二氧化钛生产，以及对其粒度进行控制的方法
【技术领域】
[0001]本发明揭示和要求保护的发明过程、工艺、方法、产品、结果和/或概念(下文统称为“本发明揭示和要求保护的发明概念”)一般地涉及用于生产二氧化钛的方法和系统。更具体地，本发明揭示和要求保护的发明概念涉及在生产此类二氧化钛过程中，对粒度进行控制的方法。
【背景技术】
[0002]氯化钾(KCl)常用作用于生产二氧化钛的氯基工艺中的试剂，从而对二氧化钛粒度进行控制。该试剂可作为成核剂或者作为不团聚剂，或者同时作为成核剂和不团聚剂。以二氧化钛的重量计，1-1OOOppm的KCl量被认为可用于获得具有所需的可乳性和堆积密度的颜料粒度。虽然KCl通常用于降低二氧化钛粒度，但是已经发现，随着KCl添加量的增加，KCl的增量效益倾向于下降。可以使用氯化铯(CsCl)代替KCl作为该试剂，从而在比使用KCl更宽范围的工艺条件下，保持粒度下降作用。但是，CsCl比KCl贵超过20倍，使得在许多情况下，使用CsCl来控制二氧化钛粒度在成本上是不容许的。
[0003]因此，仍然存在一种对使用氯基工艺生产的二氧化钛的粒度进行控制的改进的方法和系统，其在各种工艺条件下是有效的，并且也是成本有效的。
【发明内容】
[0004]根据本发明揭示和要求保护的发明概念的一个实施方式，提供了用于生产二氧化钛颗粒的方法，该方法包括:
[0005]a)将四氯化钛、氧和试剂引入到氧化器，其中，所述试剂包括超细二氧化钛颗粒；以及其中，所述超细二氧化钛颗粒可以是选自:锐钛矿、金红石、无定形及其组合的形式；以及
[0006]b)在存在所述试剂的情况下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化钛发生氧化，以形成氧化器流出物，所述氧化器流出物包含具有二氧化钛颗粒的二氧化钛产物。任选地，还可将Ia组金属化合物引入到氧化器中。
[0007]根据本发明揭示和要求保护的发明概念的一个实施方式，提供了用于控制二氧化钛颗粒的粒度的方法，该方法包括:
[0008]a)将四氯化钛和氧引入到氧化器；
[0009]b)以受控的方式将包含超细二氧化钛颗粒的试剂引入到氧化器，其中，所述超细二氧化钛颗粒可以是选自:锐钛矿、金红石、无定形及其组合的形式；以及
[0010]c)在存在所述试剂的情况下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化钛发生氧化，以形成氧化器流出物，所述氧化器流出物包含具有二氧化钛颗粒的二氧化钛产物，以及其中，将所述试剂引入到氧化器是受控制的，从而使得对于目标二氧化钛生产率，降低了制造成本，和/或所述二氧化钛产物相比于第二二氧化钛产物具有较低的中值二氧化钛粒度和/或较窄的粒度分布，所述第二二氧化钛产物通过与生产所述二氧化钛产物相同的方法生产，但是将所述试剂引入到氧化器不是受控制的。
[0011]根据本发明揭示和要求保护的发明概念的一个实施方式，提供了用于生产二氧化钛颗粒的方法，该方法包括:
[0012]a)将氧和第一四氯化钛进料引入到氧化器的第一阶段，所述第一四氯化钛进料包含四氯化钛，所述氧化器具有至少两个阶段；
[0013]b)在第一阶段中，用至少部分的氧使得至少部分的第一四氯化钛进料发生氧化，以形成第一阶段流出物；
[0014]c)将第一阶段流出物引入到氧化器的第二阶段；
[0015]d)将包含四氯化钛的第二四氯化钛进料引入到第二阶段；
[0016]e)在第二阶段中，用来自第一阶段流出物的至少部分的氧使得至少部分的第二四氯化钛进料发生氧化，以形成包含二氧化钛产物的第二阶段流出物，其中，所述二氧化钛产物包含二氧化钛颗粒；其中，将包含超细二氧化钛颗粒的试剂引入到氧化器的至少一个阶段；以及
[0017]f)从第二阶段流出物分离至少部分的二氧化钛产物。
【附图说明】
[0018]图1是根据本发明揭示和要求保护的发明概念，用于生产二氧化钛产品的氧化器工艺/系统的示意图。
[0019]图2是根据本发明揭示和要求保护的发明概念，用于生产二氧化钛产品的具有至少两个阶段的氧化器工艺/系统的示意图。
[0020]图3是在氧化器中生产的二氧化钛产品相对于(涉及实施例的)氧化器的超细T12添加率的标准化粒度图。
【具体实施方式】
[0021]可通过称作“氯基工艺”的方法来生产二氧化钛。在氯基工艺中，在氧化器中使得卤化钛(如四氯化钛)氧化，以形成二氧化钛颗粒。参见图1且根据本发明揭示和要求保护的发明概念的实施方式，通过如下方法生产二氧化钛颗粒，所述方法包括以下步骤，由以下步骤构成，或者主要由以下步骤构成:
[0022]a)分别通过线路102、104和106，将四氯化钛、氧和试剂引入到氧化器100(其可包括单阶段或多阶段)，其中，所述试剂包括超细二氧化钛颗粒；以及其中，所述超细二氧化钛颗粒是选自:锐钛矿、金红石、无定形及其组合的形式；以及
[0023]b)在存在所述试剂的情况下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化钛发生氧化，以形成氧化器流出物108，所述氧化器流出物108包含具有二氧化钛颗粒的二氧化钛产物。可以通过线路110从氧化器流出物108分离至少部分的二氧化钛产物，并且所述氧化器100的运行温度可以约为900-1600°C，或者运行温度范围可以约为1200-1600°C。
[0024]根据本发明揭示和要求保护的发明概念的实施方式，本文所揭示的所述试剂可以作为成核试剂或者作为不团聚剂，或者同时作为成核剂和不团聚剂。所述试剂不限于同时提供成核作用和不团聚作用，并且也不限于仅提供成核作用或不团聚作用。应理解的是，根据本发明揭示和要求保护的发明概念的实施方式，可以使用多种试剂，每种此类试剂可提供成核作用或不团聚作用，或者同时提供成核作用和不团聚作用，以及一种此类试剂可提供成核作用而另一种试剂提供不团聚作用。
[0025]所述试剂的超细二氧化钛颗粒可以是选自下组的形式:溶胶、固体、悬浮固体，及其组合。超细二氧化钛颗粒可以作为离散颗粒或者作为团聚体存在，如下文进一步所述。可以作为蒸汽进料或液体进料将四氯化钛引入到氧化器100。可以在将四氯化钛引入到氧化器100之前，使得至少部分的超细二氧化钛颗粒与四氯化钛结合，和/或在将氧引入到氧化器100之前，使得至少部分的超细二氧化钛颗粒与氧结合。
[0026]可以在将四氯化钛引入到氧化器100的上游，将至少部分的超细二氧化钛颗粒引入到氧化器100，和/或在将四氯化钛引入到氧化器100的下游，将至少部分的超细二氧化钛颗粒引入到氧化器100。引入到氧化器100的超细二氧化钛颗粒的量可以约为50-100ppmw,或者约为60_90ppmw，或者约为65_80ppmw，以步骤b)中生产的二氧化钛颗粒的总重计。根据一个实施方式，至少一部分的超细二氧化钛颗粒可以是团聚的超细二氧化钛颗粒的形式，该团聚的超细二氧化钛颗粒的中值尺寸可以约为2-150nm，或者约为5-80nm，或者约为30_60nm。根据一个实施方式，至少一部分的超细二氧化钛颗粒是离散的超细二氧化钛颗粒的形式，该离散的超细二氧化钛颗粒的中值离散粒度可以约为l_60nm，或者约为l-10nm。所述超细二氧化钛颗粒可以由氯基工艺或者硫基二氧化钛生产工艺生产。
[0027]参见图2，氧化器可以至少包括第一阶段200和第二阶段202。可以分别通过线路204、206和208，将至少部分的四氯化钛、至少部分的氧以及至少部分的试剂引入到第一阶段200。此外，可以通过线路204和210将至少部分的四氯化钛引入到第二阶段202。第一阶段200的操作温度范围可以约为900-1600°C，第二阶段202的操作温度范围可以与第一阶段200的温度相同，比它低或者比它高，和/或第二阶段202的操作温度范围可以约为900-1600°C。氧化器还可包括第三阶段或额外阶段，可以将至少部分的四氯化钛引入到第二阶段202和/或第三阶段和/或任意后续阶段。
[0028]可以在将四氯化钛引入到第一阶段200的上游，将至少部分的超细二氧化钛颗粒引入到第一阶段200，和/或在将四氯化钛引入到第一阶段200的下游，引入至少部分