金紅石型鈦白粉的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鈦白粉生產領域，具體涉及一種新的金紅石型鈦白粉的生產方法。
【背景技術】
[0002]鈦白粉(Titanium D1xide)以其晶型劃分主要分為三種類型:銳鈦型、金紅石型和板鈦型，由于板鈦型不穩定，在實際生活中沒有實用價值。而銳鈦型鈦白不需要進行包膜，因此金紅石型鈦白粉是目前世界上最好的一種白色無機顏料。鈦白粉是白色無機顏料的一種，再加之其化學性質穩定，是化學惰性物質，在常溫下幾乎不與其他物質發生反應，對氧、氮、氨、硫化氫都是穩定的，且不同于水、脂肪、有機酸和弱無機酸。并且鈦白粉有較高覆蓋能力，折射率高，具有無毒、不透明性高、白度和光亮度都是最佳的，被公認為是當下性能最好的一種無機白色顏料，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品及食品添加和醫藥等工業。T12的光學性質和顏料性能密切相關，顏料性質是光學性質的具體表現形式，所有具有遮蓋性作用的顏料的最基本的顏料性能，如遮蓋力，消色力，光澤，色調，耐候性等，都是光學作用的結果。
[0003]作為鈦白粉的兩個最重要種類之一金紅石型鈦白粉是優良的白色顏料，具有高分散、高耐候性、高遮蓋力，穩定性極佳。廣泛應用于內、外墻乳膠漆，工業涂料，復合油墨、柔版油墨，層壓紙，塑料色母粒，粉末涂料等。金紅石型鈦白粉的主要成分二氧化鈦無毒，化學性質很穩定，常溫下幾乎不與其他物質發生反應，是一種偏酸性的兩性氧化物。近幾年全球對金紅石型鈦白需求持續保持高速增長，隨著全球二氧化鈦市場不斷細分，大量新產品的出現使需求增幅更大。未來幾年全球二氧化鈦需求年增速保持在2%?3%，但隨著二氧化鈦應用領域向功能材料的延伸，全球二氧化鈦市場供應仍將進一步趨緊。目前鈦白生產方法主要有硫酸法和氯化法，而鹽酸法在國外目前還處于產業化研究階段。從國外來看，氯化法約占60 %，硫酸法約占40 %，而國內氯化法目前正式生產的僅有攀錦鈦一家，杜邦和阿斯創等公司在國內擬建約30萬噸產能的氯化鈦白生產線。鈦白生產在國內還是主要以硫酸法為主，2012年占國內產能的99%，產出鈦白約260萬噸。攀西地區全部以硫酸法生產鈦白，產能達25.5萬噸/a，都是采用國內外傳統的、比較成熟的硫酸法鈦白生產工藝。
[0004]目前國內外硫酸法鈦白的生產工藝是采用鈦礦或鈦渣酸解后獲得鈦液(硫酸氧鈦)，經水解后得到偏鈦酸，再通過高溫煅燒獲得T12粉末，如果是生產銳鈦型鈦白產品，則對該打02粉末可直接進行干磨即得到商品鈦白，如果是生產金紅石型鈦白產品，則需對該打02粉末進行后處理(主要是表面包膜處理)才能得到商品鈦白。
[0005]傳統的硫酸法鈦白生產具體工藝流程為:將鈦礦或鈦渣酸解后生成鈦液，鈦液經沉降、結晶、濃縮后得到純凈的濃鈦液，再經水解、水洗與漂白獲得純凈的偏鈦酸，偏鈦酸經過鹽處理后進入回轉窯進行煅燒，再經干磨后進行后處理，后處理具體流程為打漿分散、砂磨分級、包膜、水洗過濾、干燥、氣流粉碎。從偏鈦酸工序開始的工藝流程如圖3所示。
[0006]傳統硫酸法鈦白生產工藝在近數十年來基本比較穩定，期間進行了多次小型化的工藝改進，如加壓水解改為常壓水解，包膜前增加濕磨工序，間隙酸解改為連續酸解等，每次有效的改進，都會在較短的時間內自發地推廣應用到國內甚至國外的絕大多數鈦白粉廠。
[0007]國內外采用硫酸法生產鈦白已有近百年的歷史，在此過程中對生產工藝進行了不計其數的研究開發和技術改進，最終形成了目前比較成熟的整體工藝路線。近年來，國內外研究人員對硫酸法鈦白的研究主要集中在四個方面。
[0008]—是不同原料選擇上的研究。最初硫酸法鈦白生產采用的是鈦礦，針對鈦礦的工藝流程更長，主要表現在硫酸亞鐵的冷凍結晶工序。后來部分工廠采用T12品位較高的鈦渣作為原料，使硫酸亞鐵的冷凍結晶工序得以取消，也有工廠采用鈦渣和鈦礦的混合物作為原料。該技術目前已在國內部分廠家應用。該研究成果使得硫酸法鈦白生產工藝的環保問題得到明顯緩解。
[0009]二是各生產工序參數的優化研究。包括酸解工序、沉降工序、鈦液濃縮工序、水解工序、鹽處理工序、煅燒工序等等。通過這些研究，使得各中間產品的質量得到提高，各過程環節的成本得以下降，但下降幅度較小，從整體工藝來看，主要體現在鈦白產品的質量得到明顯改善，特別是國內產品與國外產品的差距越來越小。
[0010]三是鈦白后處理的研究。在鈦白前段工藝基本成熟的情況下，鈦白產品，特別是金紅石鈦白產品的品質主要取決于后處理包膜工藝。近年關于鈦白的專利絕大部分是包膜方面的研究，國外在后處理研究方面已經進行了 30余年，而國內開展這方面的研究還只是近10年的事情。因此，國內鈦白產品目前與國外相比還是存在較大差距的。包膜的研究成果使得欽白廣品的品質進一步提尚。
[0011]四是環保問題的研究。主要集中在廢酸濃縮和硫酸亞鐵處理研究兩方面。國外的廢硫酸主要采用濃縮回用的方法處理，國內目前主要采用廢酸中和處理的方式，由于濃縮成本偏大的原因，國內僅有少數廠家采用濃縮方法處理廢酸。硫酸亞鐵目前在國外主要采取鈦渣原料路線消除，國內主要采取作為飼料添加劑、凈水劑及生產其它化工原料等方法處理。
[0012]目前在硫酸法整體工藝路線上進行結構性改進研究的很少，幾乎未見報道。除此之外，關于偏鈦酸直接進行二次包膜處理的研究，目前尚未見報道，說明目前國內外還沒有人進行過該研究。
【發明內容】
[0013]本發明所要解決的技術問題是提供一種在硫酸法整體工藝路線上進行結構性改進的新的金紅石型鈦白粉的生產方法。
[0014]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:金紅石型鈦白粉的生產方法，包括如下步驟:
[0015]a、將純凈偏鈦酸進行打漿分散，然后再進行濕磨分級；
[0016]b、將步驟a處理后的偏鈦酸置于包膜槽，用水稀釋至180?220g/L ；
[0017]c、將包膜槽恒溫至溫度70?80°C，加入氫氧化鈉溶液調整pH至12并攪拌，然后加入檸檬酸調整PH至10.5 ;
[0018]加入硅酸鈉溶液或硫酸鋯溶液，加入時間控制在30?45min，并用硫酸溶液調整pH至7 ;硅酸鈉溶液或硫酸鋯溶液加入完畢后，在pH為7、溫度70?80°C下老化漿液25?35min ；
[0019]加入NaAlO2溶液或硫酸鋁溶液，加入時間控制在15?25min，并用硫酸溶液調整pH至7 ;NaAl(V^液或硫酸鋁溶液加入完畢后，在pH為7、溫度70?80°C下老化漿液15?25min ；
[0020]d、將步驟c處理后的漿料進行鹽處理；
[0021]e、將步驟d處理后的料漿過濾、洗滌，然后將濾餅烘干；
[0022]f、將步驟e烘干后的偏鈦酸研磨至粉狀，然后置于500?530°C的高溫爐中保溫1.5?2.5小時，再置于700?730 °C的高溫爐中保溫1.5?2.5小時，最后置于800?830°C的高溫爐中保溫2.5?3.5小時，完成煅燒過程；
[0023]g、將煅燒后得到的1102打漿分散，置于包膜槽內；將包膜槽恒溫至溫度80?90°C，加入氫氧化鈉溶液調整pH至12并攪拌，然后加入檸檬酸調整pH至10.5 ;
[0024]加入硅酸鈉溶液或硫酸鋯溶液，加入時間控制在45?55min，并用硫酸溶液調整pH至7 ;硅酸鈉溶液或硫酸鋯溶液加入完畢后，在pH為7、溫度80?90°C下老化漿液25?35min ；
[0025]加入NaAlO2溶液或硫酸鋁溶液，加入時間控制在15?25min，并用硫酸溶液調整pH至7 ;NaAl(V^液或硫酸鋁溶液加入完畢后，在pH為7、溫度80?90°C下老化漿液15?25min ；
[0026]h、將步驟g處理后的漿料洗滌、過濾，濾餅干燥、氣流粉碎得到金紅石型鈦白粉產品O
[0027]其中，上述方法步驟c和g中，氫氧化鈉的濃度為2?8mol/L，檸檬酸的濃度為10?40wt %，硫酸溶液的濃度為20?60wt %。
[0028]上述方法步驟c中，硅酸鈉溶液或硫酸鋯溶液的加入量以其所含硅酸鈉或硫酸鋯質量計，為純凈偏鈦酸質量的1.2?1.8%。
[0029]其中，上述方法步驟c中，NaAlO2S液或硫酸鋁溶