金红石型钛白粉的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钛白粉生产领域，具体涉及一种新的金红石型钛白粉的生产方法。
【背景技术】
[0002]钛白粉(Titanium D1xide)以其晶型划分主要分为三种类型:锐钛型、金红石型和板钛型，由于板钛型不稳定，在实际生活中没有实用价值。而锐钛型钛白不需要进行包膜，因此金红石型钛白粉是目前世界上最好的一种白色无机颜料。钛白粉是白色无机颜料的一种，再加之其化学性质稳定，是化学惰性物质，在常温下几乎不与其他物质发生反应，对氧、氮、氨、硫化氢都是稳定的，且不同于水、脂肪、有机酸和弱无机酸。并且钛白粉有较高覆盖能力，折射率高，具有无毒、不透明性高、白度和光亮度都是最佳的，被公认为是当下性能最好的一种无机白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、化妆品及食品添加和医药等工业。T12的光学性质和颜料性能密切相关，颜料性质是光学性质的具体表现形式，所有具有遮盖性作用的颜料的最基本的颜料性能，如遮盖力，消色力，光泽，色调，耐候性等，都是光学作用的结果。
[0003]作为钛白粉的两个最重要种类之一金红石型钛白粉是优良的白色颜料，具有高分散、高耐候性、高遮盖力，稳定性极佳。广泛应用于内、外墙乳胶漆，工业涂料，复合油墨、柔版油墨，层压纸，塑料色母粒，粉末涂料等。金红石型钛白粉的主要成分二氧化钛无毒，化学性质很稳定，常温下几乎不与其他物质发生反应，是一种偏酸性的两性氧化物。近几年全球对金红石型钛白需求持续保持高速增长，随着全球二氧化钛市场不断细分，大量新产品的出现使需求增幅更大。未来几年全球二氧化钛需求年增速保持在2%?3%，但随着二氧化钛应用领域向功能材料的延伸，全球二氧化钛市场供应仍将进一步趋紧。目前钛白生产方法主要有硫酸法和氯化法，而盐酸法在国外目前还处于产业化研究阶段。从国外来看，氯化法约占60 %，硫酸法约占40 %，而国内氯化法目前正式生产的仅有攀锦钛一家，杜邦和阿斯创等公司在国内拟建约30万吨产能的氯化钛白生产线。钛白生产在国内还是主要以硫酸法为主，2012年占国内产能的99%，产出钛白约260万吨。攀西地区全部以硫酸法生产钛白，产能达25.5万吨/a，都是采用国内外传统的、比较成熟的硫酸法钛白生产工艺。
[0004]目前国内外硫酸法钛白的生产工艺是采用钛矿或钛渣酸解后获得钛液(硫酸氧钛)，经水解后得到偏钛酸，再通过高温煅烧获得T12粉末，如果是生产锐钛型钛白产品，则对该打02粉末可直接进行干磨即得到商品钛白，如果是生产金红石型钛白产品，则需对该打02粉末进行后处理(主要是表面包膜处理)才能得到商品钛白。
[0005]传统的硫酸法钛白生产具体工艺流程为:将钛矿或钛渣酸解后生成钛液，钛液经沉降、结晶、浓缩后得到纯净的浓钛液，再经水解、水洗与漂白获得纯净的偏钛酸，偏钛酸经过盐处理后进入回转窑进行煅烧，再经干磨后进行后处理，后处理具体流程为打浆分散、砂磨分级、包膜、水洗过滤、干燥、气流粉碎。从偏钛酸工序开始的工艺流程如图3所示。
[0006]传统硫酸法钛白生产工艺在近数十年来基本比较稳定，期间进行了多次小型化的工艺改进，如加压水解改为常压水解，包膜前增加湿磨工序，间隙酸解改为连续酸解等，每次有效的改进，都会在较短的时间内自发地推广应用到国内甚至国外的绝大多数钛白粉厂。
[0007]国内外采用硫酸法生产钛白已有近百年的历史，在此过程中对生产工艺进行了不计其数的研究开发和技术改进，最终形成了目前比较成熟的整体工艺路线。近年来，国内外研究人员对硫酸法钛白的研究主要集中在四个方面。
[0008]—是不同原料选择上的研究。最初硫酸法钛白生产采用的是钛矿，针对钛矿的工艺流程更长，主要表现在硫酸亚铁的冷冻结晶工序。后来部分工厂采用T12品位较高的钛渣作为原料，使硫酸亚铁的冷冻结晶工序得以取消，也有工厂采用钛渣和钛矿的混合物作为原料。该技术目前已在国内部分厂家应用。该研究成果使得硫酸法钛白生产工艺的环保问题得到明显缓解。
[0009]二是各生产工序参数的优化研究。包括酸解工序、沉降工序、钛液浓缩工序、水解工序、盐处理工序、煅烧工序等等。通过这些研究，使得各中间产品的质量得到提高，各过程环节的成本得以下降，但下降幅度较小，从整体工艺来看，主要体现在钛白产品的质量得到明显改善，特别是国内产品与国外产品的差距越来越小。
[0010]三是钛白后处理的研究。在钛白前段工艺基本成熟的情况下，钛白产品，特别是金红石钛白产品的品质主要取决于后处理包膜工艺。近年关于钛白的专利绝大部分是包膜方面的研究，国外在后处理研究方面已经进行了 30余年，而国内开展这方面的研究还只是近10年的事情。因此，国内钛白产品目前与国外相比还是存在较大差距的。包膜的研究成果使得钦白广品的品质进一步提尚。
[0011]四是环保问题的研究。主要集中在废酸浓缩和硫酸亚铁处理研究两方面。国外的废硫酸主要采用浓缩回用的方法处理，国内目前主要采用废酸中和处理的方式，由于浓缩成本偏大的原因，国内仅有少数厂家采用浓缩方法处理废酸。硫酸亚铁目前在国外主要采取钛渣原料路线消除，国内主要采取作为饲料添加剂、净水剂及生产其它化工原料等方法处理。
[0012]目前在硫酸法整体工艺路线上进行结构性改进研究的很少，几乎未见报道。除此之外，关于偏钛酸直接进行二次包膜处理的研究，目前尚未见报道，说明目前国内外还没有人进行过该研究。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的技术问题是提供一种在硫酸法整体工艺路线上进行结构性改进的新的金红石型钛白粉的生产方法。
[0014]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:金红石型钛白粉的生产方法，包括如下步骤:
[0015]a、将纯净偏钛酸进行打浆分散，然后再进行湿磨分级；
[0016]b、将步骤a处理后的偏钛酸置于包膜槽，用水稀释至180?220g/L ；
[0017]c、将包膜槽恒温至温度70?80°C，加入氢氧化钠溶液调整pH至12并搅拌，然后加入柠檬酸调整PH至10.5 ;
[0018]加入硅酸钠溶液或硫酸锆溶液，加入时间控制在30?45min，并用硫酸溶液调整pH至7 ;硅酸钠溶液或硫酸锆溶液加入完毕后，在pH为7、温度70?80°C下老化浆液25?35min ；
[0019]加入NaAlO2溶液或硫酸铝溶液，加入时间控制在15?25min，并用硫酸溶液调整pH至7 ;NaAl(V^液或硫酸铝溶液加入完毕后，在pH为7、温度70?80°C下老化浆液15?25min ；
[0020]d、将步骤c处理后的浆料进行盐处理；
[0021]e、将步骤d处理后的料浆过滤、洗涤，然后将滤饼烘干；
[0022]f、将步骤e烘干后的偏钛酸研磨至粉状，然后置于500?530°C的高温炉中保温1.5?2.5小时，再置于700?730 °C的高温炉中保温1.5?2.5小时，最后置于800?830°C的高温炉中保温2.5?3.5小时，完成煅烧过程；
[0023]g、将煅烧后得到的1102打浆分散，置于包膜槽内；将包膜槽恒温至温度80?90°C，加入氢氧化钠溶液调整pH至12并搅拌，然后加入柠檬酸调整pH至10.5 ;
[0024]加入硅酸钠溶液或硫酸锆溶液，加入时间控制在45?55min，并用硫酸溶液调整pH至7 ;硅酸钠溶液或硫酸锆溶液加入完毕后，在pH为7、温度80?90°C下老化浆液25?35min ；
[0025]加入NaAlO2溶液或硫酸铝溶液，加入时间控制在15?25min，并用硫酸溶液调整pH至7 ;NaAl(V^液或硫酸铝溶液加入完毕后，在pH为7、温度80?90°C下老化浆液15?25min ；
[0026]h、将步骤g处理后的浆料洗涤、过滤，滤饼干燥、气流粉碎得到金红石型钛白粉产品O
[0027]其中，上述方法步骤c和g中，氢氧化钠的浓度为2?8mol/L，柠檬酸的浓度为10?40wt %，硫酸溶液的浓度为20?60wt %。
[0028]上述方法步骤c中，硅酸钠溶液或硫酸锆溶液的加入量以其所含硅酸钠或硫酸锆质量计，为纯净偏钛酸质量的1.2?1.8%。
[0029]其中，上述方法步骤c中，NaAlO2S液或硫酸铝溶