[發明專利]利用氫氧化鈉和氫氧化鉀混合堿低溫生產二氧化鈦的方法

無效

• 申請號: 201210193724.3
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN103482695A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 初景龍;王東;齊濤;李潔
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

技術領域

本發明屬于無機金屬化合物的制備和礦產資源加工領域，具體涉及到一種用氫氧化鈉和氫氧化鉀混合堿低溫生產二氧化鈦的方法。

背景技術

二氧化鈦俗稱鈦白粉，是化學工業中一種重要原料，無毒，對健康無害，它是最重要的白色顏料，占全部白色顏料使用量的80%，它也是鈦系的最主要產品，世界上鈦資源的90%都用來制造二氧化鈦，二氧化鈦在現代工業、農業、國防、科學技術諸多領域中得到了廣泛的應用，與人民生活和國民經濟有著密切的聯系。

目前，鈦白粉的工業生產方法為硫酸法工藝和氯化法工藝，存在廢物量大、毒性強、環境污染重等問題。中國科學院過程工程研究所在研發的亞熔鹽化工冶金技術的基礎上，提出了低溫熔鹽鈦白清潔生產技術，該工藝以高鈦渣為原料，以氫氧化鈉或者氫氧化鉀熔鹽為反應介質，從生產源頭消除環境污染，實現鈦資源及有價組分的高效-清潔-綜合利用。這兩種方法所申請專利的公開號為CN?101172648A和CN?101172649A。但是這兩項專利所描述的方法反應溫度較高，需要500℃和550℃才可以將高鈦渣完全反應。另外采用高鈦渣為原料，原料品味高，資源稀缺并且十分昂貴。

發明內容：

本發明的目的是為了進一步降低低溫熔鹽鈦白技術的能耗和成本，采用比高鈦渣品味低的富鈦料為原料，在200℃～400℃低溫下與氫氧化鈉和氫氧化鉀組成的混合堿進行熔鹽反應，反應產物經水洗、酸溶、水解、煅燒后可以制備銳鈦型或金紅石型二氧化鈦，生產流程簡單，反應介質在較低溫度下可以蒸發回收再利用，并且不需要添加其它輔料。

本發明是通過以下技術方案加以實現的：

本發明提供的利用氫氧化鈉與氫氧化鉀混合堿生產二氧化鈦的方法，其步驟如下：

（1）將富鈦料與混合堿混合均勻，在250～400℃下反應，得到固態中間產物；其中混合堿與富鈦料的質量比為1:1～2:1，所述混合堿由氫氧化鈉和氫氧化鉀混合而成，所述氫氧化鈉與氫氧化鉀質量比1：1.46；

（2）將步驟（1）得到的固態中間產物用水進行洗滌并過濾，得到氫氧化鈉與氫氧化鉀的混合堿溶液和水洗后的中間產物；

（3）將步驟（2）水洗后得到的固體中間產物用硫酸進行溶解，控制體系的pH值為0.1～0.4，然后加鐵粉進行還原，得到鈦液；

（4）將步驟（3）得到的鈦液過濾，濾液進行水解，水解溫度控制在70～120℃，對水解產物過濾得到白色的偏鈦酸和酸性濾液；

（5）將步驟（4）得到的偏鈦酸于500～1200℃進行煅燒，得到銳鈦型或者金紅石型二氧化鈦。

所述的富鈦料中二氧化鈦含量在70wt%～85wt%之間。

所述步驟（1）所述的反應時間為0.5～4小時。

所述步驟（2）的固態中間產物與洗滌用水的固液質量比為1:3～1:100。

所述步驟（2）對固態中間產物水洗后得到的氫氧化鈉與氫氧化鉀的混合堿溶液經過蒸發濃縮后返回步驟（1）用于分解富鈦料。

所述步驟（4）的對濾液進行水解的水解時間為0.5～24小時。

所述步驟（5）對偏鈦酸進行煅燒的時間為0.5～10小時。

所述步驟（4）得到的酸性濾液返回步驟（3）對步驟（2）得到的固體中間產物進行酸解。

本發明的優點在于，可以有效降低熔鹽鈦白技術的能耗和成本，并且沒有引入添加劑。在保證轉化率的同時降低了熔然反應溫度和堿液回收的能耗，效果明顯，操作簡單方便。

附圖說明

圖1為實施例1所得金紅石型二氧化鈦的XRD譜圖；

圖2為實施例2得到的銳鈦型二氧化鈦的XRD譜圖。

具體實施方式

實施例1.

將NaOH和KOH按照質量比1：1.46研磨并混合均勻得到混合堿；

將混合堿與140～200目的富鈦料（TiO2質量分數為78.6%）在攪拌下混合均勻，在400℃下反應0.5小時得固態中間產物，其中，富鈦料與混合堿的質量比為1：1.4，富鈦料分解率為100％；

用水對反應后得到固體中間產物進行洗滌并過濾，得到氫氧化鈉與氫氧化鉀的混合堿溶液和水洗后的中間產物；每次洗滌時的液固質量比為5：1；

在水洗后的中間產物中加入硫酸溶液，調節體系pH值為0.15，50℃下使產物全部溶解，然后加入鐵粉作為還原劑（三價鐵全部被還原為二價鐵），得到鈦液；