CN104477987A - 一种高纯二氧化钛的清洁生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，所述方法以富钛料为原料，将富钛料在水热条件下与氢氧化钠反应得到钛酸钠中间体，然后将所述钛酸钠中间体水洗得到钛酸，再将所述钛酸进行氨浸反应，将反应之后的产物静置、过滤、烘干和煅烧制备得到高纯二氧化钛。所述方法能够实现钛铁分离，将95％以上的富钛料转化为纯度在99.5％以上的高纯二氧化钛，并实现了氢氧化钠、氨水和水的循环利用，极大的降低了原材料的消耗，达到了清洁生产的目的，是一种技术可行、设备简单且工艺流程短的制备高纯二氧化钛的新方法。

Description

一种高纯二氧化钛的清洁生产方法
技术领域
本发明属于无机化合物的制备和矿产资源加工技术领域，尤其涉及一种高纯二氧化钛的清洁生产方法。
背景技术
高纯TiO2是指TiO2纯度为99.3％-99.9％的TiO2，主要用于高档食品医药、化妆品、化学分析纯、试剂型和电子工业等。由于高纯TiO2具有半导体性能，且介电常数和电阻率较高，在我国，高纯TiO2是新型电子元器件用主晶相原料之一，广泛用于高压陶瓷电容、MLCC、半导体电容、半导体陶瓷及压电陶瓷等。
高纯TiO2的主要制备方法有硫酸法、TiCl4直接水解法、氯化法和钛醇盐水解法等，现国内应用于工业生产的方法主要为硫酸法和TiCl4直接水解法。
硫酸法为国内生产颜料级TiO2的主要方法，用该方法也可制备高纯TiO2。其生产工艺为：(1)钛铁矿(高钛渣)的酸解，硫酸盐溶液的制备。先把固体的钛铁矿(高钛渣)用硫酸分解制备成可溶性钛的硫酸盐溶液，同时矿(渣)中的铁和大部分金属杂质也变成可溶性的硫酸盐，以便在以后工序中被分离；(2)硫酸盐的水解，水合二氧化钛粒子的制备，即黑色的硫酸钛溶液与水反应生成白色的水合二氧化钛沉淀的过程，该过程为制备高纯TiO2的核心；(3)水合二氧化钛的煅烧，该过程为水合二氧化钛在高温下，经过脱水、脱硫和晶型转化，最终成为具有稳定的晶型结构、符合质量要求的高纯TiO2产品。硫酸法具有对钛原料质量要求相对不高、设备简单、工艺成熟易掌握等优点，因此，国内大部分企业采用此法生产高纯TiO2。但硫酸法钛白生产工艺流程长，工艺复杂，每生产1t钛白会副产3～4t硫酸亚铁，排放20％左右废硫酸7～11t，酸性废水100～250t，废渣0.2～0.3t，严重污染环境，成为钛白行业发展的瓶颈。
TiCl4直接水解法为工业生产高纯TiO2的主要方法之一，其化学方程式如式(1)和式(2)：
TiCl4+4NaOH→Ti(OH)4+4NaCl            (1)
Ti(OH)4→TiO2+2H2O                (2)
该方法为TiCl4水解生成Ti(OH)4，Ti(OH)4煅烧生成高纯TiO2产品。在TiCl4水解过程中，向TiCl4和液碱反应体系中可加入不同种类的添加剂以促进水解，添加剂的种类有表面活性剂、晶种、H2C2O4等。采用此法得到的TiO2产品纯度主要由TiCl4和纯水的质量控制；水解反应的条件决定了产品的形貌、粒径、粒径分布；煅烧温度和时间控制了产品的晶型和颜色。TiCl4直接水解法制备高纯TiO2，由于工艺流程短、原料纯净等优点，因此该法在国内企业中得到了应用。
氯化法为现代工业生产颜料级二氧化钛的主要方法之一，同时也能生产高纯TiO2，该工艺过程为天然金红石矿(人造金红石或高钛渣))在还原剂(焦炭或石油焦)的存在下，经过高温氯化生成粗TiCl4，粗TiCl4经过蒸馏提纯得到纯净的精TiCl4；精TiCl4在氧化反应器中气相氧化生成高纯TiO2。氯化法具有工艺流程短、产品质量好、自动化控制程度高、“三废”排放量少等优点，世界57％产量的颜料级二氧化钛都采用此法生产，但集中在欧美一些发达国家几个大企业中；由于氯化法技术难度较大、对钛原料质量要求高、设备材质要求苛刻，国内企业中只有锦州钛业采用氯化法生产颜料级二氧化钛，但未用该法工业生产高纯TiO2。
钛醇盐水解法也是制备高纯TiO2的方法之一。该工艺首先为钛醇盐的合成，在氨气的作用下，TiCl4与醇类物质，如乙醇、丁醇、异丙醇反应生成钛醇盐；再为钛醇盐的水解，与硫酸法中钛液水解一样，钛醇盐在加热的情况下，水解后得到偏钛酸；最后，偏钛酸在一定的温度下煅烧得到一定晶型的高纯TiO2。该工艺采用的原料纯度较高，制备过程中无杂质的引入，且利用醇类物质水解的特性，制备得到纯度较高、粒径适宜、粒度分布较均匀的高纯TiO2产品，工艺重复性较好，产品质量较稳定。但该工艺流程较长，辅助材料价格较高，乙醇等醇类物质、溶剂油、氨等均为可燃物质或有毒，制备过程中安全生产问题十分突出，且成本高，故在现代工业生产中，还未采用此法生产高纯TiO2。
专利CN 100542968C公开了一种利用氢氧化钠清洁生产二氧化钛的方法，该方法以高钛渣为原料，在350～550℃与氢氧化钠发生反应得到中间产物，然后将中间产物进行水洗(或碳酸化)、酸溶、还原、水解和煅烧后制备锐钛型或金红石型二氧化钛，但是因高钛渣中所含铁随钛酸钠进入固相，造成钛铁分离过程复杂的难题；专利CN 101190802B公开了一种高钛渣水热法制备金红石型二氧化钛的清洁生产方法，该方法以高钛渣为原料，利用氢氧化钠水热法制得钛酸钠中间体，然后将中间体分离出来再经水解直接制备金红石型二氧化钛。该发明利用简单的工艺制备出了金红石型TiO2，但也存在钛铁分离过程复杂的问题，因此亟待研发一种可实现钛铁高效分离的方法；专利CN102030367A公开了一种高纯二氧化钛的制备方法，该方法将四氯化钛水解后与草酸反应，生成草酸氧钛，焙烧得高纯TiO2，但该方法对四氯化钛纯度有较高要求，须在99％以上；专利CN 1156690A公开了一种金红石型高纯二氧化钛的制造方法，该方法采用特殊的硫酸法进行酸解，浸取还原，沉降过滤结晶分离，水解过滤洗涤干燥煅烧粉碎等工艺和特殊的助剂制成，但生产工艺较为复杂；此外，专利CN 101993242A公开了一种超细钛酸铅、钛酸铅钡陶瓷粉末及其制备方法，该方法包括在反应釜内先加入一定量的偏钛酸，然后加入过量的碱(如浓氨水)，再加入适量的强氧化剂过氧化氢(双氧水)，使其完全溶解(并调节溶液的pH值为8～14)，然后加入等摩尔的铅离子或铅离子、钡离子的混合溶液，得到絮凝状沉淀，充分搅拌反应后，抽滤并洗涤沉淀(可用表面活性剂浸渍1～2次)，再烘干沉淀，在700℃煅烧1～10小时即可得到钛酸铅、钛酸铅钡超细粉末。但是该方法的目的是制备超细钛酸铅、钛酸铅钡陶瓷粉末，尚未应用于分离钛和铁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，该方法能够实现钛铁分离，在温度较低的条件下将富钛料高效转化为高纯二氧化钛，并实现了碱循环和氨水循环，极大的降低了原材料的消耗。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，包括以下步骤：
(1)水热反应：将富钛料与氢氧化钠(NaOH)溶液混合均匀，进行水热反应，将反应之后的物料进行液固分离，所得固相为水热物料；
(2)水洗转型：将所述水热物料加入水中洗涤，并进行液固分离，所得固相为水洗转型物料；
(3)氨浸反应：将所述水洗转型物料进行氨浸反应，并将反应之后的产物进行液固分离，所得液相为氨浸液；
(4)凝胶析出：将所述氨浸液静置，所述氨浸液中出现凝胶时进行液固分离，将所得固相烘干；
(5)煅烧：将步骤(4)得到的烘干固相粉碎，并煅烧得到高纯高纯二氧化钛(TiO2)粉末。
本发明提供的高纯二氧化钛的清洁生产方法是以富钛料为原料，将其在水热条件下与氢氧化钠反应得到钛酸钠中间体(水热物料)，然后将钛酸钠中间体水洗得到钛酸(水洗转型物料)，再在氨水和双氧水作用下进行氨浸反应，氨浸反应中含杂质的钛酸会与氨水选择反应生成过钛酸铵(NH4)2TiO3·nH2O进入溶液，而杂质留在固相，15～40℃静置条件下过钛酸铵分解析出黄色凝胶水合氧化钛，经液固分离、烘干和煅烧得到高纯二氧化钛。
本发明所述富钛料为公知的原料，本领域的技术人员可轻易得到。本发明所述各种原料均可通过商购或是自行制备轻易获得，所述各设备均为本领域常用设备。
所述步骤(1)中氢氧化钠溶液的浓度为300～500g/L，如320g/L、350g/L、380g/L、400g/L、420g/L、450g/L、470g/L或490g/L，氢氧化钠与富钛料的质量比(碱矿比)为2～5:1，如2.2:1、2.5:1、2.7:1、3.0:1、3.5:1、3.8:1、4.0:1、4.2:1、4.5:1或4.8:1；水热反应温度为130～240℃，如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、195℃、200℃、210℃、230℃或235℃，水热反应时间为1～5h，如1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h或4.5h，水热反应的搅拌速度为300～600r/min，如320r/min、350r/min、370r/min、390r/min、400r/min、450r/min、500r/min、520r/min、550r/min或580r/min；所述水热反应在高压反应釜中进行；所述液固分离得到的液相用于替代氢氧化钠溶液。
所述步骤(2)中水的体积mL与水热物料的质量g之比为2～10:1，如3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1或9.5:1洗涤温度为10～40℃，如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃或38℃，洗涤时间为10～60min，如15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或58min。所述步骤(2)中所得固相为水洗转型物料，为含少量氧化铁(Fe2O3)的钛酸或偏钛酸，所得液相为含硅、铝的氢氧化钠溶液，所得液相经除杂、蒸发增浓后返回步骤(1)继续使用。
所述步骤(3)中氨浸反应具体为：将所述水洗转型物料与纯水混合均匀，向其中加入氨水和双氧水；所述纯水的体积mL与水洗转型物料的质量g之比为2～4:1，如2.3:1、2.5:1、2.7:1、2.9:1、3.0:1、3.2:1、3.5:1、3.7:1或3.9:1；水洗转型物料的质量g：氨水的体积mL：双氧水的体积mL为1:3～8:4～16，如1:3.5:15、1:4:4.5、1:5.5:5、1:5.5:6、1:6:14、1:6.5:7、1:7:7.5、1:7.5:8、1:7.5:9、1:7.5:10、1:7.5:11、1:6:13或1:3.5:12；所述氨浸反应的温度为0～5℃，如0.5℃、1℃、1.5℃、2℃、2.5℃、3℃、3.5℃、4℃或4.5℃；所述氨浸反应的时间为10～60min，如15min、20min、25min、28min、32min、35min、38、40min、45min、50min、55min或58min。作为优选的技术方案，所述步骤(3)中纯水与水洗转型物料在磁力搅拌器上搅拌得到均匀的悬浮液后再在冰水浴中与氨水和双氧水进行氨浸反应。所述双氧水和氨水可同时加入也可先后加入。氨浸反应之后，液固分离得到的固相为含铁等的杂质相，液相为含钛的澄清透明黄绿色氨浸液，实现了钛铁分离。
所述步骤(4)中氨浸液静置的温度为15～40℃，如20℃、22℃、25℃、28℃、30℃、35℃或38℃，静置的时间为2～8h，如2.5h、3.0h、3.5h、4.0h、4.5h、5.0h、5.5h、6.0h、6.5h、7.0h或7.5h，由于氨浸反应生成的过钛酸铵在常温或高温下不能稳定存在而分解析出黄色凝胶水合氧化钛，静置之后的氨浸液进行液固分离后所得液相返回所述步骤(3)替代纯水。静置之后的氨浸液会产生黄色凝胶，液固分离后，将所得固相在烘箱中烘干，烘干温度为80～120℃，如85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、105℃或108℃，烘干时间为3～6h，如3.5h、4.0h、4.2h、4.5h、4.8h、5.0h、5.2h、5.5h或5.8h，烘干后得到黄色固体颗粒。
步骤(5)所述煅烧是在马弗炉中进行的，煅烧前所述烘干固相粉碎至20目以下，所述煅烧温度为500～700℃，如520℃、550℃、580℃、600℃、620℃、650℃或680℃，该煅烧温度有利于锐钛矿二氧化钛的产生，煅烧时间为2～3h，如2.2h、2.5h或2.8h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的高纯二氧化钛的清洁生产方法工艺简单，在低温条件下实现了富钛料中钛与其它杂质的高效分离：富钛料中钛的转化率在95％以上，所得锐钛型TiO2的纯度在99.5％以上；
2、本发明提供的高纯二氧化钛的清洁生产方法实现了氢氧化钠溶液、氨水和水的循环利用，极大的降低了原材料的消耗，达到了清洁生产的目的；
3、本发明提供的高纯二氧化钛的清洁生产方法由于采用水热反应，因此能在低温条件下使得富钛料与氢氧化钠反应，与传统的硫酸法相比，避免了酸的消耗高，废物及副产物多等缺点；与氯化法相比，反应稳定，反应温度降低了800℃以上，大大降低了能耗；
4、本发明提供的高纯二氧化钛的清洁生产方法是一种技术可行、设备简单、工艺流程短的制备高纯二氧化钛的新方法。
附图说明
图1是本发明提供的制备高纯二氧化钛的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示为本发明提供的制备高纯二氧化钛的工艺流程图，从图中可以看出，所述工艺主要包括以下步骤：
(1)水热反应：将富钛料与氢氧化钠溶液混合均匀，进行水热反应，将反应之后的物料进行液固分离，所得固相为水热物料，所得液相为氢氧化钠循环液；
(2)水洗转型：将所述水热物料加入水中洗涤，并进行液固分离，所得固相为水洗转型物料，所得液相经处理后返回步骤(1)继续使用；
(3)氨浸反应：将所述水洗转型物料与纯水混合均匀，向其中加入氨水和双氧水，进行氨浸反应，并将反应之后的产物进行液固分离，所得液相为氨浸液；
(4)凝胶析出：将所述氨浸液静置，所述氨浸液中出现凝胶时进行液固分离，将所得固相烘干，所得液相返回所述步骤(3)替代纯水；
(5)煅烧：将步骤(4)得到的烘干固相粉碎，并煅烧得到高纯二氧化钛粉末。
本发明实施例中所用的富钛料的成分为：TiO281.57％、Fe2O337％、SiO20.38％、Al2O30.57％，富钛料颗粒粒度在75μm以下。富钛料组成也可为其它具体含量，富钛料组成不能用于限制本发明的保护范围。
实施例1
(1)富钛料水热反应：配制400g/L NaOH溶液400mL，按设定碱矿比4:1称取富钛料40g，混合均匀后加入高压釜中在200℃进行水热反应，搅拌速度为400r/min，反应1h后取出浆料，液固分离，得到水热物料和NaOH循环液；
(2)水洗转型：步骤(1)结束后，将水热物料加入水中，按洗水体积(mL)与水热物料质量(g)之比为5:1，在25℃下洗涤30min，实现物料的水洗转型，水洗转型后液固分离，固相为水洗转型物料，为含少量Fe2O3的钛酸或偏钛酸，液相为含硅、铝的氢氧化钠溶液，此氢氧化钠溶液经除杂、蒸发增浓后返回步骤(1)；
(3)氨浸反应：步骤(2)结束后，按形成钛酸均匀悬浮液的水体积(mL)与钛酸的质量(g)之比为2：1，取10g水洗转型物料与20mL纯水混合，置于磁力搅拌器上搅拌，形成均匀悬浮液后移入冰水浴中，按钛酸(g)：氨水(mL)：双氧水(mL)之比为1：3：4向所述均匀悬浮液中加入一定量的双氧水和氨水，在0℃下进行氨浸反应，反应10min后，将得到的产物进行液固分离，液固分离后的固相为铁等杂质相，液相为含钛的澄清透明黄绿色氨浸溶液；
(4)凝胶析出：步骤(3)结束后，将得到的黄绿色含钛溶液在15℃下静置2h，得到黄色凝胶，液固分离后得到的固相置于烘箱中加热至80℃烘干4h，获得黄色固体颗粒，液相可返回步骤(3)替代纯水；
(5)煅烧：步骤(4)结束后，将黄色固体颗粒粉碎成60目以下颗粒后在马弗炉中于550℃煅烧3h，便得到白色的纯高纯TiO2粉末。
经化学滴定Ti或者ICP-OES分析，测得钛转化率为97.2％，得到的锐钛矿型TiO2纯度为99.2％。
实施例2
(1)富钛料水热反应：配制500g/L NaOH溶液400mL，按设定碱矿比5:1称取富钛料40g，混合均匀后加入高压釜中在220℃下进行水热反应，搅拌速度为500r/min，反应5h后取出浆料，液固分离，得到水热物料和NaOH循环液；
(2)水洗转型：步骤(1)结束后，将水热物料加入水中，按洗水体积(mL)与水热物料质量(g)之比为8:1，在10℃下洗涤60min，实现物料的水洗转型，水洗转型后进行液固分离，固相为水洗转型物料，为含少量Fe2O3的钛酸或偏钛酸，液相为含硅、铝的氢氧化钠溶液，此氢氧化钠溶液经除杂、蒸发增浓后返回步骤(1)；
(3)氨浸反应：步骤(2)结束后，按形成钛酸均匀悬浮液的水与钛酸的体积质量比为3：1，取10g水洗转型物料与30mL纯水混合后，置于磁力搅拌器上搅拌，形成均匀悬浮液后移入冰水浴中，按钛酸(g)：氨水(mL)：双氧水(mL)之比为1：4：6向所述均匀悬浮液中加入一定量的双氧水和氨水，在5℃下进行氨浸反应，反应20min后，将得到的浆料进行液固分离，液固分离后的固相为铁等杂质相，液相为含钛的澄清透明黄绿色氨浸溶液；
(4)凝胶析出：步骤(3)结束后，将得到的黄绿色含钛溶液在30℃下静置5h，得到黄色凝胶，液固分离后得到的固相置于烘箱中加热至120℃烘干5h，获得黄色固体颗粒，液相可返回步骤(3)替代纯水；
(5)煅烧：步骤(d)结束后，将黄色固体颗粒粉碎成80目以下颗粒后在马弗炉中于650℃煅烧3h，便得到白色的纯高纯TiO2粉末。
经化学滴定Ti或者ICP-OES分析，测得钛转化率为95.3％，得到的锐钛矿型TiO2粉末纯度为99.3％。
实施例3
(1)富钛料水热反应：配制300g/L NaOH溶液400mL，按设定碱矿比3:1称取富钛料40g，混合均匀后加入高压釜中在220℃下进行水热反应，搅拌速度为300r/min，反应4h后取出浆料，液固分离，得到水热物料和NaOH循环液；
(2)水洗转型：步骤(1)结束后，将水热物料加入水中，按洗水体积(mL)与水热物料质量(g)之比为2:1，在25℃下洗涤30min，实现物料的水洗转型，水洗转型后液固分离，固相为水洗转型物料，为含少量Fe2O3的钛酸或偏钛酸，液相为含硅、铝的氢氧化钠溶液，此氢氧化钠溶液经除杂、蒸发增浓后返回步骤(1)；
(3)氨浸反应：步骤(2)结束后，按形成钛酸均匀悬浮液的水与钛酸的体积质量比为4：1，取10g水洗转型物料与40mL纯水混合后，置于磁力搅拌器上搅拌，形成均匀悬浮液后移入冰水浴中，按钛酸(g)：氨水(mL)：双氧水(mL)之比为1：8：16向所述均匀悬浮液中加入一定量的双氧水和氨水，在3℃下进行氨浸反应，反应60min后，将得到的浆料进行液固分离，液固分离后的固相为铁等杂质相，液相为含钛的澄清透明黄绿色氨浸溶液；
(4)凝胶析出：步骤(3)结束后，将得到的黄绿色含钛溶液在35℃下静置6h，得到黄色凝胶，液固分离后得到的固相置于烘箱中加热至90℃烘干3h，获得黄色固体颗粒，液相可返回步骤(3)替代纯水；
(5)煅烧：步骤(4)结束后，将黄色固体颗粒粉碎成20目以下颗粒后在马弗炉中于600℃煅烧3h，便得到白色的纯高纯TiO2粉末。
经化学滴定Ti或者ICP-OES分析，测得钛转化率为95.1％，得到的锐钛矿型TiO2纯度为99.5％。
实施例4
(1)富钛料水热反应：配制300g/L NaOH溶液400mL，按设定碱矿比2:1称取富钛料60g，混合均匀后加入高压釜中在130℃下进行水热反应，搅拌速度为450r/min，反应3h后取出浆料，液固分离，得到水热物料和NaOH循环液；
(2)水洗转型：步骤(1)结束后，将水热物料加入水中，按洗水体积(mL)与水热物料质量(g)之比为4:1，在35℃下洗涤10min，实现物料的水洗转型，水洗转型后液固分离，固相为水洗转型物料，为含少量Fe2O3的钛酸或偏钛酸，液相为含硅、铝的氢氧化钠溶液，此氢氧化钠溶液经除杂、蒸发增浓后返回步骤(1)；
(3)氨浸反应：步骤(2)结束后，按形成钛酸均匀悬浮液的水与钛酸的体积质量比为2.5：1，取10g水洗转型物料与25mL纯水混合后，置于磁力搅拌器上搅拌，形成均匀悬浮液后移入冰水浴中，按钛酸(g)：氨水(mL)：双氧水(mL)之比为1：6：5向所述均匀悬浮液中加入一定量的双氧水和氨水，在2℃下进行氨浸反应，反应30min后，将得到的浆料进行液固分离，液固分离后的固相为铁等杂质相，液相为含钛的澄清透明黄绿色氨浸溶液；
(4)凝胶析出：步骤(3)结束后，将得到的黄绿色含钛溶液在15℃下静置8h，得到黄色凝胶，液固分离后得到的固相置于烘箱中加热至100℃烘干4h，获得黄色固体颗粒，液相可返回步骤(3)替代纯水；
(5)煅烧：步骤(4)结束后，将黄色固体颗粒粉碎成100目以下颗粒后在马弗炉中于680℃煅烧2h，便得到白色的纯高纯TiO2粉末。
经化学滴定Ti或者ICP-OES分析，测得钛转化率为97.4％，得到的锐钛矿型TiO2纯度为99.2％。
实施例5
(1)富钛料水热反应：配制500g/L NaOH溶液400mL，按设定碱矿比2:1称取富钛料100g，混合均匀后加入高压釜中在240℃下进行水热反应，搅拌速度为600r/min，反应2h后取出浆料，液固分离，得到水热物料和NaOH循环液；
(2)水洗转型：步骤(a)结束后，将水热物料加入水中，按洗水体积(mL)与水热物料质量(g)之比为10:1，在40℃下洗涤40min，实现物料的水洗转型，水洗转型后液固分离，固相为水洗转型物料，为含少量Fe2O3的钛酸或偏钛酸，液相为含硅、铝的氢氧化钠溶液，此氢氧化钠溶液经除杂、蒸发增浓后返回步骤(a)；
(3)氨浸反应：步骤(2)结束后，按形成钛酸均匀悬浮液的水与钛酸的体积质量比为2：1，取10g水洗转型物料与20mL纯水混合后，置于磁力搅拌器上搅拌，形成均匀悬浮液后移入冰水浴中，按钛酸(g)：氨水(mL)：双氧水(mL)之比为1：8：16向所述均匀悬浮液中加入一定量的双氧水和氨水，在4℃下进行氨浸反应，反应45min后，将得到的浆料进行液固分离，液固分离后的固相为铁等杂质相，液相为含钛的澄清透明黄绿色氨浸溶液；
(4)凝胶析出：步骤(3)结束后，将得到的黄绿色含钛溶液在40℃下静置3h，得到黄色凝胶，液固分离后得到的固相置于烘箱中加热至90℃烘干6h，获得黄色固体颗粒，液相可返回步骤(3)替代纯水；
(5)煅烧：步骤(4)结束后，将黄色固体颗粒粉碎成200目以下颗粒后在马弗炉中于580℃煅烧2.5h，得到白色的纯高纯TiO2粉末。
经化学滴定Ti或者ICP-OES分析，测得钛转化率为96.7％，得到的高纯TiO2纯度为99.4％。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)水热反应：将富钛料与氢氧化钠溶液混合均匀，进行水热反应，将反应之后的物料进行液固分离，所得固相为水热物料；
(2)水洗转型：将所述水热物料加入水中洗涤，并进行液固分离，所得固相为水洗转型物料；
(3)氨浸反应：将所述水洗转型物料进行氨浸反应，并将反应之后的产物进行液固分离，所得液相为氨浸液；
(4)凝胶析出：将所述氨浸液静置，所述氨浸液中出现凝胶时进行液固分离，将所得固相烘干；
(5)煅烧：将步骤(4)得到的烘干固相粉碎，并煅烧得到高纯二氧化钛粉末。
2.根据权利要求1所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述氢氧化钠溶液的浓度为300～500g/L，氢氧化钠与富钛料的质量比为2～5:1；
优选地，所述水热反应的温度为130～240℃，水热反应的时间为1～5h；
优选地，水热反应的搅拌速度为300～600r/min。
3.根据权利要求1或2所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(1)中所述的水热反应在高压反应釜中进行；
优选地，所述液固分离得到的液相用于替代氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(2)中所述水的体积mL与水热物料的质量g之比为2～10:1；
优选地，所述洗涤的温度为10～40℃，洗涤的时间为10～60min。
5.根据权利要求1-4之一所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(2)所述液固分离后所得液相经除杂和蒸发增浓处理后返回步骤(1)继续使用。
6.根据权利要求1-5之一所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(3)中所述氨浸反应具体为：将所述水洗转型物料与纯水混合均匀，向其中加入氨水和双氧水；
优选地，所述纯水的体积mL与水洗转型物料的质量g之比为2～4:1；
优选地，水洗转型物料的质量g：氨水的体积mL：双氧水的体积mL为1:3～8:4～16；
优选地，所述氨浸反应在磁力搅拌器上进行。
7.根据权利要求1-6之一所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(3)中所述的氨浸反应在温度为0～5℃的条件下进行，所述反应时间为10～60min；
优选地，所述氨浸反应在冰水浴中进行。
8.根据权利要求1-7之一所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(4)中所述氨浸液静置的温度为15～40℃，静置的时间为2～8h；
优选地，所述液固分离所得液相返回所述步骤(3)替代纯水。
9.根据权利要求1-8之一所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(4)中所述烘干的温度为80～120℃，烘干的时间为3～6h；
优选地，所述烘干在烘箱中进行。
10.根据权利要求1-9之一所述的一种高纯二氧化钛的清洁生产方法，其特征在于，步骤(5)中所述煅烧的温度为500～700℃，所述煅烧的时间为2～3h；
优选地，所述烘干固相粉碎至20目以下。
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