏鈦酸不能發(fā)揮作用，若pH值太低時(shí)加入偏鈦酸漿液，此時(shí)生成CaCO3顆粒的沉淀反應(yīng)已將近結(jié)束，使得偏鈦酸難以鑲嵌在CaCO3顆粒上，只能包裹在CaCO3顆粒上，減少了偏鈦酸與CaCO3的結(jié)合力，故c步驟的偏鈦酸漿液優(yōu)選在pH值為7 8時(shí)加入。當(dāng)Ca (OH) 2全部反應(yīng)完成時(shí)，漿液的PH值為7。`進(jìn)一步的，為了使a步驟的生石灰完全反應(yīng)生成Ca(OH)2,作為優(yōu)選方案，a步驟制得Ca(OH)2漿液后還陳化6 12h。進(jìn)一步的，為了更好的控制晶型和粒度，使生成的CaCO3顆粒呈現(xiàn)球狀，且粒度更細(xì)，c步驟中Ca(OH)2漿液在通入CO2氣體前先加入硫酸溶液。加入少量硫酸后，Ca(OH)2與硫酸先生成大量的CaSO4微晶核，提供了均相成核的有利條件，使得稍后生成的CaCO3顆粒更細(xì)，同時(shí)由于CaSO4的晶核結(jié)構(gòu)的誘導(dǎo)作用，使得CaCO3顆粒更多地呈現(xiàn)球狀。其中，硫酸溶液的濃度優(yōu)選為15 35wt%，濃度過大容易導(dǎo)致CaSO4晶核粗大，甚至局部出現(xiàn)CaSO4沉淀，過小將降低效率，同時(shí)還使溶液中的水含量大量增加，因此，作為優(yōu)選方案，加入的H2SO4與Ca(OH)2的重量比為0.8 2.5:100。進(jìn)一步的，為了偏鈦酸和硅酸鈉更完全地沉淀在輕質(zhì)碳酸鈣基體表面，作為優(yōu)選方案，c步驟反應(yīng)完成后的混合漿液還需陳化0.5 2h。進(jìn)一步的，d步驟中濾餅干燥溫度優(yōu)選為120 200°C，溫度過低不易使偏鈦酸脫水，過高則硅包膜層會破壞，且碳酸鈣容易出現(xiàn)分解傾向。進(jìn)一步的，本發(fā)明的粉碎方式可選擇常用的粉碎方式。但為了使得粉碎粒度更細(xì)，效率更高，包覆層不易被破壞，d步驟中采用的粉碎方式優(yōu)選為氣流粉碎。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1采用本發(fā)明方法制備復(fù)合鈦白粉(偏鈦酸含量為10%)1、準(zhǔn)備70°C左右熱水4L。
2、稱取480g生石灰(CaO)，倒入高速分散機(jī)中。3、將4L 70°C左右熱水倒入分散機(jī)中，低速攪拌(1000-2000r/min) 30min。4、倒出分散機(jī)中的全部石灰漿，先用100目左右篩子過篩，再用200-325目左右篩子過篩，獲得Ca (OH) 2濃度約12.3 %的Ca (OH) 2漿液約4L。5、將Ca(OH)2漿液倒入分散機(jī)中，輕微攪拌狀態(tài)下陳化10h，攪拌速度以不沉降為原則。碳化前再加入約500ml水使體積補(bǔ)充到4L。6、取162g偏鈦酸(以H2TiO3計(jì))，加入高速分散機(jī)中。倒入IL水，加入Ig六偏磷酸鈉，分散lOmin，獲得偏鈦酸漿液待用。7、將陳化完全的Ca (OH) 2漿液4L置于碳化釜中，使用冷卻水冷卻，加入5ml 98%的濃H2SO4(需先配置成25%的稀硫酸才能加入)，陳化10分鐘，并攪拌。8、從底部通入CO2氣體進(jìn)行碳化。每隔5min測一次pH值，當(dāng)碳化率進(jìn)行90%時(shí)(約45min，pH值約為8)，將待用的IL偏鈦酸漿液采用恒流泵在15min內(nèi)均勻加入碳化釜中。輕微攪拌，使偏鈦酸顆粒在碳化過程中鑲嵌入CaCO3顆粒表面上，當(dāng)碳化完成后(約50min-55min，pH值為7)，加入338·g Na2SiO3 9H20 (相當(dāng)于復(fù)合鈦白重量的5%，即71.3g的SiO2,需先用熱水溶解配制成溶液)，繼續(xù)保持輕微攪拌狀態(tài)，使偏鈦酸顆粒繼續(xù)沉積包覆在CaCO3顆粒表面，偏鈦酸漿液加完后再陳化20min。9、洗滌、沉淀、過濾。10、在120°C下干燥24h，然后通過汽流粉碎機(jī)粉碎，獲得復(fù)合鈦白粉產(chǎn)品。11、性能檢測，樣品編號1，結(jié)果見表I。實(shí)施例2采用本發(fā)明方法制備復(fù)合鈦白粉(偏鈦酸含量為20%)第1-5步同實(shí)施例1 ;第6步的偏鈦酸量改為324g，六偏磷酸鈉加入量改為2g，其它不變；第7-10步同實(shí)施例1，但在第10步中，干燥溫度為200°C ;第11步的性能檢測，樣品編號為2，其它不變。試驗(yàn)例I輕質(zhì)碳酸鈣的制備1、準(zhǔn)備70°C左右熱水4L。2、稱取480g生石灰CaO，倒入高速分散機(jī)中。3、將4L 70°C左右熱水倒入分散機(jī)中，低速攪拌(1000-2000r/min) 30min。4、倒出分散機(jī)中的全部石灰漿，先用100目左右篩子過篩，再用200-325目左右篩子過篩，獲得Ca (OH) 2濃度約12.3%的Ca (OH) 2漿液約4L。5、將Ca(OH)2漿液倒入分散機(jī)中，輕微攪拌狀態(tài)下陳化10h，攪拌速度以不沉降為原則。6、將陳化完全的Ca (OH) 2漿液4L置于碳化釜中，使用冷卻水冷卻，加入5ml 98%的濃H2SO4(需先配置成25%的稀硫酸才能加入)，陳化10分鐘，并攪拌。7、從底部通入CO2氣體進(jìn)行碳化，其間輕微攪拌。每隔IOmin測一次pH值，待pH值=7時(shí)，反應(yīng)終止。8、洗滌、沉淀、過濾。9、在150°C下干燥24h，然后通過汽流粉碎機(jī)粉碎，獲得輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品。10、性能檢測，樣品編號3，結(jié)果見表I。表I樣品性能
權(quán)利要求
1.復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于:在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程的碳化階段，加入偏鈦酸為鈦源包覆劑，加入硅酸鈉為粘結(jié)劑和無機(jī)包覆劑，過濾，水洗，干燥，粉碎，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于包括如下步驟: a、Ca(OH)2漿液的制備:將生石灰加水得Ca (OH) 2漿液，過200 325目篩，備用； b、偏鈦酸漿液的制備:將偏鈦酸加水和分散劑進(jìn)行打漿,制得偏鈦酸漿液；其中，分散劑為六偏磷酸鈉、硅酸鈉中的至少一種，各分散劑的加入量均為偏鈦酸量的0.3 0.8wt% ； C、漿液混合:向a步驟所得的Ca (OH) 2漿液中通入CO2氣體，當(dāng)pH值為7 8時(shí)，繼續(xù)通入CO2氣體并加入b步驟所得的偏鈦酸漿液，攪拌，直至Ca(OH)2全部反應(yīng)完成，再加入硅酸鈉溶液，得到混合漿液；其中，所加入的硅酸鈉與反應(yīng)體系中生成的碳酸鈣的重量比為2 5:100 ; d、將c步驟得到的混合漿液過濾，濾餅水洗，干燥，粉碎，即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于:a步驟制得Ca(OH)2I液后還陳化6 12h。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于:c步驟中Ca(OH)2漿液在通入CO2氣體前先加入硫酸溶 液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于:硫酸溶液的濃度為15 35wt% ;加入的H2SO4與Ca(OH)2漿液中的Ca(OH)2的重量比為0.8 2.5:100。
6.根據(jù)權(quán)利要求2 5任一項(xiàng)所述的復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于:c步驟制得混合衆(zhòng)液后還陳化0.5 2h。
7.根據(jù)權(quán)利要求2 6任一項(xiàng)所述的復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于:d步驟中濾餅干燥溫度為120 200°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求2 7任一項(xiàng)所述的復(fù)合鈦白粉的制備方法，其特征在于:d步驟中采用的粉碎方式為氣流粉碎。
全文摘要
本發(fā)明涉及復(fù)合鈦白粉的制備方法，屬于化工領(lǐng)域。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種復(fù)合鈦白粉的制備方法。本發(fā)明復(fù)合鈦白粉的制備方法，其在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過程的碳化階段，加入偏鈦酸為鈦源包覆劑，加入硅酸鈉為粘結(jié)劑和無機(jī)包覆劑，過濾，水洗，干燥，粉碎，即得。采用本發(fā)明方法制備的復(fù)合鈦白粉的白度、耐候性、遮蓋力、吸油量等性能較好，且生產(chǎn)成本較低，只相當(dāng)于普通銳鈦型鈦白粉的1/4，可廣泛用于涂料、造紙等行業(yè)，具有良好的市場前景。
文檔編號C09C1/36GK103194098SQ20131011798
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月7日
發(fā)明者鄒建新 申請人:攀枝花學(xué)院