一種硫酸法鈦白粉工藝中低濃度水解方法
【專利摘要】本發明公開了一種硫酸法鈦白粉工藝中低濃度水解方法，屬于鈦白粉生產領域，包括以下步驟：(1)將水預熱后加入到水解鍋中作為底水；(2)將200?240g/L高濃度鈦液A與160?199g/L低濃度鈦液B先后在15?25分鐘內連續加入到水解鍋中，高濃度鈦液A與低濃度鈦液B的體積比為1:9～20:1；(3)后面按照常規水解方法進行操作。本發明提供了一種高效地、低耗地、優質地水解方法，可以制備顆粒形狀及粒度分布好，遮蓋力及其余顏料和光學性能優良的鈦白粉，本發明能夠降低鈦液的濃度，減少底水量，節約濃縮蒸汽，改善洗滌效果，提高產品質量，降低生產成本。
【專利說明】
-種硫酸法鐵白粉工藝中低濃度水解方法
技術領域
[0001] 本發明設及一種硫酸法鐵白粉生產過程中自生晶種水解方法，屬于鐵白粉生產領 域。
【背景技術】
[0002] 鐵白粉W其無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，W及良好的遮蓋力、著色 力廣泛應用于許多領域，如涂料、油墨、塑料、橡膠、紙張、陶瓷和合成纖維等行業。目前，我 國的鐵白粉主要采用硫酸法生產工藝。水解工序是硫酸法鐵白粉的核屯、工序之一，水解過 程即硫酸氧鐵溶液水解生產水合二氧化鐵的過程。水解作用的優劣不僅影響工業生產的經 濟性，而且對最終產品的質量也有極大關系。有關鐵液水解的專利和報道很多，但目前廣泛 應用的主要是兩種:外加晶種水解法和自生晶種水解法。
[0003] -般自身晶種稀釋水解法，因為底水量大，一般在1:(3.5~4)，要求很高的鐵液濃 度，很多專利中都要求在220g/LW上(甚至250-260g/L)，運樣對整個鐵白生產過程中，濃縮 崗位成了生產瓶頸之一，特別是溫度低的冬天，濃縮速度慢，蒸汽耗量高，鐵液的產量受限， 最后影響整個產能。
[0004] 與外加晶種水解法相比，自生晶種水解法具有晶種效率高的特點，生產出的鐵白 粉顆粒形狀和粒徑分布好，且性能優良，是生產優質鐵白粉最重要的方法之一。但自生晶種 水解法要求的鐵液濃度較高，還要求有較多的底水，運給前一工序硫酸氧鐵溶液的濃縮工 序提出了較高的要求，因此，與外加晶種水解法相比，自生晶種水解法增加了濃縮工序的難 度和能耗。
[0005] 申請號為201110229322. X的中國專利"低濃度鐵液制備高亮度金紅石鐵白粉的水 解方法"是按照體積比1:(4.5-6)將底水與190-215g/L的鐵液預熱后進行鐵液水解，經過后 續工序制得金紅石鐵白粉。該方法最低也只能將鐵液濃度降至190g/L。
[0006] 申請號為201310067153.3的中國專利"硫酸法鐵白粉工藝中低濃度自生晶種水解 方法"是將硫酸氧鐵體積4-7.7%的熱堿溶液(濃度3-7%，沸點)作為底水，與Ti化濃度190- 210g/L的硫酸氧鐵濃度預熱后進行水解，經過后續操作得到鐵白粉。該方法最低也只能降 鐵液濃度將至190g/L。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于克服上述缺陷，提供一種硫酸法鐵白粉工藝中低濃度水解方 法，在現有的自生晶種水解工藝技術基礎上，降低鐵液濃度，減少底水量的一種新的水解方 法，可W節約濃縮蒸汽，降低生產成本，同時提高產品質量。
[000引一種硫酸法鐵白粉工藝中低濃度水解方法，包括W下步驟：
[0009] (1)將水預熱后加入到水解鍋中作為底水；
[0010] (2)將200-240g/L高濃度鐵液A與160-199g/L低濃度鐵液B先后在15-25分鐘內連 續加入到水解鍋中，高濃度鐵液A與低濃度鐵液B的體積比為1:9~20:1，混合后鐵液濃度在 160-180g/L 范圍內；
[0011] (3)后面按照常規水解方法進行操作。
[0012] 其中，步驟（1)中加入水的量按照步驟(2)中水解鍋中鐵液濃度為160-180g/L計 算。
[0013] 水解方程式:Ti ( S04)2+H20 一 TiOS〇4+出 S〇4;
[0014] Ti (8〇4)2+出0 一 TiOS〇4+出S〇4;
[0015] TiOS〇4 巧出 0 一出 Ti〇3i+出 S〇4。
[0016] 本工藝中，步驟(1)和步驟(2)中底水及鐵液均各自預熱到90~98°C，步驟(2)所述 鐵液可W是采用鐵精礦酸解、沉降結晶的鐵液，也可W是采用高鐵渣酸解、沉降過濾的鐵 液，鐵液中Fe/Ti〇2的質量比控制在0.25~0.35,其預熱一般采用蒸汽加熱的方式;預熱鐵 液在15~25min內全部加入底水中。
[0017] 因為鐵液水解時，鐵液的濃度對產品質量影響不是主要因素，而是決定于鐵液水 解的初始濃度，初始濃度卻受到鐵液濃度與底水量的控制。相同鐵液濃度下隨底水量增加 而降低；相同底水量下隨鐵液濃度提高而提高。底水量多少決定水解晶種數量、質量，決定 偏鐵酸的質量好壞，并最終決定產品質量。一般底水多，形成結晶中屯、數量多，水解速度快， 水解率高，水合二氧化鐵的一次原級粒子較細，由于細粒子的表面自由能較大，容易絮凝成 大顆粒而沉降下來，洗涂時速度快，時間短，但洗涂時間太短容易形成洗涂短路反而不利于 鐵等雜質的洗涂，影響白度、亮度和消色力。如果鐵液濃度過低，保證水解初始濃度，則添加 的底水量就太少，那么結晶中屯、數量少，水解速度慢，水合二氧化鐵的一次原級粒子較粗， 不利于水解料絮凝，影響洗涂;水解率低、收率低;且最終產品白度、亮度等性能差。因此選 擇適宜的濃度和底水量，控制適宜的晶種量，適宜的水解速率，和適宜的水合二氧化鐵的一 次原級粒子，有助于改善洗涂效果，提高產品質量。
[0018] 另一方面，眾所周知在傳統自生晶種法鐵白粉生產過程中，濃縮是其瓶頸之一，因 為鐵液濃度要求越高，濃縮壓力越大，一般要求鐵液濃度在220g/LW上，平均蒸發It水即消 耗It蒸汽，如果將鐵液濃度降低為205g/L，每生產It(折Ti化)鐵液可節約蒸汽0.38噸，加之 少加的底水所耗加熱蒸汽，可實現50元/噸的成本節約。本工藝降低鐵液濃度，減少底水量 用量，保證水解效果的同時，使過程中無需再有蒸汽濃縮等工藝環節，節約成本。
[0019] 本發明的技術效果：
[0020] 1.本發明采用200-240g/L高濃度鐵液A與160-199g/L低濃度鐵液B先后在15-25分 鐘內連續加入到水解鍋中，代替只加入高濃度200-240g/L的鐵液，本發明通過高低濃度鐵 液兩步水解，進而實現降低平均濃度的方法，最低可降低至165g/L，從而減少了濃縮量，可 W大大降低濃縮成本，因而具有較大的經濟優勢；
[0021] 2.通過采用W上方法，既保證了晶種生成過程正常進行，又可W獲得顆粒形狀和 粒度分布均勻，顏料和光學性能良好的鐵白粉。
[0022] 因此本發明提供了優化水解方案，不增加工序，不增添設備，適當降低底水量，降 低鐵液濃度，改善水解料的洗涂性，改善偏鐵酸中雜質含量，改善產品的粒子形貌，達到改 善白度、亮度等顏料性能的目的，同時可達到降低生產成本的目的。
【具體實施方式】
[0023] W下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
[0024] 實施例1
[0025] 加入10.61113預熱至98°(：底水至水解鍋，然后加入981：5.4111 3濃度240肖/1的鐵液，之 后再加入49m3濃度199g/L的鐵液，兩種鐵液在25分鐘內加完，之后按照常規水解進行操作， 得水解料。將水解料進行一次抽濾洗涂、Ti3+還原漂白、加般燒晶種、二次抽濾洗、添加 Κ、Ρ、 Α1鹽處理劑、程序升溫馬弗爐般燒、揺潰機研磨、無機包膜等后處理，得到產品。
[00%]本實施例1-7中，抽濾洗涂均為實驗室真空抽濾洗涂，真空度0. lMPa、Ti3+還原漂白 均按本領域常規工藝并采用侶粉還原硫酸氧鐵制備的Ti3+還原劑進行，般燒晶種均為采用 堿溶法制備得到的，金紅石型Ti化轉化率R>98%"(堿溶法為：用42%堿與漂白干凈的偏鐵 酸(Ti〇2>300g/L)在高溫下煮沸3~4h，生成鐵酸鋼，冷卻后，用水洗凈游離堿和硫酸根，再 用法鹽酸中和至PH = 3.5，生成正鐵酸，繼續加入鹽酸，在100~110°C煮沸化，急冷《40°C， 即得晶種）。
[0027]實施例2
[002引加入15.4m3預熱至98 °C底水至水解鍋，然后加入預熱到96 °C的44.6m3濃度240g/L 的鐵液，之后加入預熱到96°C的5m3濃度199g/L的鐵液，鐵液在15分鐘內加完，之后按照常 規水解進行操作，得水解料。將水解料進行一次抽濾洗涂、Ti3+還原漂白、加般燒晶種、二次 抽濾洗、添加 K、P、A1鹽處理劑、程序升溫馬弗爐般燒、揺潰機研磨、無機包膜等后處理，得到 產品。
[0029] 實施例3
[0030] 加入4.71113預熱至98°(：底水至水解鍋，然后加入預熱到98°(：的6111 3濃度240旨/1的鐵 液，之后加入預熱到98 °C的54.3m3濃度165g/L的鐵液，硫鐵液在22分鐘內加完，之后按照常 規水解進行操作，得水解料。將水解料進行一次抽濾洗涂、Ti3+還原漂白、加般燒晶種、二次 抽濾洗、添加 K、P、A1鹽處理劑、程序升溫馬弗爐般燒、揺潰機研磨、無機包膜等后處理，得到 產品。
[0031] 實施例4
[0032] 加入17.51113預熱至98°(：底水至水解鍋，然后加入預熱到98°(：的42.8111 3濃度240邑/1 的鐵液，之后加入預熱到98°C的4.8m3濃度165g/L的鐵液，鐵液在18分鐘內加完，之后按照 常規水解進行操作，得水解料。將水解料進行一次抽濾洗涂、Ti3+還原漂白、加般燒晶種、二 次抽濾洗、添加 K、P、A1鹽處理劑、程序升溫馬弗爐般燒、揺潰機研磨、無機包膜等后處理，得 到產品。
[0033] 實施例5
[0034] 加入12.81113預熱至98°(：底水至水解鍋，然后加入預熱到96°(：的5.2111 3濃度200旨/1的 鐵液，之后加入預熱到96 °C的47m3濃度199g/L的鐵液，鐵液在20分鐘內加完，之后按照常規 水解進行操作，得水解料。將水解料進行一次抽濾洗涂、Ti3+還原漂白、加般燒晶種、二次抽 濾洗、添加 K、P、A1鹽處理劑、程序升溫馬弗爐般燒、揺潰機研磨、無機包膜等后處理，得到產 品。
[0035] 實施例6
[0036] 加入3.31113預熱至98°(：底水至水解鍋，然后加入預熱到98°(：的6.2111 3濃度200旨/1的 鐵液，之后加入預熱到98°C的55.5m3濃度165g/L的鐵液，鐵液在25分鐘內加完，之后按照常 規水解進行操作，得水解料。將水解料進行一次抽濾洗涂、Ti3+還原漂白、加般燒晶種、二次 抽濾洗、添加 K、P、A1鹽處理劑、程序升溫馬弗爐般燒、揺潰機研磨、無機包膜等后處理，得到 產品。
[0037] 實施例7
[003引加入8.8m3預熱至98°C底水至水解鍋，然后加入預熱到98°C的50.6m 3濃度200g/L鐵 液，之后加入預熱至98°C的5.6m3濃度165g/L鐵液，鐵液在20分鐘內加完，之后按照常規水 解進行操作，得水解料。將水解料進行一次抽濾洗涂、Ti3+還原漂白、加般燒晶種、二次抽濾 洗、添加 K、P、A1鹽處理劑、程序升溫馬弗爐般燒、揺潰機研磨、無機包膜等后處理，得到產 品。
[0039]表1:實施例1-7各項實驗指標 Γ00401
[0041]另外，根據實施例1-7可知，采用本發明的方法，水解率均高于94%，且產品顏料性 能均較優。通過本發明方法，在保證水解率和產品顏料性能的前提下，既能夠提高鐵白粉遮 蓋力，又能夠降低水解所需硫酸氧鐵溶液的平均濃度，從而又可W降低濃縮成本。
【主權項】
1. 一種硫酸法鈦白粉工藝中低濃度水解方法，其特征在于:包括以下步驟： (1) 將水預熱后加入到水解鍋中作為底水； (2) 將200-240g/L高濃度鈦液A與160-199g/L低濃度鈦液B先后在15-25分鐘內連續加 入到水解鍋中，高濃度鈦液A與低濃度鈦液B的體積比為1:9~20:1，混合后鈦液濃度在160-180g/L范圍內； (3) 后面按照常規水解方法進行操作。2. 根據權利要求1所述的一種硫酸法鈦白粉工藝中低濃度水解方法，其特征在于:步驟 (1)中加入水的量按照步驟(2)中水解鍋中鈦液濃度為160-180g/L計算。3. 根據權利要求1所述的一種硫酸法鈦白粉工藝中低濃度水解方法，其特征在于:步驟 (1)和步驟(2)中的水及鈦液均需預熱到90-98°C。
【文檔編號】C01G23/053GK105905941SQ201610427868
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】曹鵬, 姚恒平, 朱全方, 周春勇, 常鍵
【申請人】四川龍蟒鈦業股份有限公司