減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于硫酸法鈦白制備領域，具體涉及減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法。
【背景技術】
[0002]鈦白粉為作為一種白色顏料，具有較佳遮蓋力、白度、消色力、耐候性等，廣泛用于涂料、塑料、油墨及紙張等領域。鈦白粉的遮蓋力為重要的指標之一，它直接體現鈦白粉區別于其他白色顏料最重要的特征，其值高低對其應用性能及經濟性有較大影響。因此，提高鈦白的遮蓋力是相關研究機構和生產企業重要任務。影響鈦白粉遮蓋力的主要因素為粒徑及分布、分散性、顏料體積濃度(PVC)等。其中粒徑及分布是重要的影響因素之一，特別是小于180nm的小顆粒比例，它直接決定鈦白粉能否使用。如圖1所示，鈦白產品粒徑與散射力關系密切，散射力高時遮蓋力就高。
[0003]目前，國內98%鈦白企業都采用硫酸法生產，由于工藝技術的先天劣勢，硫酸法生產的鈦白粉無論在形貌，還是粒徑大小及均勻性方面，都與國外先進的氯化法鈦白產品差距較大，導致包括遮蓋力在內的應用性能相差太大。一般的，國內硫酸法通用型鈦白平均粒徑為250?300nm，小于180nm小顆粒的比例為15%?30%，遠高于杜邦通用型產品，如杜邦鈦白粉R706、杜邦鈦白粉R902+中小于180nm小顆粒的比例僅為10%。
[0004]硫酸法鈦白工藝中，產品粒徑及分布通常由水解和煅燒工藝決定，因此，降低鈦白產品中小顆粒比例的措施將從水解和煅燒，特別是水解工藝入手。而在水解工藝方面，大都集中在控制平均粒徑及粒徑分布，具體文獻如下:
[0005]郝琳的碩士論文《二氧化鈦水解過程系統研究及優化》通過實驗初步考察了在自生晶種水解方法中，加料速率對晶種數量及活性，最終晶體尺寸以及產品粒度分布的影響。
[0006]鋼鐵釩鈦(2015年6期)作者任亞平論文《熟化條件對水解偏鈦酸粒徑的影響》考察了外加晶種水解工藝中熟化時間、熟化方式及攪拌時間對水解偏鈦酸粒徑及分布的影響。
[0007]無機鹽工業(2013年8期)作者吳健春論文《鈦液水解工藝對偏鈦酸性能的影響》考察了晶種加量、變灰點時間、鈦液濃度等對偏鈦酸粒徑分布及過濾性能的影響。
[0008]而目前對控制小顆粒的比例方面未見到相關報道。
【發明內容】
[0009]本發明要解決的技術問題是硫酸法通用型鈦白的平均粒徑為250?300nm，小于180nm小顆粒的比例較高。
[0010]發明解決上述技術問題的方案是提供一種減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法，包括以下步驟:
[0011]a、將鈦液和水分別預熱至95?98°C，開啟攪拌60?80rmp，在18?22min將預熱的鈦液加入到預熱的水中形成混合液；
[0012]b、將混合液升溫至沸騰，此為一沸；保持沸騰狀態，待混合液變為鋼灰色時，即達到灰點，停止攪拌和加熱，25?40min后開啟攪拌，轉速為20?40rmp，繼續加熱至沸騰，此為二沸；
[0013]c、達到二沸后1.0?2.0h，加入水進行水解1.5?2.5h ;所述達到二沸后保持攪拌轉速為40?60rpm直至水解結束；
[0014]d、水解結束后得到的偏鈦酸經過濾洗滌、漂白、鹽處理、煅燒、后處理，得到鈦白產品Ο
[0015]上述減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法中，步驟a所述鈦液的濃度(以1102計)為225 ?235g/Lo
[0016]上述減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法中，步驟a所述鈦液和水質量比為3.5?
4.0: 1。
[0017]上述減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法中，步驟c所述水的用量是使水解后偏鈦酸濃度(以Ti02計)為155?165g/L0
[0018]本發明提供的方法通過減少小顆粒偏鈦酸的形成、增加偏鈦酸的顆粒性，輔以鹽處理煅燒制度，降低了鈦白產品中小顆粒鈦白的比例，提高了產品的遮蓋力。
【附圖說明】
[0019]圖1金紅石型Ti02粒徑與散射力之間的關系。
[0020]圖2實施例1制備得到的鈦白粉的掃描電鏡圖。
[0021]圖3實施例2制備得到的鈦白粉的掃描電鏡圖。
[0022]圖4實施例3制備得到的鈦白粉的掃描電鏡圖。
[0023]圖5實施例4制備得到的鈦白粉的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0024]減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法，包括以下步驟:
[0025]a、將鈦液和水分別預熱至95?98°C，開啟攪拌60?80rmp，在18?22min內將預熱的鈦液加入到預熱的水中形成混合液；
[0026]b、將混合液升溫至沸騰，此為一沸；保持沸騰狀態，待混合液變為鋼灰色時，即達到灰點，停止攪拌和加熱，25?40min后開啟攪拌，轉速為20?40rmp，繼續加熱至沸騰，此為二沸；
[0027]c、達到二沸后1.0?2.0h，加入水進行水解1.5?2.5h ;所述達到二沸后保持攪拌轉速為40?60rpm直至水解結束；
[0028]d、水解結束后得到的偏鈦酸經過濾洗滌、漂白、鹽處理、煅燒、后處理，得到鈦白產品Ο
[0029]上述減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法中，步驟a所述鈦液的濃度(以1102計)為225 ?235g/Lo
[0030]上述減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法中，步驟a所述鈦液和水質量比為3.5?
4.0: 1。
[0031]上述減少鈦白粉中小顆粒鈦白的方法中，步驟c所述水的用量是使水解后偏鈦酸濃度(以Ti02計)為155?165g/L0
[0032]硫酸法鈦白工藝中，水解是將黑色鈦液水解生成偏鈦酸(水合Ti02)的過程，在回轉窯內將偏鈦酸煅燒生成具有顏料性能的Ti02。研究發現水解偏鈦酸小顆粒和顆粒性決定了煅燒后產品小顆粒的比例。因此，減少甚至消除水解過程中小顆粒偏鈦酸的的形成和提高偏鈦酸的顆粒性，是降低產品中小顆粒鈦白比例的主要措施。
[0033]硫酸法鈦白工藝中，水解過程經歷三個階段，包括結晶中心的形成(晶種)、晶核的成長及水合1102開始析出(一次聚集)、水合Ti02開凝聚沉析(二次聚集)等，在二次聚集階段時，水解率為90%以上，這時最容易形成小顆粒的偏鈦酸，在此時采取適當的措施可以減少小顆粒偏鈦酸的形成。另外，水解過程中控制攪拌轉速，特別是控制二次聚集階段的攪拌轉速可減少偏鈦酸的團聚，增強其顆粒性，對后續偏鈦酸煅燒創造必要的條件以進一步降低產品中小顆粒的比例。
[0034]本發明創造性地在水解時控制加入稀釋水的時間，減少小顆粒偏鈦酸的形成。水解時加入稀釋水的目的是將水解率提高至95%以上，一般情況下在二沸后加入。若稀釋水加入時間過早，液相中未水解的鈦由于稀釋水的加入而強制水解，最容易生成小顆粒，且不規則。因此，待液相中的鈦充分水解后，再加入稀釋水能顯著降低小顆粒偏鈦酸的形成。
[0035]本發明創造性地通過控制二沸后的攪拌強度來增加偏鈦酸的顆粒性。水解