专利名称：二氧化钛提纯方法
技术领域：
本发明是关于硫酸法生产钛白粉的中间产物水合二氧化钛的提纯方法。
硫酸法生产钛白粉仍是目前钛白粉工业中普遍采用的方法。由于硫酸法只能采用低品位的钛铁矿作原料，其中间产物水合二氧化钛(TiO2·xH2O·YSO3)杂质很多，为了得到高纯度的钛白粉，使得硫酸法生产钛白粉工艺十分复杂，而水合二氧化钛的重新溶解是提纯的前提，此溶解过程是水解的逆反应，很难进行，即使溶解了，也很难达到颜料用钛液的技术要求，所以，至今未有人对水合二氧化钛进行提纯。
本发明的目的在于以新发明的富钛料的溶解方法为基础，设计一整套水合二氧化钛的提纯方法，从而使硫酸法生产钛白粉工艺中省掉了冷却除铁和钛液溶缩两道工序，以节省投资、节约能源。
水合二氧化钛的提纯方法按以下步骤进行a、将水合二氧化钛在300～500℃下烘干除水，再将它粉碎到60～100目;
b、按料酸比，TiO2∶H2SO4＝1∶1.9～1∶2.7向酸解罐中加入浓硫酸，搅拌下加入粉状水合二氧化钛，同时加入占溶质重量0.3～3%的氟化物作催化剂，再加水调节硫酸浓度到82～90%，反应开始进行;
c、等反应物由稀变稠到固状为止，进行熟化与冷却(与硫酸法完全相同);
d、在搅拌下加入占溶质总重3～4倍的水或水和水解后的废硫酸进行浸出;
e、在60～65℃搅拌情况下加入三价钛盐溶液，进行还原，使新钛液中CTi3+＝0.0221CTiO2为止;
f、在室温搅拌下加入水溶碳酸盐中和剂调节新钛液F值(有效酸与TiO2含量之比)到1.7～2.1;
g、按常规硫酸法加入晶种、水解、过滤洗涤、漂白及漂后洗涤。
由于最终产品钛白粉有A型(锐钛型)和R型(金红石型)之区分，根据最终产品的要求，在提纯工艺上稍有不同，例如在浸出工艺中，如果只经过一次提纯要制取金红石型颜料级二氧化钛，在酸解浸出时还需另加入5～10%浓度为31～37%的浓盐酸和0.1～1%氟化物作催化剂。
在调节F值时，颜料级A型F＝1.8～2.0，R型＝1.9～2.1，加入中和剂用量以以下公式决定Q＝(M-W·f)r式中M-有效酸量(即游离酸与TiO2结合的酸量之和)W-TiO2含量(浓度)f＝F-1r-1克分子重量的酸与中和剂重量之比。
催化剂选用HF、NaF、CaF2、Na2TiF6中任一种均可。
在现有硫酸法生产钛白粉工艺中，如果采用本发明的二氧化钛提纯工艺，可以提高生产能力2倍左右，大幅度减少废副产物，节酸30%以上，更重要的是把产品的纯度和白度提高到理想程度，而且可节能10～30%，节省投资20～30%。
实施例1将含TiO21.14吨的水合二氧化钛2.48吨(含水和酸54%，TiO2含量46%)在300℃下烘干，粉碎到60目(实际水合二氧化为1.2吨，含TiO295%)按料酸比1∶1.9，将2.64吨98%的硫酸加入酸解罐中，再加入0.3～3%的催化剂(Na2TiF6以HF量计)在压缩空气搅拌下加入粉料，同时稍加热70℃，其次加入一定量的水或水和水解废酸使硫酸的深度为82%，引发反应。最高反应温度可达到160～200℃，经40分钟开始变稠固化，接着成熟、冷却(同硫酸法)，若不再提纯而且要制备金红石型颜料用二氧化钛，还要在浸出时加5%的浓度为31%盐酸和0.3%的催化剂，同时加入适量的水使钛液浓度为210g，在压缩空气搅拌下将固状物中钛盐浸出。因新钛液含铁很低，可用由残铁制取的三价钛盐溶液还原，使净化后钛液中 Ti3+＝0.0221 TiO2。接着沉降、过滤、水解、洗涤、漂白与漂白后洗涤制得新的提纯过的水合二氧化钛为止。
实施例2将含TiO21.14吨的水合二氧化钛2.48吨(含水和酸54%，TiO2含量46%)在300℃下烘干，粉碎到60目(实际水合二氧化为1.2吨，含TiO295%)按料酸比1∶2.5，将2.91吨98%的硫酸加入酸解罐中，再加入1～3%的催化剂(Na2TiF6以HF量计)在压缩空气搅拌下加入粉料，同时稍加热80℃，其次加入一定量的水或水和水解废酸使硫酸的深度为85%，引发反应。最高反应温度可达到160～200℃，经40分钟开始变稠固化，接着成熟、冷却(同硫酸法)，若不再提纯而且要制备金红石型颜料用二氧化钛，还要在浸出时加8%的浓度为31%盐酸和0.5%的催化剂，同时加入适量的水使钛液浓度为190g，在压缩空气搅拌下将固状物中钛盐浸出。因新钛液含铁很低，可用由残铁制取的三价钛盐溶液还原，使净化后钛液中 Ti3+＝0.0221 TiO2。接着沉降、过滤、水解、洗涤、漂白与漂白后洗涤制得新的提纯过的水合二氧化钛为止。
实施例3将含TiO21.14吨的水合二氧化钛2.48吨(含水和酸54%，TiO2含量46%)在300℃下烘干，粉碎到60目(实际水合二氧化为1.2吨，含TiO295%)按料酸比1∶2.7，将3.14吨98%的硫酸加入酸解罐中，再加入3%的催化剂(Na2TiF6以HF量计)在压缩空气搅拌下加入粉料，同时稍加热100℃，其次加入一定量的水或水和水解废酸使硫酸的深度为90%，引发反应。最高反应温度可达到160～200℃，经40分钟开始变稠固化，接着成熟、冷却(同硫酸法)，若不再提纯而且要制备金红石型颜料用二氧化钛，还要在浸出时加10%的浓度为31%盐酸和1%的催化剂，同时加入知量的水使钛液浓度为230g，在压缩空气搅拌下将固状物中钛盐浸出。因新钛液含铁很低，可用由残铁制取的三价钛盐溶液还原，使净化后钛液中 Ti3+＝0.0221 TiO2。接着沉降、过滤、水解、洗涤、漂白与漂白后洗涤制得新的提纯过的水合二氧化钛为止。
权利要求
1.一种硫酸法生产钛白粉的中间产物水合二氧化钛的提纯方法，其特征在于按以下步骤进行a、将水合二氧化钛在300～500℃下烘干除水，再将它粉碎到60～100目；b、按料酸比，TiO2∶H2SO4=1∶1.9～1∶2.7向酸解罐中加入浓硫酸，搅拌下加入粉状水合二氧化钛，同时加入0.1～5%的氟化物作催化剂，再加水调节硫酸浓度到82～90%，反应开始进行；c、等反应物由稀变稠到固状为止，静置熟化2～3小时，然后吹入空气冷却室110～90℃；d、在搅拌下加入占溶质总重3～4倍的水或水和水解后的废硫酸进行浸出；e、在60～65℃搅拌情况下加入三价钛盐溶液，进行还原，使新钛液中CTi3+=0.0221CTiO2为止；f、在室温搅拌下加入水溶碳酸盐中和剂调节新钛液F值到1.7～2.1；g、按常规硫酸法加入晶种、水解、过滤洗涤、然后漂白和漂白洗涤。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛的提纯方法，其特征在于用作催化剂的氟化物为HF、NaF、CaF2、Na2TiF6中任一种。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化钛提纯法，其特征在于催化剂的加入量为0.3～3%。
4.根据权利要求1所述的二氧化钛提纯法，其特征在于调节新钛液F位时加入中和剂为易溶的碳酸盐如NH4HCO3、Na2CO3、NaHCO3中的任一种。
5.根据权利要求1或4所述的二氧化钛提纯法，其特征在于加入中和剂的量由下列公式决定Q＝(M-W·f)r式中Q-中和剂量M-有效酸量(即游离酸与TiO2结合的酸量之和)W-TiO2含量(浓度)f＝F-1r-1克分子重量的酸与中和剂重量之比。
6.根据权利要求1所述的提纯法，其特征在于浸出时还可加入5～10%浓度为31～37%的浓盐酸和0.1～1%Na2TiF6。
全文摘要
本发明是对硫酸法生产钛白粉的中间产物水合二氧化钛的提纯新方法，主要包括磨细、酸解、浸出、还原、沉降、过滤、调F值、水解、过滤洗涤、漂白和漂白后水洗工序。若现有硫酸法采用此方法，可省去冷冻除铁、钛液浓缩等工序和节省昂贵的设备，可大大提高产品的纯度和白度，提高生产能力2倍左右，大幅度减少废副产物，节酸30％，节能10～30％，节省投资20～30％，而且可制得高质量的钛白粉。
文档编号C09C1/36GK1090551SQ9310103
公开日1994年8月10日 申请日期1993年2月6日 优先权日1993年2月6日
发明者宁甲保 申请人:宁甲保