专利名称：：硫酸盐部分替代钛白的钛白粉制法的制作方法
技术领域：
：本发明涉及到一种硫酸盐部分替代二氧化钛的钛白粉生产法，广泛适用生产不同用途的钛白粉产品，尤其适用于生产涂料级钛白粉。本发明用廉价的CaCO3、CaO、CaSO4、BaSO4及其它可同硫酸反应形成硫酸盐沉淀的化合物同钛液作用，参与水解过程最终以CaSO4等硫酸盐的形式部分替代二氧化钛生产钛白粉而不损害钛白的颜料性能。降低了成本，同时CaCO3CaO等上述物质的加入也促进了水解进行，最后产品质量好而稳定，更重要的是可在原有生产钛白粉设备中进行常压水解或简当设备常压水解，就可以生产出高质量的钛白粉产品。目前生产钛白粉的主要方法有硫酸法和氯化法，国内大多数钛白生产厂家都采用硫酸法生产钛白。图1是据文献《硫酸法钛白生产》(化学工业出版社1982年2月北京第一次版)36页上工艺流程图简化后的工艺过程示意图，它代表了目前硫酸法生产钛白的主要工艺过程。通过酸解(1)酸解粉碎后的钛矿粉并经过还原、沉降、结晶等工序而制得钛液(2)，加入晶种经水解(3)而得偏钛酸或正钛酸再依次经漂白洗涤(4)、盐处理(5)、煅烧(6)、粉碎(7)即得钛白粉产品。以上生产工艺方法中水解(3)工艺所需条件较严，较难掌握，一般需加压水解，国内生产钛白厂家都用此工艺，但钛白粉质量难以达到国内部标一级或二级标准，而且生产纯钛白粉和目前世界性钛资源紧张相矛盾，生产成本将会越来越高。本发明的目的是用CaCO3、CaO或CaSO4、BaSO4等参与水解过程，提高水解速度并提高钛白粉的着色力，并且最后产品中以CaSO4等硫酸盐的形式部分替代钛白0-40%而不损害其颜料性能，若用此工艺实现正常化生产，产品质量符合国内部标一级产品或二级产品除TiO2含量以外的各项指标要求。本发明是这样实现的，结合附图2说明如下图2为本发明硫酸盐部分替代钛白生产粉白粉工艺示意图。将钛铁矿粉首先经过酸解(8)并通过还原、沉降、结晶等公知的一般制取钛液的生产工序制得钛液，在此钛液经水解(11)之前本发明设计搅拌反应(9)搅拌混合(10)两个工序对钛液进行处理，两种处理方法的基本原理都是在钛液中加入或产生微细CaSO4等硫酸盐微粒，由于CaSO4、BaSO4等同钛液中的TiOSO4都有共同的SO2-4阴离子，CaSO4等微粒表面肯定有在Ca2+与SO2+4之间的断键使得CaSO4等表面的Ca2+等吸引钛液中SO2+4，而CaSO4等微粒表面上SO2-4吸引部分H+离子，引起钛液中酸度局部变化，促进水解作用的进行，形成部分自生晶种，同时CaSO4、BaSO4等也可被钛白包核，部分以聚合状态进入产品部分替代钛白，而不损害其性能。采用搅拌反应(9)，则整个工艺过程如下把上述钛液经过搅拌反应(9)进行化学反应，在搅拌反应(9)中本发明的工艺条件如下a、将粒度小于200目的CaCO3、CaO及其它可同硫酸反应形成硫酸盐沉淀的化合物或含CaCO3的碳酸盐岩，(最好含CaCO3大于50%)加入到钛液中搅拌反应，上述化合物加入量以占钛液中TiO2的5-80%Wt为计。b、低温反应T＝室温-90℃，最好室温-60℃，t＞0.1小时，最佳为1-1.5小时。c、钛液浓度100-400克TiO2/升，最佳130-230克TiO2/升，其化学反应式为形成部分TiO2沉淀，此TiO2微粒在水解过程中促进水解进行，在煅烧过程中促进TiO2结晶成一定类型的钛白粉粒子，同时也形成部分CaSO4微粒，其表面断键必然吸引钛液中H+、SO2-4、同用CaCO3等和钛液中酸反应一起引起钛液中酸度降低，加速水解作用进行并形成部分自生晶种。同时CaSO4等微粒在产品中替代部分二氧化钛而不影响钛白粉质量。经搅拌反应(9)工序所得钛液混合物再经水解(11)中本发明工艺条件是A、晶种加入量a、生产锐钛型钛白粉在室温-80℃下加入锐钛型晶种为0-2%(按晶种中TiO2和钛液中TiO2计)，在搅拌反应(9)中加CaCO3、CaO等上述化合物或碳酸盐岩的量越多则加入晶种量越少。b、生产金红石型钛白粉则加入晶种量为0-5%其它同生产锐钛型钛白粉B、水解过程a在常压下升温，使钛液混合物沸腾加水水解，水解时间1-5小时，2-35小时为最佳。b也可在通常所用的加压水解设备中加压水解，水解时间为0.5-3小时，0.5-2小时为最佳。a.b中也可在室温至沸腾温度下保温进行。水解(11)完成后，再经过漂白洗涤(12)盐处理(13)至煅烧(14)。在煅烧(14)中本发明的工艺要求是按通常的煅烧方法，煅烧锐钛型钛白温度不得超过900℃，即在900℃以下煅烧，在脱硫后保持其最高煅烧温度10-30分钟即可。完成煅烧(14)后经粉碎(15)就可得钛白粉产品。此产品中含有CaSO4或其它硫酸盐微粒0%-40%。本发明经过酸解(8)等公知工序制得钛液后，对钛液处理还可通过搅拌混合(10)对钛液进行处理，在搅拌混合(10)中，本发明的工艺条件是用粒度小于200目的CaSO4或BaSO4或重晶石、石膏加入到钛液中混合搅拌均匀即可，然后再通过水解(11)工序，在水解(11)工序中本发明的工艺条件是a、把钛液加热到60℃-80℃加入晶种，晶种含量依搅拌混合(10)中加入CaSO4、BaSO4等含量而定，加入硫酸盐越多，则加入的晶种量越少，其加入晶种量范围锐钛型晶种为0.6%-2%;金红石型晶种为0.6%-5%(以TiO2含量计)。b升温至沸腾水解，水解时间1-5小时，2-3.5小时为最佳。c、在钛白生产厂里现有的加压水解罐中加压水解，水解时间0.5-3小时。水解(11)完成之后，依次经过公知的漂白洗涤(12)盐处理(13)煅烧(14)粉碎(15)即可得CaSO4或BaSO4部分替代二氧化钛钛白粉产品，其中CaSO4或BaSO4微粒同钛白微粒是成包核和聚合状态存在，因而不影响钛白粉的性能。上述搅拌反应(9)搅拌混合(10)也可在水解(11)水解过程中进行。总之，若上述工艺过程实现正常化生产，产品质量可达部标B-101一级产品或二级产品除TiO2含量以外(因加入了CaSO4、BaSO4物质)各项质量标准，部分产品的着色力可超B-101一级产品中着色力指标。实施例1先经过酸解、还原、沉降及结晶除去硫酸亚铁等工序制取钛液，钛液中TiO2含量205.9克/升有效酸417克/升亚铁66.67克/升F值2.03Ti3+360克/升将此钛液300ml放入水解罐中先在钛液中加入含CaCO390%的白色大理岩粉末(粒度200目)18克，并充分搅拌混合反应，1-2小时后钛液中混合物颜色变浅，然后加热至60-70℃，加入锐钛型晶种0.5%，(即加入晶种中TiO2量是占钛液中TiO2量的0.5%)，继续加热至沸腾水解，3小时后得白色偏钛酸和CaSO4混合沉淀物。用水对其进行过滤洗涤，再进行Ti3+除铁(或用锌粉、硫酸除铁)先加入H2SO4至H2SO4含量在40克/升并加热至50℃，再加入三价硫酸钛盐溶液进行除铁，加入量是三价硫酸钛中TiO2含量占钛液中TiO2含量的1%，等于0.6克，加入后在60℃保温1小时，再降温至40℃进行水洗，水洗至PH值＝6-7时，进行盐处理先加入占钛液中TiO2的1%的K2CO3为0.6克，搅拌30分钟，然后加入P2O5占钛液中TiO2含量的0.1%磷酸等于0.06克，并充分搅拌，然后烘干，再在800-900℃的温度下煅烧，煅烧过程同一般钛白煅烧工序一样，但最高温度应在800-900℃范围，脱硫后，最高温度下保温10-30分钟就可把产品干燥，粉碎(干式)后得到产品。钛白粉其各参数如下表</tables>＊B-101标样系建衡化工厂1975年留样实施例2把钛铁矿粉经普通酸解、还原、沉降、结晶除FeSO4制得钛液，在钛液中TiO2含量211.86克/升有效酸410克/升Ti3+3.66克/升FeSO460克/升将此钛液500ml放入水解罐中，在室温下加入石膏粉15克，搅拌均匀后加热升温使钛液混合物至70℃，再加入锐钛型晶种1%(即晶种液中TiO2含量占钛液中TiO2含量的1%)，继续升温至沸腾水解，水解2-3小时后，钛液成为偏钛酸和CaSO4的混合物，沉淀后对此混合物进行过滤洗涤，再进行除铁漂白先加入H2SO4，使H2SO4含量在40克/升，然后加入三价硫酸钛盐1%，在60℃下保温1小时，再降至40℃以下就可以进行反复水洗，至PH＝7左右时进行盐处理先加入K2CO3含量占在钛液中TiO2的1%，等于0.6克，搅拌30分钟后再加入P2O5占钛液中TiO2重量的0.1%的磷酸并搅拌，然后烘干，再经过钛白煅烧工艺，干式粉碎就得产品，其产品质量见上表。实施例3上述实例1.实例2.水解工艺中，把锐钛型晶种换成金红石晶种就可制得金红石型钛白，其金红石晶种加入量为实例1加入1%，实例2加入2%即可。权利要求1.硫酸盐部分替代钛白的钛白粉制法包括酸解(1)搅拌反应(2)、或搅拌混合(3)、水解(4)、漂白洗涤(5)、盐处理(6)、煅烧(7)、粉碎(8)等工序，其特征是A、搅拌反应(2)工艺特点是用CaCO3、CaO及其它可同H2SO4反应形成硫酸盐沉淀的化合物或含CaCO3、的碳酸盐岩钛液混合反应。B、搅拌混合(3)工艺特点是用粒度小于200目的硫酸盐(包括CaSO4、BaSO4、重晶石、石膏)粉末同钛液混合。C、水解(4)工艺条件是a.用搅拌反应(2)所得钛液混合物水解时需加入晶种量生产锐钛型钛白为0-2%.生产金红石型钛白为0-5%.温度为室温至沸腾。b.用搅拌混合(3)所得钛液混合物水解时需加入晶种量生产锐钛型钛白为0.6%-2%.生产金红石型钛白为0.6%-5%。2.根据权力要求1中所述搅拌反应(2)搅拌混合(3)应在水解(4)之前或在水解(4)水解过程中进行。全文摘要硫酸盐部分替代钛白的钛白粉制法是属于一种硫酸盐部分替代TiO本发明特征在于在水解工艺前增设了搅拌反应和搅拌混合工序，并对水解煅烧工艺作了一些改进，可以提高产品质量。使用本发明可以利用硫酸盐及天然矿物部分替代TiO文档编号C01G23/053GK1062125SQ9010977公开日1992年6月24日申请日期1990年12月5日优先权日1990年12月5日发明者鲍学昭申请人:鲍学昭