本發(fā)明涉及鈦棕的制法，尤其是涉及利用合適的納米級水合二氧化鈦制備高著色力顏料級鈦棕的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外對環(huán)保日趨重視，含有重金屬和有毒致癌物的顏料，已在全球限制使用。而有機顏料雖然不含劇毒物質(zhì)，但價格較貴。傳統(tǒng)的顏料，不論是有機顏料還是無機顏料，都不兼有耐熱、耐光、耐候、耐酸堿和耐溶劑等性能，不能完全適應(yīng)功能涂料和塑料的應(yīng)用要求。而鈦棕顏料則有較為全面的應(yīng)用性能，是目前在用棕黃色顏料的理想升級替代品。

鈦棕顏料具有的優(yōu)異性能：1.由于通過高溫反應(yīng)和煅燒得來，晶型和晶格結(jié)構(gòu)相當穩(wěn)定，耐熱、耐光、耐候和耐各種化學介質(zhì)性能非常優(yōu)良，抗粉化性能超過任何一種棕黃色顏料。2.由于具有很高的硬度和較高的比重，鈦棕顏料在能提供高遮蓋力情況下又能呈現(xiàn)很高的耐磨性。3.鈦棕顏料具有中性的PH值，適用于各種介質(zhì)體系，不會與介質(zhì)體系起反應(yīng)。4.鈦棕顏料易分散，具有抗色移性，不發(fā)生滲色現(xiàn)象。5.鈦棕顏料雖然含有發(fā)色元素，但這些元素進入TiO₂晶格，一般條件下不被任何介質(zhì)浸蝕，完全適用于無害化要求的安全體系，如兒童塑料玩具及所有涂料、食品包裝材料、醫(yī)療用品、化妝品、衛(wèi)生用具等。

市場上較為成熟的鈦棕產(chǎn)品多采用固相法工藝，以鈦白粉為主要原料，雖然工藝較為簡單，成本較低，但由于鈦白粉已經(jīng)是穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，需要較高的溫度進行固體氧化物混合煅燒，導致產(chǎn)品粒徑不易控制，分散不均勻，著色力較差，色澤不夠鮮亮，因此鈦棕的應(yīng)用范圍受到一定限制。利用納米級高活性水合二氧化鈦為主要原料進行鈦棕的生產(chǎn)，物料之間實現(xiàn)分子級別的混合，是一種簡便易行且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控的生產(chǎn)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，是為了提供一種鈦棕顏料的生產(chǎn)方法，該方法解決的技術(shù)問題是利用納米級水合二氧化鈦的高反應(yīng)活性的特點，通過優(yōu)選納米級高活性水合二氧化鈦、對水合二氧化鈦進行一次水洗、酸處理、二次水洗、加處理劑混合、煅燒、一次粉碎、研磨除鹽、干燥、汽流粉碎等主要步驟，以達到產(chǎn)出高品質(zhì)鈦棕的目的。

本發(fā)明提供的生產(chǎn)方法包括下述步驟：

a、水合二氧化鈦一次水洗：選取硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝制備的水解產(chǎn)物水合二氧化鈦，沉降率指標符合90～130mm/30min，以55～70℃自來水對水合二氧化鈦進行水洗，水洗合格的判定指標為一次水洗廢水中的鐵含量(以Fe計)小于100mg/L；

b、酸處理：將一次水洗所得水合二氧化鈦加自來水制成漿料，二氧化鈦濃度控制為260～340g/L，溫度在55～70℃，以H₂SO₄計，加入硫酸為25～50g/L，以Ti₂O₃計，三價鈦為0.5～1.5g/L，在此條件下處理漿料1～2小時；處理結(jié)束后，加入煅燒晶種，煅燒晶種中TiO₂的質(zhì)量占待處理漿料中所含TiO₂質(zhì)量的0.0～5.0％，攪拌30分鐘；

所述煅燒晶種為正鈦酸溶膠煅燒晶種，所述正鈦酸溶膠煅燒晶種為硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝制備的金紅石型煅燒晶種；

c、水合二氧化鈦二次水洗：以55～70℃脫鹽水對步驟b酸處理好的水合二氧化鈦漿料進行水洗，水洗合格的判定指標為二次水洗廢水中的鐵含量(以Fe₂O₃計)控制在小于10mg/L；

d、加處理劑：將二次水洗所得水合二氧化鈦漿料加脫鹽水調(diào)節(jié)二氧化鈦濃度控制為260～340g/L；用堿調(diào)整漿料PH值到2.5～4.0；以占待處理漿料中所含TiO₂量的質(zhì)量分數(shù)計，以Sb₂O₃計，加入的氧化銻的添加比例為10～15％；以Cr₂O₃計，氧化鉻的添加比例為8～15％；以H₃PO₄計，磷酸的添加比例為0.00～0.25％；以Al₂O₃計，硫酸鋁或氯化鋁的添加比例為0.00～0.3％；以ZnO計，氧化鋅或硫酸鋅或氯化鋅的添加比例為0.0～0.5％；以MgO計，氧化鎂或硫酸鎂或氯化鎂的添加比例為0.0～0.5％；加完上述試劑后攪拌漿料0.5～1小時，將漿料壓干水分備用；

e、煅燒：將壓干水分的物料進行煅燒，最高煅燒溫度控制在900～1200℃之間，煅燒品中金紅石型晶型含量≥98.5％；

f、粉碎：將煅燒品用粉碎機進行粉碎，控制粉碎細度45μm篩余物小于0.05％，即得鈦棕初級產(chǎn)品；

g、除鹽、砂磨：將鈦棕初級產(chǎn)品用脫鹽水制成漿料，用砂磨機對漿料進行研磨，選用0.6～0.8μm的硅酸鋯珠或釔穩(wěn)定鋯珠，用脫鹽水對研磨后的漿料進行水洗，控制水洗廢水電導率小于80μm/cm，將漿料壓干水分備用；

h、干燥、汽流粉碎：將壓干水分的物料烘干去除水分，加入三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、聚二甲基硅氧烷聚合物其中的一種，添加量為占粉碎物料質(zhì)量的0.1～0.8％，經(jīng)汽流粉碎得鈦棕產(chǎn)品。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明所得產(chǎn)品為金紅石型晶體結(jié)構(gòu)，具有理想的粒徑分布，粒徑D50介于250～400nm之間，產(chǎn)品具有優(yōu)異的分散性，較高的著色力。該方法通過優(yōu)選納米級高活性水合二氧化鈦并經(jīng)過對其進行除雜后再加入發(fā)色元素、助劑，使得鈦棕產(chǎn)品的粒徑可控成長；通過對鈦棕初級產(chǎn)品進行除鹽、研磨、并加入不同的表面活性劑，可使得產(chǎn)品具有更廣泛的適用性。

(2)本發(fā)明工藝簡單，操作方便，成本低廉。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

實施例1

取硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝制備的水解產(chǎn)物水合二氧化鈦，沉降率為130mm/30min，以60～65℃自來水對水合二氧化鈦進行水洗，一次水洗廢水中的鐵含量(以Fe計)95mg/L；將一次水洗所得水合二氧化鈦加自來水制成漿料，濃度為338g/L，溫度在60～65℃，加入硫酸(以H₂SO₄計)為45g/L，三價鈦(以Ti₂O₃計)為0.8g/L，處理1小時后以占待處理漿料中所含TiO2量的質(zhì)量分數(shù)計，加入正鈦酸溶膠煅燒晶種(以TiO₂計)，添加比例為5.0％；以55～60℃脫鹽水對酸處理好的水合二氧化鈦進行水洗，二次水洗廢水中的鐵含量(以Fe₂O₃計)為8mg/L；將二次水洗所得水合二氧化鈦加脫鹽水制成漿料，濃度為335g/L；用氫氧化鉀調(diào)整漿料PH值到2.5～4.0；以占待處理漿料中所含TiO₂量的質(zhì)量分數(shù)計，加入的氧化銻(以Sb₂O₃計)添加比例為10％；氧化鉻(以Cr₂O₃計)添加比例為8％；磷酸(以H3PO4計)添加比例為0.00％；硫酸鋁或氯化鋁(以Al₂O₃計)添加比例為0.1％；加完上述試劑后攪拌0.5～1小時，將漿料壓干水份進行煅燒，最高煅燒溫度控制在1200℃，煅燒品中金紅石型晶型含量為99.5％；將煅燒品用機械粉碎機進行粉碎，粉碎細度0.02％，即得鈦棕初級產(chǎn)品；將鈦棕初級產(chǎn)品用脫鹽水制成漿料，用砂磨機對漿料進行研磨，選用0.6～0.8μm的硅酸鋯珠，用脫鹽水對研磨后的漿料進行水洗，水洗廢水電導率80μm/cm，將漿料壓干水分；將壓干水分的物料烘干去除水分，加入三羥甲基乙烷，添加量為占粉碎物料質(zhì)量的0.1％，經(jīng)汽流粉碎得鈦棕產(chǎn)品。

實施例2

取硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝制備的水解產(chǎn)物水合二氧化鈦，沉降率為92mm/30min，以55～60℃自來水對水合二氧化鈦進行水洗，一次水洗廢水中的鐵含量(以Fe計)85mg/L；將一次水洗所得水合二氧化鈦加自來水制成漿料，濃度為260g/L，溫度在55～60℃，加入硫酸(以H₂SO₄計)為27g/L，三價鈦(以Ti₂O₃計)為1.5g/L，處理2小時后以占待處理漿料中所含TiO₂量的質(zhì)量分數(shù)計，加入正鈦酸溶膠煅燒晶種(以TiO₂計)，添加比例為0.0％；以60～65℃脫鹽水對酸處理好的水合二氧化鈦進行水洗，二次水洗廢水中的鐵含量(以Fe₂O₃計)為10mg/L；將二次水洗所得水合二氧化鈦加脫鹽水制成漿料，濃度為265g/L；用碳酸鉀調(diào)整漿料PH值到2.5～4.0；以占待處理漿料中所含TiO₂量的質(zhì)量分數(shù)計，加入的氧化銻(以Sb₂O₃計)添加比例為15％；氧化鉻(以Cr₂O₃計)添加比例為15％；磷酸(以H₃PO₄計)添加比例為0.25％；氧化鋅或硫酸鋅或氯化鋅(以ZnO計)添加比例為0.5％；加完上述試劑后攪拌0.5～1小時，將漿料壓干水份進行煅燒，最高煅燒溫度控制在900℃，煅燒品中金紅石型晶型含量為98.5％；將煅燒品用機械粉碎機進行粉碎，粉碎細度0.01％，即得鈦棕初級產(chǎn)品；將鈦棕初級產(chǎn)品用脫鹽水制成漿料，用砂磨機對漿料進行研磨，選用0.6～0.8μm的釔穩(wěn)定鋯珠，用脫鹽水對研磨后的漿料進行水洗，水洗廢水電導率75μm/cm，將漿料壓干水分；將壓干水分的物料烘干去除水分，加入三羥甲基丙烷，添加量為占粉碎物料質(zhì)量的0.3％，經(jīng)汽流粉碎得鈦棕產(chǎn)品。

實施例3

取硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝制備的水解產(chǎn)物水合二氧化鈦，沉降率為115mm/30min，以60～65℃自來水對水合二氧化鈦進行水洗，一次水洗廢水中的鐵含量(以Fe計)85mg/L；將一次水洗所得水合二氧化鈦加自來水制成漿料，濃度為300g/L，溫度在65～70℃，加入硫酸(以H₂SO₄計)為36g/L，三價鈦(以Ti₂O₃計)為1.1g/L，處理1.5小時后以占待處理漿料中所含TiO₂量的質(zhì)量分數(shù)計，加入正鈦酸溶膠煅燒晶種(以TiO₂計)，添加比例為1.0％；以65～70℃脫鹽水對酸處理好的水合二氧化鈦進行水洗，二次水洗廢水中的鐵含量(以Fe₂O₃計)為9mg/L；將二次水洗所得水合二氧化鈦加脫鹽水制成漿料，濃度控制為285g/L；用氫氧化鈉調(diào)整漿料PH值到2.5～4.0；以占待處理漿料中所含TiO₂量的質(zhì)量分數(shù)計，加入的氧化銻(以Sb₂O₃計)添加比例為12％；氧化鉻(以Cr₂O₃計)添加比例為12％；磷酸(以H₃PO₄計)添加比例為0.05％；硫酸鋁或氯化鋁(以Al₂O₃計)添加比例為0.2％；氧化鋅或硫酸鋅或氯化鋅(以ZnO計)添加比例為0.2％；氧化鎂或硫酸鎂或氯化鎂添加比例為0.5％；加完上述試劑后攪拌0.5～1小時，將漿料壓干水份進行煅燒，最高煅燒溫度控制在1000℃，煅燒品中金紅石型晶型含量≥99.0％；將煅燒品用機械粉碎機進行粉碎，粉碎細度0.03％，即得鈦棕初級產(chǎn)品；將鈦棕初級產(chǎn)品用脫鹽水制成漿料，用砂磨機對漿料進行研磨，選用0.6～0.8μm的硅酸鋯珠，用脫鹽水對研磨后的漿料進行水洗，水洗廢水電導率80μm/cm，將漿料壓干水分；將壓干水份的物料烘干去除水分，加入聚二甲基硅氧烷聚合物，添加量為占粉碎物料質(zhì)量的0.8％，經(jīng)汽流粉碎得鈦棕產(chǎn)品。

對實施例的鈦棕產(chǎn)品進行檢測，其中的R％為XRD檢測結(jié)果，粒徑為激光粒度儀檢測結(jié)果，著色力的檢測標準為GB/T13451.2-92《著色顏料相對著色力和白色顏料相對散射力的測定光度計法》，所得檢測數(shù)據(jù)在后文表1中列示：

表1：實施例產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)