专利名称：六钛酸钾晶须的合成方法
技术领域：
本发明属于一种无机盐晶须的制造方法，特别涉及六钛酸钾晶须的制造 方法。
背景技术：
现有技术中，中国专利申请200610029750. 7号公开了一种生产六钛酸钾 晶须的方法，其工艺是:将含钛原料和含钾原料按照Ti02: 1(20=1.9 2.0摩 尔比的比例称量，混和均匀后进入到900 130(TC的高温炉中，专用骤冷机 骤冷成粒径小于lmm的细小粉末；按固液比l: 15至1: 5的比例进90 99 'C的热水反应器中；固液分离，固体部分用1 4-C去离子水反复洗涤，洗尽 硫酸根离子(S042—)，干燥，脱去表面水；在600 1000'C下停留90 360分 钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为成品。
这种六钛酸钾晶须合成方法的缺点是
1、 1 4'C去离子水反复洗涤，条件有点苛刻，尤其是夏天难以实1U此 外温度越低，碱性溶液的过滤速率越低，导致生产的效率的降低。
2、 重结晶烧结过程中会出现结块现象，需要专门进行破碎工艺，然后筛 分分级，这样的机械破碎，必然导致部分晶须的断裂，影响了钛酸钾晶须的 均匀性。
3、 干燥，脱表面水的过程，是比较复杂的过程，升温速率不能过快，否 则会出现坚硬的块状体，升温速率过低，影响到产品的产量，此外，这一过 程是能量损耗较大的过程。
发明内容
六钛酸钾晶须的化学性能比较稳定，机械性能良好，作为增强材料和摩 擦材料，用途很广，尤其以低的热导率、高的红外线反射率和高温下的吸音
性能而备受青睐，是十分优良的隔热耐火材料。
本发明使用熔融法，旨在改善现有熔融法的一些缺陷，进一步縮短工艺 流程，降低合成能耗，在提高该方法收率的同时，提高六钛酸钾晶须的品质， 并进一步降低六钛酸钾晶须的合成成本。
本发明提供一种新的六钛酸钾晶须的工艺合成方法。
六钛酸钾晶须的合成路线
(1) 将含钛原料和含钾原料按照Ti02: K20=1. 9 2. 0摩尔比的比例^^量， 助熔剂按总重量的l 3Q/0尔量，将称量好的原料倒在一起，不需要专门的混 合.
(2) 将上述原料进入到900 1300。C的高温炉中，停留30 90分钟，使原 料混和物成为熔融体；
(3) 将上述熔融体取出，在高速运转的专用骤冷机上骤冷，使其分散成颗 粒均匀的直径小于lmm的细小粉末；此时形成的是二钛酸钾晶须团；
(4) 将上述细小粉末按固液比1: 15至1: 5的比例，进入到90 99°。热 水反应器中，用液体流量计加入浓度为1 15%的硫酸，控制溶液的酸度， 使溶液的pH值在10 12之间，以此手段来控制钾离子溶出量，反应90 240 分钟；反应过程中使用硫酸，中和过量的碱，此放热反应提供的能量，使二 钛酸钾晶须团更容易分散成单根的晶须；
(5) 将上述反应器中的溶液进入到过滤机，进行固液分离，液体部分单独 蓄积，为纯的碱性硫酸钾溶液，留待专门处理，是一种农用优质钾肥；
(6) 将上述固体部分用20 40。C的去离子水洗涤，洗尽硫酸根离子(SO/一)， 用1%氯化钡溶液检验无混浊；洗涤水返回到反应器中循环使用；再以含l 5%水溶性表面活性剂的水溶液充分侵泡5分钟后，将过滤机里的水压干，含 活性剂的水溶液回收后继续使用；
(7) 将上述过滤机里卸出的湿料，直接进入隧道窑，在100 100(TC下停 留100 600分钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为成品。
含钛原料是指各种型号钛白粉、锐钛矿、板钛矿等中的一种或两种的混合。
含钾原料是指无水碳酸钾、无水碳酸氢钾、硝酸钾、氢氧化钾等的一种 或两种的混合。
在所述的(l)工艺中，将含钛原料和含钾原料按摩尔比的比例称量，可加
入助熔剂一起混和均匀；助熔剂按钛、钾原料和助熔剂总量的1 3%称量； 所述的助熔剂是指硫酸钾、硝酸钾、硼酸、硼砂、硼酐、氯化钾、硅酸 钾、二氧化硅一种或两种的混合。助熔剂的加入，起到降低原料体系混和物 熔点的作用，同时对高温下对各种容器起缓蚀作用，并有益于钛酸钾单根晶 须的分散。
所述的表面活性剂是指如硅垸偶联剂类等，能够溶解于水中或溶解于无 水乙醇中，被钛酸钾晶须表面吸附后，进入到重结晶烧结阶段时，表面活性 剂部分或全部分解，使重结晶后不出现结块或成团现象，而不影响钛酸钾晶 须的性能。
由本发明合成的六钛酸钾晶须，非针状颗粒少，成本低，热导率小，红 外线反射率较高，高温吸音性能良好，晶须的平均长度为5 30微米，平均 直径0.5 3微米，可以用作增强材料、摩擦材料、隔热材料等。由此法合 成出来的六钛酸钾晶须，其收率大于97%。
具体实施例方式
实施例1
(1) 将锐钛型钛白粉和无水碳酸钾按照Ti02: K20=1. 9摩尔比的比例称量, 并与助熔剂硼酸混和均匀，助熔剂硼酸按锐钛型钛白粉和无水碳酸钾及助熔 剂硼酸总量的3%称量，将称量好的原料倒在一起混和；
(2) 将上述原料进入到IIO(TC的高温炉中，停留60分钟，使原料混和物 成为熔融体；
(3) 将上述熔融体取出，在高速运转的专用骤冷机上骤冷，使其分散成颗
粒均匀的粒径为0. 5mm的细小粉末；此时形成的是二钛酸钾晶须团；
(4) 将上述细小粉末按固液比1: 10的比例，进入到9(TC的热水反应器中， 用50/^的硫酸溶液控制溶液的pH值为10 12，反应180分钟；
(5) 将上述反应器中的溶液进入到过滤机，进行固液分离，液体部分单独 蓄积，是碱性硫酸钾溶液，留待专门处理；
(6) 将上述固体部分用4(TC的去离子水反复洗涤，洗尽硫酸根离子(SO,), 用1%氯化钡溶液检验无混浊，洗涤水返回到反应器中循环使用；将含2%的 KH550水溶液浸泡5分钟，过滤，含KH560水溶液作循环使用；
(7) 将上述过滤机里卸出的物料，进入隧道窑，在100 80CTC下停留400 分钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为六钛酸钾晶须成品。六钛酸钾晶 须的平均直径0. 5 2. 0 n ，平均长度10 15 ii ，收率97%。
实施例2:
(1) 将锐钛矿和无水碳酸氢钾按照Ti02: K20 =2.0摩尔比的比例称量与助 熔剂硫酸钾混和均匀，助熔剂硫酸钾按锐钛矿和无水碳酸氢钾及助熔剂硫酸 钾总量的2%称量；
(2) 将上述混和均匀的原料进入到105(TC的高温炉中，停留40分钟，使 原料混和物成为熔融体；
(3) 将上述熔融体取出，在高速运转的专用骤冷机上骤冷，使其分散成颗 粒均匀的粒径小于0. 3im的细小粉末；此时形成的是二钛酸钾晶须团；
(4) 将上述细小粉末按固液比1: 8的比例，进入到95t:的热水反应器中， 用4%硫酸溶液控制溶液pH值为10 12，反应160分钟；
(5) 将上述反应器中的溶液进入到过滤机，进行固液分离，液体部分单独 蓄积，是纯的碱性硫酸钾溶液，留待专门处理；
(6) 将上述固体部分用3(TC去离子水反复洗涤，洗尽硫酸根离子(SO广)， 用lXBaCl2溶液检验无混浊，洗涤水返回到反应器中循环使用；用含2%的 KH550水溶液浸泡5分钟，过滤，含KH560水溶液作循环使用；
(7)将上述过滤机里卸出的物料，进入隧道窑，在1oa 9txrc下停留340 分钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为六钛酸钾晶须成品。六钛酸钾晶
须的平均直径0.6 1. 5 y ，平均长度5 10 y ，收率97. 4%。
权利要求
1.一种六钛酸钾晶须的合成方法，工艺流程如下 (1)将含钛原料和含钾原料按照TiO2K2O=1.9～2.0摩尔比的比例称量，助熔剂的量按总量的1～3％称量； (2)将上述原料进入到900～1300℃的高温炉中，停留30～90分钟，使原料混和物成为熔融体； (3)将上述熔融体取出，在专用骤冷机骤冷，使其分散成粒径小于1mm的细小粉末； (4)将上述细小粉末按固液比11 5至15的比例，进90～99℃的热水反应器中，用1～15％的硫酸溶液控制溶液的pH值10～12之间，反应90～360分钟； (5)将上述反应器中的溶液进行固液分离，液体部分单独蓄积，是纯的碱性硫酸钾溶液； (6)将上述固体部分用20～40℃去离子水反复洗涤，洗尽硫酸根离子(SO42-)，洗涤水返回到反应器中循环使用；再以含1～5％水溶性表面活性剂的水溶液充分浸泡5分钟后，将过滤机里的水压干，含活性剂的水溶液回收后继续使用； (7)将上述过滤机里卸出的物料，直接进隧道窑，在100～1000℃下停留100～600分钟，完成重结晶转换，冷却至室温后即为成品。
全文摘要
本发明公开了一种六钛酸钾晶须的制造方法。该方法采用熔融骤冷法工艺进行合成，工艺流程简易可行。先将含钛原料、含钾原料和助熔剂混和，进入高温容器中进行烧结，熔融后取出，在专用骤冷设备上骤冷，生成粒径小于1mm的均匀的细小粉末，再进入到热水反应器中，以控制溶液酸度的方法来控制钾离子溶出量，反应完成后，经过滤、20～40℃去离子水反复洗涤、表面活性剂浸泡，过滤后直接进行烧结，即可得到成品。整个过程无污染。由本发明合成的六钛酸钾晶须，非针状颗粒少，成本低，热导率小，红外线反射率较高，高温吸音性能良好，晶须的平均长度为5～30微米，平均直径0.5～3微米，可以用作增强材料、摩擦材料、隔热材料等。由此法合成出来的六钛酸钾晶须，其收率大于97％。
文档编号C30B29/32GK101363135SQ200710044770
公开日2009年2月11日 申请日期2007年8月10日 优先权日2007年8月10日
发明者岳双霞, 黄继芬 申请人:上海晶须复合材料制造有限公司