[發(fā)明專利]由含有鈦化合物的廢液制備TiO2粉末的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580045899.8
• 申請日: 2005-11-03
• 公開（公告）號: CN101098827A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·費特;A·阿利蒂;L·柴阿佐
• 申請（專利權(quán)）人: 巴塞爾聚烯烴意大利有限責(zé)任公司
• 主分類號: C01G23/053
• 分類號: C01G23/053;C09C1/36;C01G23/07;C22B7/00;C01G23/08;C22B34/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉冬;韋欣華

本發(fā)明涉及制備二氧化鈦的方法，特別地，涉及由含有氯化鈦化合物(chlorinated?titanium?compound)的廢液制備二氧化鈦TiO₂的方法。具體地講，本發(fā)明涉及一種方法，該方法包括所述含有氯化鈦化合物的廢液在蒸汽狀態(tài)時的水解。

從商業(yè)的角度來看，二氧化鈦粉末是值得注意的，因為這些粉末可以在許多工業(yè)領(lǐng)域獲得有效的應(yīng)用。例如，當(dāng)前二氧化鈦被認(rèn)為是用于商業(yè)油漆的主要白色顏料。TiO₂粉末的其他重要應(yīng)用包括作為清除環(huán)境污染物的光催化劑、用于塑料材料的添加劑和作為光學(xué)多層涂布試劑。

TiO₂可被制備成兩種不同狀態(tài)的晶體結(jié)構(gòu)，即“銳鈦礦”和“金紅石”。由于其高光學(xué)活性，銳鈦礦作為光催化劑被用于丙酮、苯酚或三氯乙烯的分解，也作為氧化氮的氧化系統(tǒng)和太陽能的轉(zhuǎn)變系統(tǒng)。因為金紅石狀態(tài)的二氧化鈦的散射效應(yīng)，該散射效應(yīng)可以保護(hù)免受紫外線輻射，所以被廣泛地應(yīng)用于白色顏料材料；由于它即使在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿狀態(tài)下也具有高介電常數(shù)、良好的折射率和化學(xué)穩(wěn)定性，所以它也被用于光學(xué)涂層、分束器和抗反射涂層。

通常，TiO₂粉末是通過氣態(tài)過程的氯化物加工或液態(tài)過程的硫酸鹽加工制得。

硫酸鹽加工是較早的一種，它使用硫酸鈦(TiSO₄)作為起始材料。使含有鈦的原料(一般為鈦鐵礦)，與濃硫酸在150-200℃的溫度下反應(yīng)以獲得所述硫酸鈦。根據(jù)這種方法，TiSO₄首先在溫度高于95℃的液相中被常規(guī)性地水解，以便所述二氧化鈦以被控制的方式從所述液體介質(zhì)中沉淀下來。隨后，所獲得的TiO₂經(jīng)受在800-1000℃的煅燒步驟，以及接連的強(qiáng)烈的微粒化步驟以粉碎在所述煅燒步驟中形成的聚結(jié)塊。在所述煅燒和粉碎步驟中引入了一些有害的雜質(zhì)，導(dǎo)致獲得粉末的最終質(zhì)量的降低。

所述氣態(tài)氯化物加工是現(xiàn)在最常用的一種，因為它使最終的TiO₂粉末達(dá)到更高的純度。根據(jù)這種方法，鈦礦石，優(yōu)選鈦鐵礦，在高溫下被氯化以便形成氣態(tài)TiCl₄。隨后，在通常高于1000℃的溫度下將TiCl₄與空氣或過熱的蒸汽接觸，使所述化合物經(jīng)受氧化步驟。短反應(yīng)時間有利于具有銳鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的TiO₂粉末的形成，而長反應(yīng)時間有利于具有金紅石晶體結(jié)構(gòu)的粉末的形成。在上述氧化反應(yīng)中形成了大量的氯，由于HCl和Cl₂的腐蝕性，所以這種方法需要額外的保護(hù)裝置，導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加。由氯化物加工方法制備的二氧化鈦粉末很細(xì)但實質(zhì)上是粗糙的，所以需要另外的設(shè)備來提供外部電場或控制反應(yīng)物混合比例，后者輔助控制所獲得的粉末的顆粒形狀和粒度。

美國專利第5,456,899號描述了通過在水溶液中水解使氯化鈦轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸伒姆椒?。該方法從氯化鈦水溶液開始，所述氯化鈦水溶液通過用水或鹽酸稀釋無水四氯化鈦而適當(dāng)制備。通過在聚合物羧酸鹽存在下加熱上述溶液使TiCl₄發(fā)生水解。合適的所述鹽包括聚羧酸銨鹽或聚羧酸堿金屬鹽，例如聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸銨和羧甲基纖維素鈉。通常，加熱所述TiCl₄水溶液到至少80℃，優(yōu)選加熱到100-110℃。典型地，所述溶液需加熱3-5小時，以基本將所有氯化鈦轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸仭Ｒ坏┧馔瓿?，沉淀的二氧化鈦可以通過真空過濾器、壓力過濾器、離心機(jī)或其他合適的設(shè)備過濾而從水性母液分離出來。所獲得的微粒二氧化鈦非常適合形成電陶瓷材料，通常平均粒度在0.1-1.0μm之間。