[發明專利]在二氧化鈦的制備中用于原位形成硅和鋁的氯化物的方法

有效

• 申請號: 201080049686.3
• 申請日: 2010-11-09
• 公開（公告）號: CN102612493A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: C·D·穆西克;K·P·克萊因
• 申請（專利權）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: C01G23/07
• 分類號: C01G23/07;C09C1/36;C01B33/107;C01F7/56
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王倫偉;李炳愛

發明背景

發明領域

本公開涉及用于制備二氧化鈦的方法，具體地講涉及在二氧化鈦的制備中原位形成硅的氯化物(例如四氯化硅)以及鋁的氯化物(例如三氯化鋁)。

發明背景

二氧化鈦顏料使用氯化物方法或硫酸鹽方法來制備。在通過氣相氯化物方法進行二氧化鈦的制備中，四氯化鈦(TiCl₄)在約900℃至約1600℃范圍內的溫度下與含氧氣體反應，所得的TiO₂顆粒與游離氯的熱氣體懸浮液從反應器排出并且必須快速冷卻至低于約600℃，例如使其經過導管，即煙道，在其中發生二氧化鈦顏料顆粒的生長及所述顆粒的附聚。

已知將例如硅化合物和鋁化合物的多種物質加入到反應物中，以便改善最終產品的顏料特性。已發現在所述方法中加入三氯化鋁以增加最終產品中的金紅石，并且已發現在最終產品中變成二氧化硅的四氯化硅能夠改善炭黑法底色CBU、粒度和顏料磨蝕。

美國專利3,434,799公開了在TiO₂制備中使用硅金屬；然而，在AlCl₃發生器中加入硅金屬的經驗顯示出由硅轉化為SiCl₄的較差的動力學。對于將硅金屬直接加入到TiO₂反應器中，其將需要超細分的硅金屬，這對于制備而言將是昂貴的并且將會產生火災或爆炸危險。

美國專利3,642,442公開了通過生成氣體等離子而將鋁和硅加入到工序中并將顆粒排放到加工氧氣流中的方法。該專利的缺點為電極具有有限的壽命并且必須定期更換，所述更換需要停止加工TiO₂。

四氯化硅的運輸、貯藏和處理產生一些問題，這是由于該材料為劇毒的且四氯化硅處理設備增加了加工成本。

需要一種低成本方法將四氯化硅加入到工序中而不需要劇毒材料的運輸、特殊的加工設備以及昂貴的四氯化硅設施。還需要AlCl₃發生器的進料能夠連續進行而無需為了維修電極或設備而停止的方法。

發明內容

在第一方面，本公開提供了用于制備二氧化鈦的方法，包括：

(a)使具有約482℃至約660℃熔點的包含硅和鋁的合金與氯氣在超過190℃的溫度下反應以形成硅和鋁的氯化物；

(b)將四氯化鈦加入到步驟(a)的硅和鋁的氯化物中；

(c)將步驟(b)的硅和鋁的氯化物以及四氯化鈦氧化；以及

(d)形成二氧化鈦。

所謂“合金”是指通過將兩種或更多種元素熔融在一起而制備的物質，其中所述元素中的至少一種為金屬。合金在冷卻時結晶為固體溶液、均相混合物、或金屬間化合物。

在第一方面，本公開提供了四氯化鈦存在于步驟(a)中的方法。

在第一方面，本公開提供了將步驟(a)和(b)組合的方法。

在第一方面，本公開提供了以主要量存在于步驟(c)中的四氯化鈦。

在第一方面，本公開提供了具有約620℃至約660℃熔點的包含硅和鋁的合金的方法。

在第一方面，本公開提供了包含硅和鋁的合金包含約4％至約22％的硅的方法。

在第一方面，本公開提供了包含二氧化硅和二氧化鋁的處理劑的二氧化鈦。二氧化硅和二氧化鋁存在于二氧化鈦的表面上。

附圖簡述

圖1為示出用于制備二氧化鈦(TiO₂)的方法的示意圖。

發明詳述