偏鈦酸純化方法
【技術領域】
[0001] 本發明專利申請涉及偏鈦酸凈化方法，尤其涉及的是將金屬雜質從偏鈦酸中分離 出來、使偏鈦酸得以純凈的工藝方法。
【背景技術】
[0002] 偏鈦酸是鈦白粉制造工藝中一核心步驟的中間產物。制備鈦白粉的主導方法為硫 酸法，該方法以鈦鐵礦為原料，經硫酸酸解獲得鈦液，鈦液再經水解制得水合二氧化鈦，即 中間產物偏鈦酸，偏鈦酸再經高溫煅燒制得鈦白粉。偏鈦酸的制備是鈦白粉生產工藝的核 心環節，也是整個工藝控制最為關鍵的工藝步驟之一，中間產物的純凈度影響鈦白粉品質 和質量。
[0003] 偏鈦酸除了主要用于制備鈦白粉之外，還被用于制備納米級二氧化鈦、硫酸鈦、硫 酸氧鈦等含鈦產品。因原材料產地不同、制備工藝的差異以及添加原料等各因素的影響，制 得的偏鈦酸中會含有大量的包括鐵、鈷、鉻、鎂、錳、礬、鈮、鈉或鉀等金屬離子雜質，這些雜 質的存在是影響偏鈦酸品質和質量的最重要因素，煅燒得到的鈦白粉色相偏黃、偏紅，令其 白度受損；用含有金屬雜質的偏鈦酸制備納米級二氧化鈦時，其中雜質會成為結晶中心，使 納米級二氧化鈦粒子結聚，導致粒度分布呈不均勻狀態，進而影響到其催化應用的效果；在 硫酸鈦或硫酸氧鈦的制備工藝中，偏鈦酸的雜質會使產品的晶型和結構發生變化，進而影 響產品的溶解度和產品純度，給下游產品制備帶來相當大的麻煩。
[0004] 因此，純化偏鈦酸，尤其是分離其中的金屬離子雜質，是十分必要的，但現有的純 化技術并不理想，現有的純化技術手段采用水洗、漂白、鹽處理連續處理步驟來凈化偏鈦 酸，其存在的技術問題是會引入新的殘留污染，漂白中使用最多的是鋅漂白劑或鋁漂白劑， 是向偏鈦酸中引入殘留物污染的染源之一；鹽處理過程中使用的碳酸鉀、磷酸等，也會在最 終產物中引入殘留雜質，進而影響后續產品的純度和質量。
【發明內容】
[0005] 本發明專利申請的發明目的在于將偏鈦酸中金屬離子雜質分離出來而不會引入 新雜質的實現偏鈦酸真正凈化的偏鈦酸純化方法。本發明專利申請提供的偏鈦酸純化方法 技術方案，其主要技術內容是：一種偏鈦酸純化方法，為酸洗液依次經酸洗、沉降和離子交 換、再返回酸洗的連續流動處理循環過程，所述的酸洗液是初始濃度為〇. 〇5~2wt%的硫酸 水溶液，酸洗液的初始量為置于酸洗罐中的偏鈦酸質量的2~50倍，其中酸洗的攪動要使 偏鈦酸于硫酸水溶液中均勻分散，所述的沉降中，沉降的偏鈦酸返流至酸洗，上清液流動引 入離子交換步驟，于離子交換柱進行離子交換，循環過程不低于3小時，循環過程結束后， 過濾酸洗罐下層的偏鈦酸，經常規水洗、脫水，得到純化偏鈦酸；離子交換柱中填充有大孔 型或凝膠型強酸性陽離子交換樹脂，該樹脂的離子型為氫型。
[0006] 作為上述技術方案的一優選方案，硫酸水溶液的濃度為0. l~lwt%。
[0007] 作為上述技術方案的一優選方案，硫酸水溶液的加入量是偏鈦酸質量的3~20 倍。
[0008] 作為上述技術方案的一優選方案，整套連續循環時間為3~30小時，最佳的連續循 環時間為5~15小時。
[0009] 作為上述技術方案的一優選方案，所述的偏鈦酸為鈦鐵礦經硫酸酸解得到鈦液、 再經水解后得到的偏鈦酸，且該偏鈦酸經過了初步的水洗。
[0010] 作為上述技術方案的一優選方案，所述的沉降過程采用豎流式沉降器或斜管式沉 降器。
[0011] 作為上述技術方案的一優選方案，所述的硫酸水溶液為工業硫酸、或化學試劑硫 酸與去離子水混配的稀硫酸。
[0012] 本發明專利申請公開的偏鈦酸純化方法技術方案，為常溫、低硫酸濃度的凈化工 藝方法，采用低濃度硫酸對含有金屬離子雜質的偏鈦酸進行酸洗，硫酸滲透至偏鈦酸顆粒 中，與金屬離子反應生成可溶性硫酸鹽，如硫酸亞鐵、硫酸鉻、硫酸氧釩等，這些可溶性鹽隨 上清液引入離子交換柱中，與離子交換樹脂發生置換反應，樹脂有效截留其中的金屬陽離 子，硫酸根離子則與樹脂的氫離子結合形成新的硫酸，即在整套循環過程，酸洗液的硫酸濃 度能夠始終在初始水平維持不變，并且酸性還使產生的硫酸鹽不發生水解、不形成沉淀，由 離子交換樹脂截留而被有效的分離出去。本技術方案的另一大優點是：新鮮的硫酸不斷返 回酸洗罐，對吸附在偏鈦酸內的硫酸鹽有很好的浸出作用，從而能夠將這部分硫酸鹽雜質 有效的剝離出來，使其脫離偏鈦酸，進入溶液中，進一步提高了對偏鈦酸的純化、除雜作用。 經本方案的工藝方法最終得到的純化偏鈦酸，可以直接用于煅燒、制得優質鈦白粉，而無需 再經漂白和鹽處理，因而不會有新的雜質被引入。本技術方案工藝簡單、易于實現、酸洗液 基本不消耗、能耗低、水耗量少，且得到的產品精制質量高，其中的低濃度硫酸酸洗液能夠 無限制循環使用。最終的純化偏鈦酸可以用于制備高質量的鈦白粉、納米級二氧化鈦、硫酸 欽、硫酸氧欽等下游廣品。
【具體實施方式】
[0013] 實施例1 其工藝步驟是，將作為酸洗罐的500ml三口燒瓶、玻璃沉降器、循環泵和100mL離子 交換柱用乳膠管連接為循環回路，其中三口燒瓶上裝配40W攪拌電機，離子交換柱中填充 60ml氫型DOOl大孔強酸性陽離子交換樹脂。向上述循環回路中加入lwt%硫酸水溶液 300g，三口燒瓶中填加初步水洗的偏鈦酸100g，啟動攪拌電機使偏鈦酸均勻分散，其后開啟 循環泵，驅動酸洗液循環流動。連續循環運行5小時后，關閉攪拌器和循環泵，由三口燒瓶 中放出偏鈦酸和水，經過濾、清洗、脫水得到純化后偏鈦酸。表1顯示的是未經凈化的初步 水洗偏鈦酸樣品和本實施例純化方法得到偏鈦酸樣品的雜質含量檢測對比表： 表1 (單位：％)
【主權項】
1. 一種偏鈦酸純化方法，其特征在于該純化方法為酸洗液依次經酸洗、沉降和離子交 換、再返回酸洗的連續流動處理循環過程，所述的酸洗液是初始濃度為0. 〇5~2wt%的硫酸 水溶液，酸洗液的初始量為置于酸洗罐中的偏鈦酸質量的2~50倍，其中酸洗的攪動要使 偏鈦酸于硫酸水溶液中均勻分散，所述的沉降中，沉降的偏鈦酸返流至酸洗，上清液流動引 入離子交換步驟，于離子交換柱進行離子交換，循環過程不低于3小時，循環過程結束后， 過濾酸洗罐下層的偏鈦酸，經常規水洗、脫水，得到純化偏鈦酸；離子交換柱中填充有大孔 型或凝膠型強酸性陽離子交換樹脂，該樹脂的離子型為氫型。
2. 根據權利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于硫酸水溶液的濃度為 0? 1 ~lwt%〇
3. 根據權利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于硫酸水溶液的加入量是偏鈦酸 質量的3~20倍。
4. 根據權利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于整套連續循環時間為3~30小 時。
5. 根據權利要求4所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于整套連續循環時間為5~15小 時。
6. 根據權利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于所述的偏鈦酸為鈦鐵礦經硫酸 酸解得到鈦液、再經水解后得到的偏鈦酸，且該偏鈦酸經過了初步的水洗。
7. 根據權利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于所述的硫酸水溶液為工業硫 酸、或化學試劑硫酸與去離子水混配的稀硫酸。
【專利摘要】本發明申請提供了一種偏鈦酸純化方法，該方法為酸洗液依次經酸洗、沉降和離子交換、再返回酸洗的連續流動處理循環過程，沉降中的偏鈦酸返流至酸洗，上清液流動引入離子交換步驟，于離子交換柱進行離子交換，循環過程不低于3小時，循環過程結束后，過濾酸洗罐下層的偏鈦酸，再經常規水洗、脫水，得到純化偏鈦酸。本技術方案工藝簡單、易于實現、酸洗液基本不消耗、能耗低、水耗量少，且最終的純化偏鈦酸可以用于制備高質量的鈦白粉、納米級二氧化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦等下游產品。
【IPC分類】C01G23-00
【公開號】CN104743606
【申請號】CN201510103846
【發明人】孟繁生, 姜春玲, 賈南, 吳北辰, 于文萃, 孫巍, 楊迪
【申請人】丹東市化學試劑廠, 遼寧地質工程職業學院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月10日