高纯二氧化钛的制备方法
【专利摘要】本发明属于化工领域，具体涉及一种高纯二氧化钛的制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：(1)将偏钛酸加水打浆，调整浆液至二氧化钛浓度为300-600g/L；(2)向步骤(1)得到的浆液中加入解聚剂进行分散，再加入碱类溶剂调整pH至7-10；(3)将步骤(2)得到的浆液压榨，用水冲洗，再加水进行打浆，调整浆液至二氧化钛浓度为300-600g/L；(4)向步骤(3)得到的浆液中加入解聚剂进行分散，再加入酸类溶剂调整pH为1.0-2.0；(5)将步骤(4)得到的浆液压榨，用水冲洗后煅烧，冷却并粉碎，即得高纯二氧化钛产品。本发明制备方法工艺简单、易于实现工业化；制备得到的二氧化钛产品纯度高、性能好。
【专利说明】高纯二氧化钛的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工领域，具体涉及一种高纯二氧化钛的制备方法。
【背景技术】
[0002] 二氧化钛（俗称钛白粉），广泛应用于涂料、造纸、塑料等相关领域，近年来，随着 新材料的迅猛发展，作为功能材料的二氧化钛应用越来越广。高纯二氧化钛是制备其他材 料的基础性原材料，例如以高纯二氧化钛为原料，在氨气中还原可得到氮氧化钛黑色颜料， 由于生产过程中未带入对人体有害的杂质，采用该法制备得到的钛黑安全无毒，适用于化 妆品中的黑色颜料，如生产眉笔、睫毛膏等。近年来，军工、电池、钛金属和化妆品等领域对 高纯二氧化钛的需求量越来越大。
[0003] 专利200410019084. X公开了盐酸法生产高纯度纳米二氧化钛工艺：对含钛物质 (二氧化钛含量90%以上，其中包括各种钛矿石）先用矿化物处理再用盐酸溶解，取得氯氧 化钛溶液，经纯化，在常压条件下水解得到纯度较高的偏钛酸，然后经低温焙烧脱水，得到 一种价廉、高纯度纳米二氧化钛。该专利是将矿石进行矿化熔解，过滤后盐酸分解，萃取除 杂质，再进行水解。在进行萃取除杂时，由于离子对萃取剂的选择性，采用一种或者几种萃 取剂很难将矿物中的杂质去除。而且萃取除杂的工艺路线长，原理复杂，夹带杂质含量高， 难于实现。
[0004] 现有技术中，制备二氧化钛还包括钛醇水解法、四氯化钛气相水解法和硫酸法。钛 醇水解法制备得到的二氧化钛纯度高、粒径小、粒度分布窄，但是钛醇盐成本太高，只适用 于实验室生产。四氯化钛气相水解法以四氯化钛为原料，将其在氢氧焰中进行高温水解制 得纳米二氧化钛，产品纯度高、工艺复杂，投资大，并且四氯化钛的运输和储存存在着巨大 的安全隐患，稍有不慎造成的泄露将引起强烈的烟雾效应，也就是烟雾弹的效果，所以工业 化难度很大。硫酸法虽然操作比较简单，但是容易引入杂质，获得产品纯度低。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高纯二氧化钛的制备方法，工艺 简单，生产成本低，易于实现工业化；制备得到的二氧化钛产品纯度高、性能好。
[0006] 本发明所述的高纯二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将偏钛酸加水打衆，调整衆液至二氧化钛浓度为300_600g/L ;
[0008] (2)向步骤（1)得到的浆液中加入解聚剂进行分散，再加入碱类溶剂调整pH至 7-10 ；
[0009] (3)将步骤（2)得到的浆液压榨，用水冲洗，再加水进行打浆，调整浆液至二氧化 钛浓度为300-600g/L ;
[0010] ⑷向步骤⑶得到的浆液中加入解聚剂进行分散，再加入酸类溶剂调整PH为 1. 0-2. 0 ；
[0011] (5)将步骤⑷得到的浆液压榨，用水冲洗后煅烧，冷却并粉碎，即得高纯二氧化 钛产品。
[0012] 其中，
[0013] 压榨为使用板框压榨，压榨后用水进行冲洗。
[0014] 偏钛酸为硫酸法钛白粉生产工艺过程中中间产品硫酸氧钛水解形成的不溶物质； 并且未经盐处理。
[0015] 解聚剂为醇类有机分散剂，解聚剂的加入量为偏钛酸质量的2%。-6%。，步骤（2)与 步骤（4)加入的解聚剂的质量比为0. 9-1. 1 :0. 9-1. 1。加入解聚剂的目的是使得到的浆液 充分分散，避免团聚。采用有机分散剂避免了无机分散剂如六偏磷酸钠等的金属离子引入。
[0016] 醇类有机分散剂为聚乙烯醇、丙二醇、异丙醇、异丙醇胺或聚乙二醇中的一种或几 种；醇类有机分散剂优选为异丙醇、聚乙二醇或异丙醇胺中的一种或几种。其中，步骤（2) 中所用的解聚剂优选为异丙醇或聚乙二醇中的一种或两种；步骤（4)中所用的解聚剂优选 为异丙醇或异丙醇胺中的一种或两种。
[0017] 碱类溶剂为碳酸铵、碳酸氢铵、氨水或硝酸铵中的一种或几种。碱类溶剂优选为碳 酸铵或氨水中的一种或两种。碱类溶剂更优选为氨水。加入碱类溶剂的目的是溶解杂质离 子，使其与钛分尚。
[0018] 酸类溶剂为醋酸、高氯酸、次氯酸或氢氟酸中的一种或几种。酸类溶剂优选为醋酸 或高氯酸中的一种或两种。酸类溶剂更优选为高氯酸。加入酸类溶剂的目的是溶解杂质离 子，使其与钛分离，
[0019] 煅烧温度为800-1000 °C，煅烧时间为30min-60min。
[0020] 粉碎设备采用雷蒙机、滚压磨或者其它研磨设备，优先采用滚压磨一次滚压研磨， 再进行雷蒙机二次粉碎的组合研磨粉碎工艺，得到高纯度二氧化钛产品。制备过程所用的 设备：罐体必须采用聚氨酯衬底，管道采用高分子聚乙烯材料，煅烧和粉碎设备必须采用不 锈钢材质，避免污染和杂质离子的引入。
[0021] 本发明制备方法所用的水优选为去离子水。
[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0023] (1)采用硫酸法钛白粉生产工艺的中间产品偏钛酸作为原料，避免了盐酸法的盐 酸强腐蚀、氯根残留的毒性和采用萃取提纯的工艺繁琐等弊端；避免了其他生产方法的劣 势，采用酸碱双洗除杂工艺，板框压榨水洗净化，高温煅烧，粉碎制得锐钛型和金红石型混 合的高纯二氧化钛粉体。
[0024] (2)本发明整个工艺比较简单，生产过程中污染小，生产成本低，产品的性能好，质 3；稳定可控。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0026] 实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。
[0027] 实施例1
[0028] (1)将偏钛酸500g放入IOOOmL聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液 使二氧化钛的浓度为300g/L，搅拌IOmin ;
[0029] (2)向步骤（1)得到的浆液中加入异丙醇0.5g进行分散，分散5min后加入氨水， 使其pH达到8,继续搅拌30min ;
[0030] (3)将步骤（2)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，物 料放入聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液使二氧化钛的浓度为300g/L，搅 拌 IOmin ;
[0031] (4)向步骤（3)得到的浆液中加入异丙醇胺0. 5g进行分散，分散5min后加入高氯 酸，使其pH为1. 5,继续搅拌30min ;
[0032] (5)将步骤（4)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，将 物料采用电炉在800°C下进行煅烧，煅烧时间为45min。自然冷却，粉碎，即得到高纯度二氧 化钛产品。
[0033] 其中，粉碎为首先使用滚压磨进行研磨，再使用雷蒙机进行粉碎。
[0034] 实施例2
[0035] (1)将偏钛酸500g放入IOOOmL聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液 使二氧化钛的浓度为400g/L，搅拌15min ;
[0036] (2)向步骤（1)得到的浆液中加入异丙醇0. 9g进行分散，分散7min后加入氨水， 使其pH达到9,继续搅拌30min ;
[0037] (3)将步骤（2)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，物 料放入聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液使二氧化钛的浓度为400g/L，搅 拌 15min ;
[0038] (4)向步骤（3)得到的浆液中加入异丙醇胺I. Og进行分散，分散5min后加入高氯 酸，使其pH为1. 0,继续搅拌35min ;
[0039] (5)将步骤（4)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，将 物料采用电炉在900°C下进行煅烧，煅烧时间为45min。自然冷却，粉碎，即得到高纯度二氧 化钛产品。
[0040] 其中，粉碎为首先使用滚压磨进行研磨，再使用雷蒙机进行粉碎。
[0041] 实施例3
[0042] (1)将偏钛酸500g放入IOOOmL聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液 使二氧化钛的浓度为500g/L，搅拌30min ;
[0043] (2)向步骤（1)得到的浆液中加入异丙醇I. 5g进行分散，分散IOmin后加入氨水， 使其pH达到9,继续搅拌50min ;
[0044] (3)将步骤（2)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，物 料放入聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液使二氧化钛的浓度为400g/L，搅 拌 IOmin ;
[0045] (4)向步骤（3)得到的浆液中加入异丙醇胺I. 5g进行分散，分散5min后加入高氯 酸，使其pH为2. 0,继续搅拌30min ;
[0046] (5)将步骤（4)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，将 物料采用电炉在800°C下进行煅烧，煅烧时间为50min。自然冷却，粉碎，即得到高纯度二氧 化钛产品。
[0047] 其中，粉碎为首先使用滚压磨进行研磨，再使用雷蒙机进行粉碎。
[0048] 实施例4
[0049] (1)将偏钛酸500g放入IOOOmL聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液 使二氧化钛的浓度为600g/L，搅拌30min ;
[0050] (2)向步骤⑴得到的浆液中加入聚乙烯醇LOg进行分散，分散15min后加入碳 酸氢铵，使其pH达到10,继续搅拌30min ;
[0051] (3)将步骤（2)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，物 料放入聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液使二氧化钛的浓度为300g/L，搅 拌 IOmin ;
[0052] (4)向步骤（3)得到的浆液中加入丙二醇LOg进行分散，分散5min后加入次氯 酸，使其pH为1. 5,继续搅拌30min ;
[0053] (5)将步骤（4)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，将 物料采用电炉在850°C下进行煅烧，煅烧时间为45min。自然冷却，粉碎，即得到高纯度二氧 化钛产品。
[0054] 其中，粉碎为首先使用滚压磨进行研磨，再使用雷蒙机进行粉碎。
[0055] 实施例5
[0056] (1)将偏钛酸500g放入IOOOmL聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液 使二氧化钛的浓度为300g/L，搅拌30min ;
[0057] (2)向步骤（1)得到的浆液中加入聚乙二醇0. 5g和异丙醇I. Og进行分散，分散 15min后加入碳酸按和氨水，使其pH达到7,继续搅拌45min ;
[0058] (3)将步骤（2)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，物 料放入聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液使二氧化钛的浓度为500g/L，搅 拌 IOmin ;
[0059] (4)向步骤（3)得到的浆液中加入异丙醇0.5g和异丙醇胺LOg进行分散，分散 5min后加入醋酸和高氯酸，使其pH为0. 5,继续搅拌45min ;
[0060] (5)将步骤（4)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，将 物料采用电炉在1000°c下进行煅烧，煅烧时间为30min。自然冷却，粉碎，即得到高纯度二 氧化钛产品。
[0061 ] 其中，粉碎为首先使用滚压磨进行研磨，再使用雷蒙机进行粉碎。
[0062] 实施例6
[0063] (1)将偏钛酸500g放入IOOOmL聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液 使二氧化钛的浓度为600g/L，搅拌20min ;
[0064] (2)向步骤（1)得到的浆液中加入聚乙二醇I. 5g进行分散，分散20min后加入碳 酸铵，使其pH达到10,继续搅拌50min ;
[0065] (3)将步骤（2)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，物 料放入聚氨酯罐体中，开启搅拌，加入去离子水，调整浆液使二氧化钛的浓度为400g/L，搅 拌 IOmin ;
[0066] (4)向步骤（3)得到的浆液中加入聚乙烯醇1.5g进行分散，分散5min后加入醋 酸，使其pH为1. 5,继续搅拌45min ;
[0067] (5)将步骤（4)得到的浆液进入板框压榨，采用去离子水洗涤20min后，卸板框，将 物料采用电炉在900°C下进行煅烧，煅烧时间为45min。自然冷却，粉碎，即得到高纯度二氧 化钛产品。
[0068] 其中，粉碎为首先使用滚压磨进行研磨，再使用雷蒙机进行粉碎。
[0069] 对实施例1-6制备得到的高纯度二氧化钛产品进行质量分析，分析结果见表1。
[0070] 表1实施例1-6制备得到的高纯度二氧化钛的质量分析结果
[0071]
【权利要求】
1. 一种高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： (1)将偏钛酸加水打浆，调整浆液至二氧化钛浓度为300-600g/L ; ⑵向步骤⑴得到的浆液中加入解聚剂进行分散，再加入碱类溶剂调整pH至7-10; (3) 将步骤（2)得到的浆液压榨，用水冲洗，再加水进行打浆，调整浆液至二氧化钛浓 度为 300-600g/L ; (4) 向步骤（3)得到的浆液中加入解聚剂进行分散，再加入酸类溶剂调整pH为 1. 0-2. 0 ； (5) 将步骤（4)得到的浆液压榨，用水冲洗后煅烧，冷却并粉碎，即得高纯二氧化钛产 品。
2. 根据权利要求1所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：偏钛酸为硫酸法钛 白粉生产工艺过程中中间产品硫酸氧钛水解形成的不溶物质。
3. 根据权利要求1所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：解聚剂为醇类有机 分散剂，解聚剂的加入量为偏钛酸质量的2%。_6%。，步骤（2)与步骤（4)加入的解聚剂的质 量比为 〇? 9-1. 1 :0? 9-1. 1。
4. 根据权利要求3所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：醇类有机分散剂为 聚乙烯醇、丙二醇、异丙醇、异丙醇胺或聚乙二醇中的一种或几种。
5. 根据权利要求4所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：醇类有机分散剂为 异丙醇、聚乙二醇或异丙醇胺中的一种或几种。
6. 根据权利要求1所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：碱类溶剂为碳酸铵、 碳酸氢铵、氨水或硝酸铵中的一种或几种。
7. 根据权利要求6所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：碱类溶剂为碳酸铵 或氨水中的一种或两种。
8. 根据权利要求1所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：酸类溶剂为醋酸、高 氯酸、次氯酸或氢氟酸中的一种或几种。
9. 根据权利要求8所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：酸类溶剂为醋酸或 高氯酸中的一种或两种。
10. 根据权利要求1所述的高纯二氧化钛的制备方法，其特征在于：煅烧温度为 800-1000。。。
【文档编号】C01G23/047GK104477981SQ201410763630
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】李化全, 孙鹏 申请人:山东东佳集团股份有限公司