硫酸法金红石型颜料生产钛白试验研究

试验研究了用自制硫酸钛液制备金红石型钛白的生产工艺流程,分析了向水解前溶液加入添加剂以及煅烧温度对偏钛酸金红石化的影响,并对偏钛酸进行漂白、包膜以及综合条件试验。试验结果表明:盐处理剂对偏钛酸煅烧时金红石化具有主要的影响;稀释水解和用氯化钛液制备水解晶种,水解率高;采用锐钛型水解晶种,产品物理性能指标和水解率较好;试验用的漂白条件,可达到漂白要求技术;偏钛酸经盐处理,在920℃以上煅烧3～4 h,已能达到晶型转化要求。     

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。     

微波制备晶种诱导水解生产金红石钛白工艺研究

采用微波制备晶种诱导低浓度钛液水解,实现了160 g/L低浓度钛液的水解,对硫酸法钛白生产具有良好的节能效应。通过对偏钛酸进行TG与SEM分析,确定了偏钛酸煅烧的工艺参数。研究结果表明,微波制备晶种诱导水解工艺制备的偏钛酸具有高的转晶活性,可在不添加煅烧晶种的情况下850℃煅烧30 min即可完全转变为金红石晶型,晶种可进行长时间储存,容易实现工业化。研究了盐处理及煅烧参数对二氧化钛颜料性能的影响,结果表明,提高磷含量有利于提高金红石干粉白度,过低的钾含量会造成粒子烧结从而大幅降低金红石干粉白度。优化的盐处理参数,K_2O 0.55%、P_2O_50.1%条件下以900℃煅烧90 min,可获得白度高、形貌较好、粒径均一(200~350 nm)的金红石二氧化钛。     

短流程制备金红石钛白的水解条件回归分析

以未浓缩低浓度工业钛液为水解原料,通过自生晶种稀释热水解的硫酸法钛白短流程工艺制备金红石型颜料钛白,研究了水解条件(底水量、熟化时间和水解时间)对偏钛酸和金红石产物的结构、粒径分布和颜料性能等的影响规律及数学回归关系。水解条件对水解初始形成晶种的数量和质量、晶粒的生长和聚集等起重要影响,并最终决定产品的颜料性能;水解条件与产物的晶体结构、颗粒多分散度和颜料性能间存在数学相关关系。最优水解条件为:底水量比例为0.123,熟化时间为29.05 min,二沸后的水解时间为2.6 h左右。     

磷酸对制备金红石型钛白粉的影响

以钛铁矿钛液水解后的偏钛酸为原料,研究了磷酸对偏钛酸pH值、钛白初品金红石转化、消色力和亮度的影响规律。结果表明:磷酸电离得到的磷酸根或磷酸氢根离子与体系中的阳离子结合成了沉淀,电离出的氢离子抑制了偏钛酸的电离。随着磷酸掺入量的增加,金红石晶型转化起始温度和TiO_2全部转化成金红石时的温度逐渐提高。样品中P_2O_5含量与金红石晶型转化起始温度和TiO_2全部转化成金红石时的温度均呈正线性相关关系。在钾—磷—铝盐处理体系中,P_2O_5含量低于0.13%时,消色力TCS和蓝相SCX大幅降低;P_2O_5含量高于0.13%时,磷酸对消色力TCS和蓝相SCX的影响不显著。初品中P_2O_5含量0.15%～0.19%时,初品亮度值较佳。     

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。     

煅烧晶种加量对钛白粉质量的影响研究

以水解偏钛酸和煅烧晶种为原料，在偏钛酸中加入不同比例的煅烧晶种，通过调整煅烧温度制备金红石含量98%～99%的钛白初品,考察煅烧晶种加量对煅烧温度的影响。然后通过XRD、SEM等手段对钛白粉的晶体结构、形貌、粒度分布和颜料性能进行分析。结果表明：随着煅烧晶种加量增加，金红石合格所需煅烧温度呈现下降趋势，煅烧晶种加量在4%～6%时对金红石合格所需煅烧温度影响不大。随着晶种加量的增加，初品平均粒径呈现下降趋势，离散系数呈现先下降后增加的趋势，当晶种加量达到6%，离散系数最小。随煅烧晶种加量的增加，铝系和锌系盐处理样品的蓝相（SCX）均随晶种加量的增加呈现增加趋势，消色力（TCS）均呈现先增加后降低的趋势，煅烧晶种加量在5%左右时，样品消色力达到最佳值。     

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。     

煅烧时间对短流程制备金红石钛白的影响

通过硫酸法钛白短流程工艺,以未浓缩工业硫酸钛液为原料制备金红石颜料钛白,研究了高温段保温时间对金红石二氧化钛的晶体结构、粒径分布及颜料性能等影响,采用TG-DSC、XRD、粒度测试和颜料性能检测等对钛白产品进行了表征。随着煅烧时间延长,金红石钛白的晶粒尺寸及金红石含量逐步增大,为正线性相关,而蓝相则逐步减小。最优保温时间为40 min,所得钛白晶粒尺寸170.8 nm,金红石含量98.2%,粒度大小适宜且分布窄,颜料性能最优。     

水解法制备纳米二氧化钛

以工业TiOSO4为原料，采用水解法制备了纳米二氧化钛粉体，并用XHD、SEM、激光粒径分析仪对其形貌、晶型、粒径分布进行了表征。试验表明：晶种的质量对于诱导TiOSO4水解成核和控制偏钛酸的原生粒子大小有较大影响；在偏钛酸粒子沉淀中加入不同的促进剂，煅烧后．可以得到锐钛型和金红石型的二氧化钛粉体，以满足市场的不同需求。     

制备纳米级金红石型二氧化钛的方法

该发明以硫酸钛,硫酸氢钛或偏钛酸为原料,用碳酸钠为沉淀剂,分散转化剂为硫酸锌．用碳酸钠水解硫酸钛等,用硫酸锌碳化形成的碱式碳酸锌包覆水解产生的正钛酸．将此正钛酸在500℃～650℃条件下进行须培解lh～Zh,用Zmo收的硫酸溶掉氧化锌,酸溶得到的偏钛酸送到晶型转化炉,在800℃～900℃温度下加热Zh进行晶型转化,使得到金红石含量大于95％、粒子直径为20inn～50inn的球形二氧化钛粒体产品．制备纳米级金红石型二氧化钛的方法     

钛精矿中Cr含量对钛白白度和亮度的影响

以国内某企业两种型号的硫酸法钛白产品RA和RB为研究对象,考查了钛白初品中Cr含量对初品白度和亮度的影响规律;对此两种产品对应的两种钛精矿原料所含Cr在工序中的走向和分布以及对钛白初品质量的影响进行了深入研究,分析Cr含量不同的钛精矿对钛白产品白度和亮度影响机理,在此基础上,对生产线RA和RB两种产品的白度、亮度差异原因进行了分析。认为:钛白初品的白度和亮度值随着其中Cr含量的增加而降低,且Cr含量高于20×10-6时,初品的白度和亮度迅速下降。钛精矿中Cr含量越高,钛液中Cr含量就越高,但Cr在偏钛酸和初品中的残留量一定;钛液中Cr含量高,易造成Cr对偏钛酸的晶格掺杂,从而影响初品的白度和亮度。     

锌系与铝系盐处理钛白差异分析

以硫酸法钛白二洗偏钛酸为原料,分别采用铝盐和锌盐为盐处理剂对偏钛酸进行处理,经过煅烧后得到钛白初品。对比分析了两种钛白的浆料黏度和Zeta电位差异,然后通过XRD和SEM对样品微观形貌和结构进行表征。结果表明,在相同浓度、相同pH和相同分散剂加量条件下,铝盐处理的样品打浆后黏度更低,分散性更好。Zeta电位分析表明铝盐处理的样品比锌盐处理的样品的Zeta电位绝对值高;XRD分析表明铝盐处理的样品经过煅烧后铝离子代替部分钛离子掺杂进入到二氧化钛晶格中,导致其晶胞参数变化,晶胞体积变大,同时由于三价的铝离子代替四价钛离子导致其更偏负电性从而具有更好的分散性。     

钛液水解过程中偏钛酸的结构演变对硫含量的影响研究

采用外加晶种热水解工艺从工业钛液制得偏钛酸，研究了偏钛酸结构演变过程对硫含量的影响。水解过程分为快速水解段和慢速成熟阶段，水解率变化满足Boltzmann模型。随着水解进行，偏钛酸结构变化明显，颗粒聚集与调整使其结构更紧凑，胶体性质减弱，TiO₂含量增大。偏钛酸颗粒的微孔与介孔结构由其一次聚集体聚集、堆积形成，孔道由硫酸盐与水等填充。硫酸根通过溶解于吸附水、吸附、键合等形式存在于偏钛酸中，硫含量随TiO₂含量增大而逐渐减小，二者呈线性关系。     

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。     

硫酸铝盐处理生产钛白粉技术研究

研究了硫酸铝作为钛白粉的盐处理剂对钛白初品的作用规律,主要包括硫酸铝对钛白初品金红石晶型转化率、消色力、白度、粒子形貌等方面的影响。试验表明:硫酸铝是金红石晶型转化抑制剂,铝盐在钛白粉中含量在0.08%~0.28%范围内对钛白初品消色力几乎无影响。当钛白初品中铝盐含量在0.05%~0.10%范围内,钛白初品白度值随着含铝量的增加而增长,当铝盐含量在0.10%~0.50%范围内,钛白初品白度值随着铝盐含量增加反而不断降低。研究显示硫酸铝的加入有利于钛白初品粒子按四方晶系生长。     

Study on Preparation of Mctatitanic Acid by Hydrolysis in the Process of Producing Titanium Dioxide by Decomposition of Titanium Slag with Alkali Molten Salt

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,3h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200g/L左右,F值1.8～1.9,微沸状态下水解,水解时间4h.     

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。     

如何发展我国的富钛料生产

生产海绵钛和钛白的主要原料是钛精矿和天然金红石。钛精矿再加工成被称之为富钛料的高钛渣或人造金红石。海绵钛和氯化法钛白主要以高钛渣、人造金红石和天然金红石为原料;硫酸法钛白主要以酸溶性钛渣或钛精矿为原料。80年代以前,有60%以上的钛精矿用于硫酸法钛白生产,40%左右的钛精矿加工成高钛渣和人造金红石用于海绵钛和钛白的生产。由于环保和运输等原因,目前世界各国直接用钛精矿生产钛白的厂家越来越少,绝大部分的钛精矿都加工成高钛渣和人造金红石供给钛白和海绵钛生产。换言之,当前海绵钛和钛白生产所用原料的发展趋势是用钛…     

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。