專利名稱：二氧化鈦提純方法
技術領域：
本發明是關于硫酸法生產鈦白粉的中間產物水合二氧化鈦的提純方法。
硫酸法生產鈦白粉仍是目前鈦白粉工業中普遍采用的方法。由于硫酸法只能采用低品位的鈦鐵礦作原料，其中間產物水合二氧化鈦(TiO2·xH2O·YSO3)雜質很多，為了得到高純度的鈦白粉，使得硫酸法生產鈦白粉工藝十分復雜，而水合二氧化鈦的重新溶解是提純的前提，此溶解過程是水解的逆反應，很難進行，即使溶解了，也很難達到顏料用鈦液的技術要求，所以，至今未有人對水合二氧化鈦進行提純。
本發明的目的在于以新發明的富鈦料的溶解方法為基礎，設計一整套水合二氧化鈦的提純方法，從而使硫酸法生產鈦白粉工藝中省掉了冷卻除鐵和鈦液溶縮兩道工序，以節省投資、節約能源。
水合二氧化鈦的提純方法按以下步驟進行a、將水合二氧化鈦在300～500℃下烘干除水，再將它粉碎到60～100目;
b、按料酸比，TiO2∶H2SO4＝1∶1.9～1∶2.7向酸解罐中加入濃硫酸，攪拌下加入粉狀水合二氧化鈦，同時加入占溶質重量0.3～3%的氟化物作催化劑，再加水調節硫酸濃度到82～90%，反應開始進行;
c、等反應物由稀變稠到固狀為止，進行熟化與冷卻(與硫酸法完全相同);
d、在攪拌下加入占溶質總重3～4倍的水或水和水解后的廢硫酸進行浸出;
e、在60～65℃攪拌情況下加入三價鈦鹽溶液，進行還原，使新鈦液中CTi3+＝0.0221CTiO2為止;
f、在室溫攪拌下加入水溶碳酸鹽中和劑調節新鈦液F值(有效酸與TiO2含量之比)到1.7～2.1;
g、按常規硫酸法加入晶種、水解、過濾洗滌、漂白及漂后洗滌。
由于最終產品鈦白粉有A型(銳鈦型)和R型(金紅石型)之區分，根據最終產品的要求，在提純工藝上稍有不同，例如在浸出工藝中，如果只經過一次提純要制取金紅石型顏料級二氧化鈦，在酸解浸出時還需另加入5～10%濃度為31～37%的濃鹽酸和0.1～1%氟化物作催化劑。
在調節F值時，顏料級A型F＝1.8～2.0，R型＝1.9～2.1，加入中和劑用量以以下公式決定Q＝(M-W·f)r式中M-有效酸量(即游離酸與TiO2結合的酸量之和)W-TiO2含量(濃度)f＝F-1r-1克分子重量的酸與中和劑重量之比。
催化劑選用HF、NaF、CaF2、Na2TiF6中任一種均可。
在現有硫酸法生產鈦白粉工藝中，如果采用本發明的二氧化鈦提純工藝，可以提高生產能力2倍左右，大幅度減少廢副產物，節酸30%以上，更重要的是把產品的純度和白度提高到理想程度，而且可節能10～30%，節省投資20～30%。
實施例1將含TiO21.14噸的水合二氧化鈦2.48噸(含水和酸54%，TiO2含量46%)在300℃下烘干，粉碎到60目(實際水合二氧化為1.2噸，含TiO295%)按料酸比1∶1.9，將2.64噸98%的硫酸加入酸解罐中，再加入0.3～3%的催化劑(Na2TiF6以HF量計)在壓縮空氣攪拌下加入粉料，同時稍加熱70℃，其次加入一定量的水或水和水解廢酸使硫酸的深度為82%，引發反應。最高反應溫度可達到160～200℃，經40分鐘開始變稠固化，接著成熟、冷卻(同硫酸法)，若不再提純而且要制備金紅石型顏料用二氧化鈦，還要在浸出時加5%的濃度為31%鹽酸和0.3%的催化劑，同時加入適量的水使鈦液濃度為210g，在壓縮空氣攪拌下將固狀物中鈦鹽浸出。因新鈦液含鐵很低，可用由殘鐵制取的三價鈦鹽溶液還原，使凈化后鈦液中 Ti3+＝0.0221 TiO2。接著沉降、過濾、水解、洗滌、漂白與漂白后洗滌制得新的提純過的水合二氧化鈦為止。
實施例2將含TiO21.14噸的水合二氧化鈦2.48噸(含水和酸54%，TiO2含量46%)在300℃下烘干，粉碎到60目(實際水合二氧化為1.2噸，含TiO295%)按料酸比1∶2.5，將2.91噸98%的硫酸加入酸解罐中，再加入1～3%的催化劑(Na2TiF6以HF量計)在壓縮空氣攪拌下加入粉料，同時稍加熱80℃，其次加入一定量的水或水和水解廢酸使硫酸的深度為85%，引發反應。最高反應溫度可達到160～200℃，經40分鐘開始變稠固化，接著成熟、冷卻(同硫酸法)，若不再提純而且要制備金紅石型顏料用二氧化鈦，還要在浸出時加8%的濃度為31%鹽酸和0.5%的催化劑，同時加入適量的水使鈦液濃度為190g，在壓縮空氣攪拌下將固狀物中鈦鹽浸出。因新鈦液含鐵很低，可用由殘鐵制取的三價鈦鹽溶液還原，使凈化后鈦液中 Ti3+＝0.0221 TiO2。接著沉降、過濾、水解、洗滌、漂白與漂白后洗滌制得新的提純過的水合二氧化鈦為止。
實施例3將含TiO21.14噸的水合二氧化鈦2.48噸(含水和酸54%，TiO2含量46%)在300℃下烘干，粉碎到60目(實際水合二氧化為1.2噸，含TiO295%)按料酸比1∶2.7，將3.14噸98%的硫酸加入酸解罐中，再加入3%的催化劑(Na2TiF6以HF量計)在壓縮空氣攪拌下加入粉料，同時稍加熱100℃，其次加入一定量的水或水和水解廢酸使硫酸的深度為90%，引發反應。最高反應溫度可達到160～200℃，經40分鐘開始變稠固化，接著成熟、冷卻(同硫酸法)，若不再提純而且要制備金紅石型顏料用二氧化鈦，還要在浸出時加10%的濃度為31%鹽酸和1%的催化劑，同時加入知量的水使鈦液濃度為230g，在壓縮空氣攪拌下將固狀物中鈦鹽浸出。因新鈦液含鐵很低，可用由殘鐵制取的三價鈦鹽溶液還原，使凈化后鈦液中 Ti3+＝0.0221 TiO2。接著沉降、過濾、水解、洗滌、漂白與漂白后洗滌制得新的提純過的水合二氧化鈦為止。
權利要求
1.一種硫酸法生產鈦白粉的中間產物水合二氧化鈦的提純方法，其特征在于按以下步驟進行a、將水合二氧化鈦在300～500℃下烘干除水，再將它粉碎到60～100目；b、按料酸比，TiO2∶H2SO4=1∶1.9～1∶2.7向酸解罐中加入濃硫酸，攪拌下加入粉狀水合二氧化鈦，同時加入0.1～5%的氟化物作催化劑，再加水調節硫酸濃度到82～90%，反應開始進行；c、等反應物由稀變稠到固狀為止，靜置熟化2～3小時，然后吹入空氣冷卻室110～90℃；d、在攪拌下加入占溶質總重3～4倍的水或水和水解后的廢硫酸進行浸出；e、在60～65℃攪拌情況下加入三價鈦鹽溶液，進行還原，使新鈦液中CTi3+=0.0221CTiO2為止；f、在室溫攪拌下加入水溶碳酸鹽中和劑調節新鈦液F值到1.7～2.1；g、按常規硫酸法加入晶種、水解、過濾洗滌、然后漂白和漂白洗滌。
2.根據權利要求1所述的二氧化鈦的提純方法，其特征在于用作催化劑的氟化物為HF、NaF、CaF2、Na2TiF6中任一種。
3.根據權利要求1或2所述的二氧化鈦提純法，其特征在于催化劑的加入量為0.3～3%。
4.根據權利要求1所述的二氧化鈦提純法，其特征在于調節新鈦液F位時加入中和劑為易溶的碳酸鹽如NH4HCO3、Na2CO3、NaHCO3中的任一種。
5.根據權利要求1或4所述的二氧化鈦提純法，其特征在于加入中和劑的量由下列公式決定Q＝(M-W·f)r式中Q-中和劑量M-有效酸量(即游離酸與TiO2結合的酸量之和)W-TiO2含量(濃度)f＝F-1r-1克分子重量的酸與中和劑重量之比。
6.根據權利要求1所述的提純法，其特征在于浸出時還可加入5～10%濃度為31～37%的濃鹽酸和0.1～1%Na2TiF6。
全文摘要
本發明是對硫酸法生產鈦白粉的中間產物水合二氧化鈦的提純新方法，主要包括磨細、酸解、浸出、還原、沉降、過濾、調F值、水解、過濾洗滌、漂白和漂白后水洗工序。若現有硫酸法采用此方法，可省去冷凍除鐵、鈦液濃縮等工序和節省昂貴的設備，可大大提高產品的純度和白度，提高生產能力2倍左右，大幅度減少廢副產物，節酸30％，節能10～30％，節省投資20～30％，而且可制得高質量的鈦白粉。
文檔編號C09C1/36GK1090551SQ9310103
公開日1994年8月10日 申請日期1993年2月6日 優先權日1993年2月6日
發明者寧甲保 申請人:寧甲保