CN105883913A

CN105883913A - 一种高浓度钛液进行外加晶种常压诱导水解的方法

Info

Publication number: CN105883913A
Application number: CN201410476394.8A
Authority: CN
Inventors: 金斌; 张韬
Original assignee: Panzhihua Xinzhongtai Vanadium-Titanium Technology Research And Development Co Ltd
Current assignee: Panzhihua Xinzhongtai Vanadium-Titanium Technology Research And Development Co Ltd
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-08-24

Abstract

本发明公开了一种高浓度钛液进行外加晶种常压诱导水解的方法，包括酸溶性富钛料、水解浓钛液、一定浓度的碱液、酸溶性富钛料制备的洁净钛液、制备的水解偏钛酸、制备的高活性诱导水解晶种。其特征在于：本发明包括两个主要步骤，步骤一是制备外加晶种，关键工艺参数为：液碱浓度：8～10％；碱钛比：0.28～0.32；晶种加量：1.6～2.4％.液碱反应浓度控制在8.5～9％的范围，生成的水解晶种稳定性在120ml，诱发水解的潜伏期在15～21min。步骤二为高浓度钛液进行外加晶种常压诱导水解的过程。其特征在于：水解偏钛酸粒度D50一般控制在0.6～0.7um之间为宜，诱导水解晶种加量控制在2.2％。

Description

一种高浓度钛液进行外加晶种常压诱导水解的方法

技术领域

本发明涉及一种酸溶性富钛料制备出高浓度钛液水解的方法，尤其涉及一种高浓度钛液进行外加晶种常压诱导水解的方法。

背景技术

现有技术的硫酸法制备高档钛白粉生产工艺中，钛液的水解方法有以下几种：低浓度外加晶种微压水解法；低浓度外加晶种常压水解法和高浓度自生晶种常压水解法三种，这三种方法在行业内全面的推广，有各自的优势和劣势。用富钛料制备出的洁净钛液，因杂质离子低，总离子浓度相应较低，为了提高总离子浓度，必须提高钛液中总钛和酸的含量，钛液采用现有水解的技术很难进行，且强行制备出的水解偏钛酸不具备颜料性能，无实际价值。本发明的方法就是利用盐酸浸取所得的酸溶性富钛料制备出的洁净钛液，里面残留约0.3～0.5g/L的氯离子(经考察此含量的氯离子对设备的腐蚀可忽略)，通过大量的试验发现，少量氯离子对钛液制备出的晶种具有明显的活化特性，制备的晶种稳定性高、活性好，较少的晶种量即可诱发亚稳定状态的钛液。在探索合理水解参数的条件下，能够制备出高活性的水解晶种，再利用常规水解设施进行水解，制备出具备优异颜料性能的水解偏钛酸，并使其工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高浓度钛液进行外加晶种常压诱导水解的方法。目的在于解决酸溶性富钛料制备出的洁净钛液，因杂质离子低，总离子浓度相应较低，为了提高总离子浓度，必须提高钛液中总钛和酸的含量，提高了水解浓钛液总钛后，钛液粘度增大，采用现有水解技术很难进行水解，且制备出的水解偏钛酸不具备颜料性能，无实际价值。本发明充分利用水解浓钛液中残留的氯离子，利用优化后的参数制备出高活性的水解晶种充当诱导剂，诱导水解按照一定的规则执行常规水解，并制备出具备优异颜料性能的水解偏钛酸，合理地解决了现有技术的不足之处。

本发明采用如下技术方案：本发明通过所述高活性的诱导水解晶种充当诱导剂，诱导现有水解技术很难进行水解，且制备出的水解偏钛酸不具备颜料性能，无实际价值的所述浓钛液水解按照一定的规则执行常规水解，并制备出具备优异颜料性能的水解偏钛酸，合理地解决了现有技术的不足之处。

高浓度钛液进行外加晶种常压诱导水解的方法：

步骤一，量取一定体积的水解浓钛液，所述浓钛液是用盐酸浸取制备的酸溶性富钛料为原料所得的浓钛液。

步骤二，配制出浓度为8～10％的碱液，按照碱钛比为0.28～0.32计算出所需要的体积。

步骤三，分别将所述钛液和所术碱液进行加热升温到85℃。

步骤四，将所述晶种钛液迅速倒入所述碱液中，升温到95℃，升温时间控制在3～4min，每2min检测一次稳定性，当达到120～160稳定性时，诱导剂晶种制备完成。

外加诱导水解晶种制备关键工艺条件：液碱浓度：8～10％，碱钛比：0.28～0.32。晶种加量：1.6～2.4％(以水解钛液中TiO₂计)。计算方法：

晶种加量(g)＝水解钛液体积(L)×总钛(g/L)×晶种加量％

碱的加量(g)＝晶种加量(g)×碱钛比

步骤五，取一定体积的所述浓钛液，在90min内以一定的升温速率将所述钛液加热到95℃。

步骤六，迅速将制备好的所述诱导水解晶种按照2.2％的加量加入到所述浓钛液中，在350rpm的转速下混合20min，改变转速为200rpm，用30min的时间将钛液升温到一次沸腾，记录温度，并保持沸腾状态至颜色变灰(此段时间俗称潜伏期)。

步骤七，停止搅拌和加热，熟化30min。

步骤八，恢复搅拌和加热，在20min内升温到二次沸腾，并保持沸腾20min。

步骤九，保持沸腾，控制蒸汽和水的流速，2h内加计算好的稀释水，再保持沸腾70min，水解结束。

本发明的有益技术效果是：高效诱导现有水解技术很难进行水解，且制备出的水解偏钛酸不具备颜料性能，无实际价值的浓钛液水解按照一定的规则执行常规水解，并制备出具备优异颜料性能的水解偏钛酸，合理地解决了现有技术的不足之处。

具体实施方式

通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对本方法的步骤和技术作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。

实验例1：诱导剂水解晶种的制备实验

量取一定体积的水解浓钛液，再配制出一定浓度的碱液，按照碱钛比计算出所需要的体积，分别将钛液和碱液进行加热升温到85℃，然后将晶种钛液迅速倒入碱液中，升温到95℃，升温时间控制在3～4min，每2min检测一次稳定性，当达到120～160稳定性时，所述晶种制备完成。

实验例2：诱导剂水解晶种制备条件试验，考察改变液碱浓度对晶种活性的影响。

根据实验例1的实验方法，固定碱钛比为0.31，晶种加量2.2％，改变液碱浓度分别为8％、8.5％、9.0％和9.5％，按照试验方法进行晶种的制备，考察终点晶种的稳定性和加入到浓钛液中潜伏期的时间。

水解浓钛液指标：

TiO₂ 浓度236.75g/L F值 1.91 Ti³⁺ 浓度 2.69g/L

水解浓钛液体积：1300ml

晶种加量(g)＝1.3×236.75×2.2％＝6.77

碱的理论加入量＝6.77×0.31＝2.1(g)

实验结果：通过试验发现，随着碱液浓度的升高，制备出的晶种在相同温度下稳定性逐渐降低，用此晶种诱导水解反应，潜伏期也发生了一定的变化，当稳定性降低到60ml时，晶种的活性反而降低，水解潜伏期时间严重偏长，是由于稳定性太短，生成的水解快速晶种尚未诱发水解反应就自身团聚而失去了活性所致。

实验结论：液碱反应浓度控制在8.5～9％的范围，生成的水解晶种稳定性在100ml，诱发水解的潜伏期在15～21min，达到了工艺的需要。

实验例3：诱导剂水解晶种制备条件试验，考察改变碱钛比对晶种活性的影响，本试验固定碱反应浓度为8.5％。

固定液碱浓度为8.5％，碱钛比分别为0.28％、0.30％、0.32％，按照所述实验例1的实验方法，进行水解晶种的制备，制得的晶种再诱发水解反应，考察水解偏钛酸指标情况和水解过程中的潜伏期和灰点水解率。

实验数据采集记录：

(1)液碱浓度：8.5％碱钛比：0.30％晶种加量：1.8％

水解指标：浆料浓度 195g/L 抽速 63min 水解率 96.06％

粒度分布：D50 0.87 D10 0.42 D90 2.31 n 1.38

(2)液碱浓度：8.5％碱钛比：0.28％晶种加量：1.8％

水解指标：浆料浓度 181.28g/L 抽速 52min 水解率 96.85％

粒度分布：D50 0.80 D10 0.45 D90 2.06 n 1.55

(3)液碱浓度：8.5％碱钛比：0.32％晶种加量：1.8％

水解指标：浆料浓度 163.38g/L 抽速 56min 水解率 97.18％

实验结论：根据以上实验数据采集记录的参数，随着碱钛比的增加，碱含量高，晶种数量多，晶种活性提高，水解易于进行，且水解比较完全。

实验例4：水解过程试验.

取一定体积的所述浓钛液，在90min内以一定的升温速率将所述钛液加热到96℃，迅速将制备好的所述水解晶种按照一定的加量加入到所述浓钛液中，在350rpm的转速下混合20min，改变转速为200rpm，用30min的时间将所述钛液升温到一次沸腾，记录温度，并保持沸腾状态至颜色变灰(此段时间俗称潜伏期)，停止搅拌和加热，熟化30min。恢复搅拌和加热，在20min内升温到二次沸腾，并保持沸腾20min。2h内加计算好的稀释水，再保持沸腾70min，水解结束。

实验例5：改变晶种加量对水解指标的影响与分析

按照实验例4的实验验方法和所述晶种制备的工艺参数，分别改变晶种加量为1.6、1.8、2.0、2.2、2.4％做水解试验，考察水解原级粒子、絮凝粒子的大小和均匀分布程度。

晶种制备条件：液碱浓度 8.5％碱钛比 0.32％。

具体实验数据采集表：

晶种加量	浆料浓度	抽速	水解率	D50	D10	D90	n
								1.6	176.35	50	95.44	0.97	0.52	2.39	1.51
1.8	163.38	56	97.18	0.82	0.41	2.16	1.62
								2.0	168.26	60	96.33	0.80	0.38	2.02	1.55
2.2	191.12	90	95.79	0.63	0.35	1.47	1.67
								2.4	195.3	130	94.2	0.55	0.28	1.32	1.50

实验分析与结论：随着晶种加量的提高，抽速升高，水解的原级离子逐渐减小，根据以往经验，水解偏钛酸原级粒子越细，煅烧后的产品颜料性能越好，但偏钛酸的过滤洗涤带来困难，通过大量的试验表明，水解偏钛酸粒度D50一般控制在0.6～0.7um之间为宜，均匀指数越高越好。因此，水解晶种加量控制在2.2％，是高浓度水解的最佳加量，制备出的水解原级离子较细而均匀。

当然，本发明还可以有其他多种实验例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种高浓度钛液进行外加晶种常压诱导水解的方法，包括酸溶性富钛料、水解浓钛液、一定浓度的碱液、酸溶性富钛料制备的洁净钛液、制备的水解偏钛酸、制备的高活性诱导水解晶种。其特征在于：步骤一，量取一定体积的水解浓钛液，所述浓钛液是用盐酸浸取制备的酸溶性富钛料为原料所得的浓钛液，步骤二，配制出浓度为8～10％的碱液，按照碱钛比为0.28～0.32计算出所需要的体积。步骤三，分别将所述钛液和所述碱液进行加热升温到85℃，步骤四，将所述晶种钛液迅速倒入所述碱液中，升温到95℃，升温时间控制在3～4min，每2min检测一次稳定性，当达到120～160稳定性时，所述晶种制备完成。

步骤五，取一定体积的所述浓钛液，在90min内以一定的升温速率将所述钛液加热到95℃，步骤六，迅速将制备好的所述诱导水解晶种按照2.2％的加量加入到浓钛液中，在350rpm的转速下混合20min，改变转速为200rpm，用30min的时间将所述钛液升温到一次沸腾，记录温度，并保持沸腾状态至颜色变灰(此段时间俗称潜伏期)，步骤七，停止搅拌和加热，熟化30min。步骤八，恢复搅拌和加热，在20min内升温到二次沸腾，并保持沸腾20min。步骤九，保持沸腾，控制流量，在2h内添加计算好的稀释水，再保持沸腾70min，水解结束。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度钛液进行外加晶种诱导水解的方法，其特征在于：制备所述外加诱导水解晶种关键工艺条件参数为：液碱浓度：8～10％；碱钛比：0.28～0.32；晶种加量：1.6～2.4％，以水解钛液中TiO₂计。

3.根据权利要求1所述的一种高浓度钛液进行外加诱导晶种水解的方法，其特征在于：所述液碱反应浓度控制在8.5～9％的范围，生成的水解晶种稳定性在120ml，诱发水解的潜伏期在15～21min，达到了工艺的需要。

4.根据权利要求1所述的一种高浓度钛液进行外加诱导晶种水解的方法，其特征在于：所述水解偏钛酸粒度D50(中值粒径)一般控制在0.6～0.7um之间为宜，均匀指数越高越好。因此，所述诱导水解晶种加量控制在2.2％，是高浓度水解的最佳加量，制备出的水解原级离子较细而均匀。

5.根据权利要求1至权利要求4所述的一种高浓度钛液进行外加诱导晶种水解的方法，其特征在于：本发明充分利用所述水解浓钛液中残留的氯离子，利用优化后的参数制备出高活性的水解晶种充当诱导剂，诱导水解按照一定的规则执行常规水解，并制备出具备优异颜料性能的水解偏钛酸。