一种硫酸法钛白粉生产用混晶型双效晶种的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种硫酸法钛白粉生产用混晶型双效晶种的制备方法，该方法包括以下步骤：碱溶，洗涤，酸溶，冷却等步骤。碱溶反应是以3:1～5:1的碱钛比进行碱溶；酸溶反应是加入0.5～1.0倍的盐酸，在85～95℃溶解10～60min，极冷至50℃以下，得到纳米级、混晶型的双效晶种，本发明制备的晶种只需在水解时加入，煅烧无需添加煅烧晶种，节省了煅烧晶种的制备工序，实现水解煅烧晶种制备一次完成，避免了水解晶种和煅烧晶种分别制备的繁琐工艺，并节约成本，提高产品质量。
【专利说明】
-种硫酸法铁白粉生产用混晶型双效晶种的制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种硫酸法铁白粉生产用混晶型双效晶种制备方法，尤其设及一种纳 米级混晶型双效晶种制备方法。
【背景技术】
[0002] 硫酸法铁白粉生产过程中，设及到两类晶种，水解晶种和般烧晶种，因其性质特征 的差异发挥不同的作用，因而其制备工艺也相差甚多。
[0003] -般水解晶种主要作用是作为硫酸(氧)铁水解为偏铁酸的晶核，促使快速水解， 提高水解产率，并提高颜料性能，因此晶种粒子小、晶化度低。其形状文献中介绍有两种，一 种为针状，长度为10~20nm，宽度为5~lOnm，一种为球形，平均粒径为2~8nm;般烧晶种主 作用是诱使偏铁酸转化为金红石，降低般烧溫度，提高颜料性能，其粒径大，晶化度高，其形 状为柳叶状，平均粒径为40~lOOnm。
[0004] 外加水解晶种工艺有两类:一类使用较广泛的，直接利用铁白粉生产中间产物浓 铁液或清铁液（或称硫酸氧铁）制备碱中和晶种（或氨中和），如专利CN1 8340 19A， CN85103475A，运类晶种为锐铁型，晶体外观为透明淡绿色的纳米胶体，不具有般烧活性，般 烧需另外添加般烧晶种。另一类是采用外购的四氯化铁为原料的晶种，也是国际上目前最 新的外加晶种工艺，运类晶种可W制备为金红石型和混晶型纳米两种，如专利 CN101698505A公布的为金红石型水解晶种，GB2291052公布的为混晶型纳米水解晶种，两类 晶种具有高的水解活性，也具有一定般烧活性，但存在是危化品，在运输、胆存、使用中危险 大，且需外购，价格昂贵，且容易受到市场供求的波动影响，限制其在国内广泛应用。
[0005] 般烧晶种工艺基本相同，采用铁白粉生产的中间体偏铁酸为原料，进行碱溶、洗 涂、（中和、洗涂）、酸溶、冷却等主要步骤，得到的是80~100皿的98%金红石型晶体，运类晶 种不能用于水解。
[0006] 双效晶种工艺有文献报道，国内专利CN102390865A采用铁白粉生产的中间体偏铁 酸为原料，通过硫酸酸溶，碳酸钢沉淀，两次洗涂，酸溶，冷却，得到纳米级溶胶状的双效晶 种，水解添加2%晶种，般烧不再添加般烧晶种，得到质量优异的金红石铁白粉，该工艺晶种 质量活性高，但存在消耗4~5倍硫酸和大量碳酸钢，无法回收，成本偏高，晶种制备流程偏 长、质量不稳定的问题，而没有工业化推广。
[0007] 也有国内专利CN1415548A介绍了一种Sn化巧i〇2双效晶种，晶种中含有Sn化，因成 本和技术问题，无法投入实际应用。专利CN101565201A报道过，采用般烧晶种工艺得到的金 红石含量为90~98%悬浮液晶种，称之为双效晶种，但并未具体的水解和般烧活性实验数 据说明，只给出了该晶种的金红石含量分析结果，是否为真正的双效晶种，有待考证。
【发明内容】
[000引本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种硫酸法铁白粉生产用混 晶型双效晶种的制备方法。
[0009] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0010] -种硫酸法铁白粉生产用混晶型双效晶种的制备方法，包括W下几个步骤：
[0011] A、碱溶:将经过漂白预处理的偏铁酸打浆，加入固体碱，升溫至沸腾，保沸2.5~ 池，冷却<50°(：;
[0012] B、洗涂:将冷却至50°CW下的碱溶料浆进行过滤，常溫脱盐水洗涂至滤液洗水中 碱含量《2g/L;
[0013] C、酸溶:将洗涂合格的碱溶饼打浆，加入盐酸酸溶，控制盐酸添加量为偏铁酸质量 的0.5~1.0倍，酸溶溫度85~~95°C，时间10~60min，得到晶种；
[0014] D、冷却：向酸溶结束后的晶种中快速加入等体积的冷水，急冷至50°CW下。
[0015] 所述步骤A中，偏铁酸打浆浓度控制在10% W上，固体碱与偏铁酸的质量比为:3:1 ~5:1。所述的固体碱选自氨氧化钢、氨氧化钟、碳酸钢、碳酸钟中的任意一种。
[0016] 碱与偏铁酸的浓度及质量比，决定了碱溶时沸腾溫度，也决定了偏铁酸解聚效果， 最终将决定晶种的质量。因为碱与偏铁酸浓度和质量比偏低，碱溶时沸点低，偏铁酸解聚不 彻底，碱与偏铁酸浓度和质量比偏高，导致碱溶液粘度大，流动性差，受热不均匀，也将影响 碱溶效果。一般般烧晶种工艺中碱铁比为1.2~2.5之间，碱为40% W上的液体碱，碱与偏铁 酸进行预热后，将偏铁酸直接加入到热的碱中，需要蒸汽对偏铁酸和碱液预热，碱溶沸腾溫 度在110°CW下，发生两种反应，得到两种铁酸盐，Ti〇2+2化OH=Na2Ti〇3+出0和Ti化+4化0H= Na4Ti〇4+2H2〇，得到的是偏铁酸钢和正铁酸钢，水解存在两种酸，偏铁酸和正铁酸，与酸溶后 体系为悬浮液相吻合。本发明采用3~5倍的碱与偏铁酸反应，Ti〇2+4化0H =化4Ti〇4+2此0， 碱溶沸腾溫度120 °C W上，保证得到的铁酸盐全部为正铁酸钢，水解后全部为正铁酸。
[0017] 步骤B中所述洗涂，碱溶悬浮液进行过滤洗涂时，前段滤液可回收，用于碱溶偏铁 酸打浆，减少碱的消耗，洗涂时采用室溫脱盐水洗涂至滤液中碱含量《2g/L，主要是控制滤 饼中碱含量，减少酸溶时消耗盐酸，采用常溫脱盐水洗涂，改变传统般烧晶种工艺热水洗 涂，一是节约蒸汽热量，二是防止铁酸盐高溫水解为偏铁酸，影响晶种质量。
[0018] 所述步骤C中酸溶:所述的碱溶饼打浆在50~200g/L，盐酸加量为偏铁酸质量的 0.5~1.0倍，溫度控制在85~95°C，时间10~60min。
[0019] 所述步骤D中，酸溶后加冷水急冷至50°C，改变晶种的溫度和酸度，防止晶种继续 熟化长大。
[0020] 本发明的优点和有益效果在于：
[0021] 1.本发明改变了传统的晶种单独分开制备工序，节省了制备工艺，一次完成水解 和般烧晶种的制备，避免了外购晶种生产原料的麻烦，降低了生产的对市场依赖性，不受市 场波动影响；
[0022] 2.本发明通过合理的控制工艺中的条件，制备的晶种为纳米级双效晶种，无论水 解还是般烧都具有很高的活性，晶种加量2% W下，代替了原碱中和水解晶种和4~5%的般 烧晶种，水解率高达96% W上，般烧溫度低，低于碱中和自生晶种般烧溫度30°CW上，得到 白度、亮度更好的产品，表现出明显优势；
[0023] 3.本发明的生产工艺在现有般烧晶种制备工艺基础进行改善，借用般烧晶种制备 设备，新增设备投资少，节约蒸汽和天然气，节约了生产成本。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。W下实施例仅用于更 加清楚地说明本发明的技术方案，而不能W此来限制本发明的保护范围。
[0025] 实施例1
[00%]将偏铁酸漂白至Fe《50ppm，打浆，打浆浓度为10%，加入到四口烧瓶，按照5:1的 质量比加入纯度94% W上的氨氧化钢，升溫至沸腾，保沸化，冷却至50°CW下，过滤，用室溫 脱盐水洗涂至滤液中碱含量滤饼打浆为浓度在50g/L，加入0.5倍HC1，升溫到85°C， 保溫60min，加同体积常溫脱盐水快速冷却至50°CW下，即得到纳米级晶种。
[0027]实施例2
[00%]将偏铁酸漂白至Fe《50ppm，打浆，打浆浓度为12%，加入到四口烧瓶，按照4:1的 质量比加入纯度94% W上的氨氧化钟，升溫至沸腾，保沸化，冷却至50°CW下，过滤，用室溫 脱盐水洗涂至滤液中碱含量《2g/M滤饼打浆为浓度在lOOg/L，加入0.8倍HC1，升溫到90 °C，保溫30min，加同体积常溫脱盐水快速冷却至50°CW下，即得到纳米级晶种。
[0029] 实施例3
[0030] 将偏铁酸漂白至Fe《50ppm，打浆，打浆浓度为23%，加入到四口烧瓶，按照3:1的 质量比加入纯度94% W上的碳酸钢，升溫至沸腾，保沸化，冷却至50°CW下，过滤，用室溫脱 盐水洗涂至滤液中碱含量滤饼打浆为浓度在200g/L，加入1.0倍HC1，升溫到95°C， 保溫lOmin，加同体积常溫脱盐水快速冷却至50°CW下，即得到纳米级晶种。 「00311
[0032] ~从上表的分析结果可见，得到的晶种为混晶型的纳米晶体，比表面积在175mVgW 上，粒径在5nmW下。
[0033] 对比例
[0034] 采用碱中和铁液的方法制备晶种，得到纳米级淡绿色溶胶状晶种。
[0035] 晶种活性评价试验：
[0036] 实施例双效晶种采用200g/L的浓铁液，预热到96°C，按照质量比2%的量加入前述 方法制备的晶种，水解化，得到偏铁酸，进行漂白、盐处理，般烧，害下物颜料性能分析。
[0037] 对比例外加晶种水解实验，水解晶种加量2%，般烧晶种加量5% (常规方法制备 的，98 %金红石型，粒径80~10化m)，漂白后，采用与实施例相同的盐处理配方，般烧，害下 物颜料性能分析。具体的晶种活性评价结果见下表：
[00：38]_
[0039]注:晶种组成通过中和沉淀晶种后，洗涂Cr后，100°C烘干，XRD分析。
【主权项】
1. 一种硫酸法钛白粉生产用混晶型双效晶种的制备方法，其特征在于:包括以下几个 步骤： A、 碱溶:将经过漂白预处理的偏钛酸打浆，加入固体碱，升温至沸腾，保沸2.5~3h，冷 却 <50°C; B、 洗涤:将冷却至50 °C以下的碱溶料浆进行过滤，常温脱盐水洗涤至滤液洗水中碱含 量彡2g/L; C、 酸溶：将洗涤合格的碱溶饼打浆，加入盐酸酸溶，控制盐酸添加量为偏钛酸质量的 0.5~1.0倍，酸溶温度85~~95°C，时间10~60min，得到晶种； D、 冷却：向酸溶结束后的晶种中快速加入等体积的冷水，急冷至50°C以下。2. 根据权利要求1所述的一种硫酸法钛白粉生产用混晶型双效晶种的制备方法，其特 征在于:步骤A中偏钛酸打浆浓度控制在10%以上，固体碱与偏钛酸的质量比为:3:1~5:1。3. 根据权利要求1所述的一种硫酸法钛白粉生产用混晶型双效晶种的制备方法，其特 征在于:步骤A中所述的固体碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的任意一种。4. 根据权利要求1所述的一种硫酸法钛白粉生产用混晶型双效晶种的制备方法，其特 征在于:步骤C中所述的碱溶饼打浆在50~200g/L。
【文档编号】C01G23/053GK106082319SQ201610425082
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】林发蓉, 周晓葵, 姚恒平, 朱全芳, 周春勇, 熊怀忠, 沈亮
【申请人】四川龙蟒钛业股份有限公司