低浓度钛液水解制备偏钛酸的研究

以低浓度钛液为原料,考察H+浓度、温度、保温时间对钛液水解率的影响。结果表明,最佳条件为:H+浓度0.85g/L,水解温度105℃,水解时间2h,在该条件下水解率达到95%以上。     

氯化法偏钛酸的水解试验研究

以氯化钛液为原料,考察H~+和Ti~(4+)浓度、反应温度和时间对氯化法偏钛酸水解率及其粒径分布的影响。结果表明,随H~+浓度的增大,偏钛酸的水解率和粒径均先增大后减小;Ti~(4+)浓度对偏钛酸的水解率影响不大,但增大Ti~(4+)浓度有利于偏钛酸晶核的成长;提高反应温度有利于偏钛酸的水解及其晶核的长大;随着水解时间的增加,偏钛酸的水解率逐渐增加,但对偏钛酸粒径的影响甚微。在H~+浓度1.2 g/L、Ti~(4+)浓度20 g/L、水解温度108℃、水解时间2.5 h的最佳条件下可以得到呈片状团聚体、粒径2~10λm的偏钛酸。     

钛渣熔盐反应制备TiO2体系中水解制备偏钛酸过程研究

NaOH熔盐法用钛渣制备TiO2是一种制备二氧化钛的新方法,水解制备偏钛酸是新工艺中重要的环节之一。试验考察了钛液的浓度、F值及水解时间等影响偏钛酸粒度及转化率的因素。结果表明,钛液水解率在开始的30 min左右均较低,50 min以后迅速提高,100 min以后水解率随时间变化趋于平缓。温度越高,F值越低,钛液浓度越低,水解反应进行得越快,且最终转化率较高。水解产物偏钛酸粒度开始随水解反应时间增加而增大,3 h后偏钛酸的粒度随时间增加略有波动,偏钛酸的粒径随钛液浓度及F值增大而减小,随钛液稳定度提高而减小。试验确定的偏钛酸制备工艺条件如下:TiO2浓度200 g/L左右,F值1.8～1.9,微沸状态下水解,水解时间4 h。     

熟化条件对水解偏钛酸粒径的影响

采用外加晶种水解工艺,考察熟化时间、熟化方式及搅拌时间对水解偏钛酸粒径大小及分布的影响。使用FBRM在线监测水解粒子的变化,通过激光粒度仪测试水解偏钛酸粒径大小及分布。结果表明:熟化时间延长,颗粒粒径增大,大粒子增多;熟化时期采用停止加热,不停止搅拌的方式,可获得粒子大小适当、分布均匀的水解偏钛酸;熟化期间搅拌时间增加,偏钛酸粒径先降低后增加。     

钛液指标对水解率的影响

以工业钛液为原料,采用外加晶种工艺进行水解,考察钛液关键指标:总钛浓度、F值、铁钛比、三价钛浓度对水解率的影响,然后通过水解平衡反应理论推导水解达到平衡时水解率与钛液指标的关系式。试验结果表明:随着总钛浓度的增加,水解率呈现降低趋势;随F值的增加,水解率急剧下降;随铁钛比的增加,水解率也呈下降趋势;随三价钛的增加,水解率呈下降趋势。理论推导的结果表明,在相同稀释比下,水解达到平衡时的水解率与总钛浓度和F值平方乘积成线性关系,其截距与三价钛含量有关。     

碱法钛白粉生产工艺中硫酸钛溶液的制备和水解

研究了碱法钛白粉清洁生产工艺中硫酸钛溶液的制备及水解。硫酸钛溶液制备过程中,通过试验及MATLAB拟合,确定了硫酸质量分数、原料用量与硫酸钛溶液质量浓度及酸度系数(F值)间的函数关系;水解过程中,考察了水解温度、酸度系数(F值)、硫酸钛质量浓度对水解的影响。在优化水解条件下,钛水解率达90%以上,制得的偏钛酸在高温下煅烧可得到金红石型和锐钛矿型二氧化钛。     

工业钛液制备水解晶种粒径影响因素研究

以工业钛液为原料,采用目前硫酸法钛白企业常用的氢氧化钠溶液中和法制备水解晶种工艺,改变关键原料指标和工艺参数,考察晶种粒径和晶种稳定性的变化规律。然后将不同粒径的晶种用于水解,研究了晶种粒径对偏钛酸粒径及固定盐处理煅烧后所得金红石钛白初品粒径和消色力的影响。结果表明,随着钛液TiO₂浓度、F值、铁钛比以及碱液浓度的升高,相同稳定性下晶种粒径变大;随着晶种制备碱钛比、钛液预热温度、碱液预热温度的增加,相同稳定性下晶种粒径减小;随着熟化时间的延长,晶种稳定性降低,晶种粒径变大。随着晶种粒径的变大,水解所得偏钛酸D₅₀和径距逐渐变小,偏钛酸晶粒尺寸略增;对应金红石钛白初品的SEM平均粒径和标准差逐渐减小,同时其Tcs、Scx均增加。     

硫酸钛液热水解机理及动力学研究

硫酸钛液热水解机理及动力学的试验结果表明,在水解粒子的表面存在着均匀分布的活性中心,反应物以=TI-O-Ti=的形式在活性中心上成键,使晶体不断长大而析出沉淀,同时产生新的活性中心;粒子表面上的化学反应是整个过程的控制步骤。     

工业钛液水解过程中偏钛酸结构的变化

以低浓度工业钛液为原料,通过自生晶种热水解硫酸法工艺制备偏钛酸,研究了水解过程中偏钛酸结构的变化,并采用粒度测试、XRD、BET及Raman对所制偏钛酸样品进行表征。结果表明:水解前期,偏钛酸粒子的D_(50)和D_(AV)几近相同,随粒子生长、团聚,粒子变大、分布变宽。偏钛酸中锐钛相TiO_2结构由晶核决定,后续水解对锐钛相结构无明显影响。偏钛酸为TiO_2短链结构,具有较多中孔,孔隙结构不规整。随水解时间的增加,晶胞参数c增大,锐钛型TiO_2结构有向斜方晶畸变趋势。偏钛酸Raman峰强度增加,特征峰位对应波数减小,导致TiO_2含量增加,晶化程度升高。     

偏钛酸性质结构对颜料钛白的影响

硫酸法钛白短流程工艺中,水解偏钛酸的性质结构(晶体结构、粒度分布、杂质含量等)对金红石型钛白的结构与颜料性能有重要影响,并存在内在影响规律。为制备结构良好、颜料性能优异的金红石TiO_2,优化条件为:控制偏钛酸的晶粒尺寸小于8.9 nm并接近7.9 nm,能有效促进金红石的晶型转变和晶粒生长,获得良好晶体结构和晶型完整的金红石;偏钛酸适宜的粒度大小及分布对获得窄粒径分布的金红石钛白影响明显,钛白的粒径大小影响其散射力,宜控制在0.20μm附近;可控制水解条件以减小偏钛酸的比表面积,进而减少杂质铁吸附。     

偏钛酸煅烧过程中氢氧化钾作用研究

向偏钛酸中添加一定量的氢氧化钾,研究煅烧过程中钾盐对金红石转化率、平均粒径、样品形貌及晶体结构的影响,采用拉曼光谱仪、马尔文粒度仪和XRD对样品进行了表征。结果表明:偏钛酸中添加氢氧化钾的样品与空白样相比,金红石晶型转化率达到99%以上的温度由850℃提高至1 000℃,降低了锐钛晶型向金红石晶型转换的速度。氢氧化钾在偏钛酸煅烧过程中抑制了粒子的生长,较好地调整了晶粒结构避免了高温下颗粒烧结。添加氢氧化钾后金红石含量大于99%的样品晶胞参数a、b、c值与标准结构一样,氢氧化钾对晶胞参数无影响。     

硫酸钛热水解制备超细H2TiO3粉体的研究

试验研究了溶液中钛质量浓度、杂质铁的存在和水解时间对硫酸钛水解率、偏钛酸粒径和形貌的影响。结果表明:随溶液中硫酸钛质量浓度增大,水解率降低,同时颗粒出现团聚现象;溶液中存在杂质Fe时水解率大大降低,但对产物粒度没有影响,反而使形貌更加规则;随水解时间延长,水解率明显增大,粒径增大。     

有机还原剂对偏钛酸中氧化铁的还原过程动力学

研究了一种有机还原剂对偏钛酸中氧化铁的还原过程动力学,以探讨过程机理,指导实际生产。结果表明,该还原反应有机还原剂的反应分级数为1,氧化铁的反应分级数为2。在有机还原剂过量的情况下,氧化铁的还原过程速率大小与反应温度、搅拌强度和体系酸度有关。还原速率随温度的增加而增加,表观反应活化能为51.73 kJ/mol。还原速率随搅拌强度的增加先增加而后变化不大,表明在一定的搅拌强度下,扩散步骤不是过程的控制环节。还原速率随酸度的增加先增加后减小,这与偏钛酸中氧化铁的溶解和有机还原剂的分解有关。推断在有机还原剂过量及一定的搅拌强度下,还原反应步骤是有机还原剂对偏钛酸中氧化铁的还原过程的控制环节。     

加料速率对低浓度钛液水解的影响

对硫酸氧钛溶液的水解过程进行了试验研究,着重考察了钛液加料速率对低浓度钛液水解率、变灰点、水解物一次及二次颗粒尺寸等的影响。结果表明,随着加料速率的降低,钛液的水解率增加,这是因为慢的加料速率增大了初期钛液稀释度且其持续时间较长,形成晶种数量更多;随着加料速率降低,钛液变灰的时间缩短;加料速率影响了水解物一次颗粒尺寸,慢的加料速率有助于形成细小均匀的一次颗粒;低浓度水解物颗粒(二次颗粒)的平均粒径在1.69~1.78μm,随着加料速率降低,所得水解产物的粒度分布变窄,且水解物从无规则、较为密实的颗粒逐渐向球形、疏松颗粒变化。通过关于加料速率的研究,对钛液水解生产工艺改进起到进一步指导作用。     

有效利用洗涤滤液中偏钛酸的研究

针对颜料级钛白生产过程中， 偏钛酸洗涤滤液中偏钛酸的有效利用办法进行了实验探索，为进一步进行工业试验提供技术参数。     

煅烧时间对低浓度工业钛液制备锐钛型颜料钛白的影响研究

以低浓度工业硫酸钛液为原料,通过水解、洗涤、盐处理、煅烧工艺制备锐钛型颜料钛白,考查了高温段保温时间对钛白粒子结构及颜料性能的影响,并采用XRD、粒度测试、SEM及颜料性能检测对煅烧样品进行了表征。结果表明:煅烧条件对钛白粒子的晶体结构、晶粒尺寸、粒子大小及分布和颜料性能等影响显著,粒子大小维持在300 nm左右,随煅烧保温时间延长晶粒生长满足一级动力学生长模型。高温段930℃保温30 min为最佳条件,所制钛白形貌规整,粒度分布最窄,消色力指标达1 450,相对白度100.23%,优于PTA120标样。     

水解条件对低浓度钛液制备金红石型颜料钛白的影响

以低浓度工业钛液为水解原料,通过自生晶种热水解硫酸法工艺制备出金红石型颜料钛白。考察底水量、加料速率和熟化时间对金红石型钛白粒子形貌、粒径分布及颜料性能的影响,并采用粒度测试、SEM、XPS、TEM及颜料性能测试对所制备的样品进行了表征。结果表明:最佳的水解操作条件为底水量22%、加料速率8.3 r/min和熟化时间30 min,所得金红石型钛白粒度适宜、粒度分布较窄,颜料性能优良;水解条件对颜料钛白性能影响顺序为:底水量加料速率熟化时间。     

超声波场中硫酸氧钛的水解研究

本文简要介绍了硫酸氧钛溶液在超声场中水解的实验研究。实验中探讨了用分光光度计比色测定水解临界点的可行性，并通过分别测定超声波场作用下以及无场作用下硫酸氧钛溶液的水解临界点和水解率。探讨在自生晶种的钛水解工艺中，超声振动对晶核形成过程的促进作用。结合SEM形貌及元素含量分析，X射线衍射分析，初步探讨了超声波对水解过程的影响机理。     

用钛液制备电子TiO2粉体的研究

介绍了用钛液代替四氯化钛作为电子TiO2粉体的生产原料的试验情况，采用了萃取分离的方法去除有害元素，保证了电子TiO2的使用性能。试验结果表明，试验样品可以替代国内（外）同类产品。     

硫酸法钛白粉生产工艺中间体偏钛酸中除铁技术的研究

以硫酸法钛白粉生产工艺中间体偏钛酸为原料,考查了离心洗涤分离、抽滤洗涤分离和无机陶瓷膜洗涤分离三种方法对除铁效率的影响,采用分光光度法测量洗涤液中铁含量和火焰原子吸收法测量固体中铁含量。结果表明：以上三种洗涤分离方法都可以将二氧化钛粉体中铁含量降到30μg/g以下,但陶瓷膜洗涤工艺可以实现连续操作,且洗涤后二氧化钛粉体的分散性好,是一种值得关注的新工艺。