[發明專利]三價鈦試劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710014811.0
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106745213A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 代堂軍;姚恒平;朱全芳;孫潤發;侯丹;彭方沙;程騫;陳波
• 申請（專利權）人: 四川龍蟒鈦業股份有限公司
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00
• 代理公司: 成都泰合道知識產權代理有限公司51231
• 代理人: 孫恩源

技術領域

本發明涉及一種鈦白粉生產工藝，尤其是一種硫酸法鈦白粉生產工藝。

背景技術

二氧化鈦是一種重要的無機化工原料，無毒、對健康無害，是最重要的白色顏料，占全部白色顏料使用量的80%，廣泛應用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品、食品等行業。我國目前鈦白粉生產總量已達180萬噸，鈦白粉生產工藝主要有硫酸法和氯化法兩種，我國生產工藝以硫酸法為主。其典型生產工藝流程可概括如下：

（1）用鈦精礦或酸溶性鈦渣與硫酸進行酸解反應，得到硫酸氧鈦溶液；

（2）水解硫酸氧鈦溶液得到粗偏鈦酸漿料；

（3）對粗偏鈦酸漿料進行水洗、鹽處理，得預處理偏鈦酸；

（4）預處理偏鈦酸送入轉窯煅燒產出TiO₂產品。

其中，對粗偏鈦酸漿料進行水洗的工藝具體為：

（1）一次水洗：對粗偏鈦酸漿料進行固液分離，得到一次濾餅；對一次濾餅進行水洗以去除其中鐵離子，得到一洗偏鈦酸餅；一洗偏鈦酸餅加水打漿，得到一洗偏鈦酸漿料；

（2）漂白還原：往一洗偏鈦酸漿料中加入漂白劑和還原劑進行漂白，并加入煅燒晶種，得到漂白漿料；

（3）二次水洗：對漂白漿料進行固液分離，得到二次濾餅；對二次濾餅進行水洗以進一步去除其中鐵離子，得到二洗偏鈦酸餅；二洗偏鈦酸餅加水打漿，得到二洗偏鈦酸漿料。

在硫酸法鈦白粉生產過程中，一次水洗后的偏鈦酸中的鐵雜質隨著水洗時間的延長、酸度降低，逐漸被氧化，以固體高鐵的形式存在，通過水洗已經無法進行去除，折算成Fe/TiO₂的比例在500～1000 ppm左右。偏鈦酸中的痕量鐵經過高溫煅燒后，生成紅色的三氧化二鐵，混入金紅石晶格，引起晶格變形，產生晶格缺陷，形成發色活性點，使得產品白度和消色力下降，影響到鈦白粉的光學性質，使產品金紅石鈦白粉呈現黃色。因此生產金紅石鈦白粉時，必須對一次水洗偏鈦酸進行漂白還原后，再通過二次水洗去除夾雜在偏鈦酸中的雜質鐵。目前通用的方法是采用硫酸進行漂白，然后采用三價鈦試劑進行還原，二次水洗后可使Fe/TiO₂降低至0～30ppm，得到成品鈦白粉的白度顯著的提高。

用于還原的三價鈦試劑通常為三價鈦溶液，其生產方法為：采用經一次水洗后偏鈦酸制備，在三價鈦制備罐內加入一洗偏鈦酸、硫酸，加熱酸溶后用鋁粉還原，保溫、冷卻后存放待用，然后使用鋁粉將四價鈦還原成三價鈦。該過程中偏鈦酸的溶解需要約140～150℃的溫度，噸三價鈦（以TiO₂計）的硫酸消耗約4～6噸。該制備工藝存在主要問題是：1、高酸度，高溫度的反應條件使得設備腐蝕及故障嚴重，設備維護困難，維護費用高；2、由于三價鈦使用后直接進入污水中和，因此造成鈦的損失及收率的降低；3、三價鈦制備過程中消耗大量的硫酸，且使用終端必須進行中和，因此生產成本極高；4、偏鈦酸溶解需要極高溫度，生產過程中完全采用蒸汽加熱，能耗極高。

硫酸法金紅石型鈦白粉生產過程中通常需加入煅燒晶種改善煅燒質量，提高金紅石粗品的顏料性能，煅燒晶種通常在漂白還原步驟中與漂白劑和還原劑一同加入系統中。典型的煅燒晶種制備工藝可概括如下：

（1）堿溶，偏鈦酸與氫氧化鈉混合發生堿溶，得到堿溶漿料；

（2）水洗，洗滌堿溶漿料，得到水洗餅和堿溶洗滌液；

（3）中和，中和水洗餅得正鈦酸；

（4）酸溶，正鈦酸與鹽酸混合發生酸溶，稀釋后得到煅燒晶種漿料；

為了降低三價鈦試劑的生產成本，公開號為CN102616836A的專利文件公開了一種三價鈦溶液的制備方法。其是將上述煅燒晶種制備過程中產生的副產物堿溶洗滌液濃縮成稠漿后，與硫酸混合加熱，最后再加入還原劑，從而制得三價鈦溶液。該方法實現了副產物堿溶洗滌液的回收利用，但是該方法制備三價鈦溶液的原料實際上還是偏鈦酸，仍然需要加入大量硫酸在高溫下使偏鈦酸酸溶，成本較高。

公開號為CN103708538A的專利文件提出了進一步的解決方案，該方法將硫酸與鈦液（硫酸氧鈦、硫酸、硫酸鈦的混合溶液）混合加熱后再加入還原劑，制得三價鈦溶液。該方法無需在高溫環境下進行，克服了上述方法的缺陷；但該方法仍然需要加入大量硫酸用于調節鈦液的酸鈦比，生產成本仍然較高。

發明內容

為解決現有技術中三價鈦試劑的制備存在的以上問題，本發明提供了一種三價鈦試劑的制備方法。

本發明所采用的技術方案是：三價鈦試劑的制備方法，包括以下步驟：