1.本发明属于冶金及化工领域，具体涉及一种硫酸氧钛及纳米二氧化钛的生产方法。
背景技术：
2.硫酸氧钛是一种白色疏松的白色粉末，微观结构为长条状，通常含有两个结晶水，分子式为：tioso4·
2h2o。硫酸氧钛应用十分广泛，可以作为纤维织物的媒染剂、还原剂、水处理剂等，还可以溶解后加沉淀剂如尿素等使沉淀出的纳米二氧化钛等附着在织物、活性炭及分子筛上使载体具有抗紫外线、高催化活性等能力。硫酸氧钛直接煅烧可以分解得到二氧化钛和二氧化硫/三氧化硫。
3.二氧化钛是一种白色粉末，分子式：tio2，是钛白粉的主要成分。钛白粉广泛运用于化工、涂料等领域，目前我国90％以上的钛白粉是使用硫酸法生产的，传统硫酸法钛白粉是以钛铁矿等的硫酸浸出液经蒸发浓缩后结晶偏钛酸，再煅烧偏钛酸得到二氧化钛，经过研磨、包覆等后处理工序得到钛白粉，该工艺存在结晶时间长、原料液钛浓度要求高、产品质量较低等问题。
技术实现要素：
4.本发明主要在于提供一种硫酸氧钛及纳米二氧化钛的生产方法，旨在解决现有硫酸法生产钛白粉技术存在结晶时间长、原料液钛浓度要求高、产品质量较低的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案是：改变传统硫酸法钛白工艺结晶并煅烧偏钛酸制备二氧化钛的方法，以原料液制备硫酸氧钛，煅烧制备纳米二氧化钛。本发明提供的一种硫酸氧钛及纳米钛白粉的生产方法，包括以下步骤：
6.(1)向钛铁矿或其他含钛料如偏钛酸的硫酸浸出液加入硫酸，使料液硫酸浓度在5～8mol/l，料液的钛浓度(以tio2计)在100g/l及以上；
7.(2)将料液加热到80～130℃，加入纯净且质地均匀的硫酸氧钛晶种，晶种加入量为料液所含二氧化钛质量的0.1％～5％，保温结晶析出1～2.5h；结晶完成后冷却至室温，分离出结晶母液，得到硫酸氧钛晶体。将得到的晶体除去自由水，进行50～120℃烘干处理；
8.(3)烘干的晶体可以作为商品硫酸氧钛出售，或者650～1000℃煅烧2.5～5h使硫酸氧钛分解，得到锐钛矿型或晶红石型二氧化钛，经后续研磨包覆等处理后得到纳米钛白粉。煅烧过程的化学反应方程式如下：
[0009][0010][0011]
本发明的硫酸氧钛及纳米二氧化钛制备方法的创新点在于：
[0012]
新工艺不改变传统硫酸法制备钛白粉的主要生产设备，相比传统硫酸法还具有以下优点：
[0013]
(1)原料适应性更广。可以从传统结晶工艺tio2浓度的220g/l左右降低到100g/l左右，减少蒸发浓缩过程，对低品位矿适应能力更强。
[0014]
(2)生产效率更高。达到相同结晶率，传统结晶偏钛酸需要5h以上，而新方法只需要1～2.5h。
[0015]
(3)废水排放量更低。结晶余液的废酸浓度很高，可以返回用于钛矿酸解和浸出，减少废水、废酸处理成本。
[0016]
(4)产品质量更好：可以得到粒度更细的纳米钛白粉，传统硫酸法钛白粉的二氧化钛颗粒在250纳米以上，而以本发明所述方法制备的二氧化钛粒度在30-50纳米。
[0017]
(5)产品更多元化：结晶得到的硫酸氧钛可以产品出售，煅烧后可生产优质钛白粉。
具体实施方式
[0018]
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，但不限于此。
[0019]
实施例1
[0020]
一种硫酸氧钛及纳米钛白粉的生产方法包括以下步骤：
[0021]
(1)向钛铁矿或其他含钛料如偏钛酸的硫酸浸出液加入硫酸，使料液硫酸浓度在8mol/l，料液的二氧化钛浓度在100g/l。
[0022]
(2)将料液加热到120℃，加入纯净且质地均匀的硫酸氧钛晶种，晶种加入量为料液所含二氧化钛质量的5％，保温结晶析出150min。
[0023]
(3)结晶完成后冷却至室温，分离出结晶母液，得到硫酸氧钛晶体，结晶率达到90％以上。
[0024]
(4)将得到的晶体使用无水或低含水量的乙醇/甲醇洗涤除去晶体夹带游离水并80℃烘干，否则产品煅烧时会溶解于夹带的微量水中形成粘稠的半固体硫酸氧钛，煅烧出来的产品质量很差。
[0025]
(5)烘干的晶体可以作为商品硫酸氧钛出售，或者在700℃煅烧5h，得到粒度为30-40纳米的锐钛矿型二氧化钛，经过后续研磨包覆等处理得到纳米钛白粉。
[0026]
实施例2
[0027]
一种硫酸氧钛及纳米钛白粉的生产方法包括以下步骤：
[0028]
(1)向钛铁矿或其他含钛料如偏钛酸的硫酸浸出液加入硫酸，使料液硫酸浓度在7mol/l，料液的二氧化钛浓度在140g/l。
[0029]
(2)将料液加热到100℃，加入纯净且质地均匀的硫酸氧钛晶种，晶种加入量为料液所含二氧化钛质量的2％，保温结晶析出120min。
[0030]
(3)结晶完成后冷却至室温，分离出结晶母液，得到硫酸氧钛晶体，结晶率达到93％。
[0031]
(4)将得到的晶体使用无水或低含水量的乙醇/甲醇洗涤除去晶体夹带游离水并80℃烘干。
[0032]
(5)烘干的晶体可以作为商品硫酸氧钛出售，或者在750℃煅烧4h，得到30-40纳米的锐钛矿型二氧化钛，经过处理得到钛白粉。
[0033]
实施例3
[0034]
一种硫酸氧钛及纳米钛白粉的生产方法包括以下步骤：
[0035]
(1)向钛铁矿或其他含钛料如偏钛酸的硫酸浸出液加入硫酸，使料液硫酸浓度在6mol/l，料液的二氧化钛浓度在180g/l。
[0036]
(2)将料液加热到100℃，加入纯净且质地均匀的硫酸氧钛晶种，晶种加入量为料液所含二氧化钛质量的1％，保温结晶析出90min。
[0037]
(3)结晶完成后冷却至室温，分离出结晶母液，得到硫酸氧钛晶体，结晶率为93.5％。
[0038]
(4)将得到的晶体使用无水或低含水量的乙醇/甲醇洗涤除去晶体夹带游离水并100℃烘干。
[0039]
(5)烘干的晶体可以作为商品硫酸氧钛出售，或者在850℃煅烧3h，得到30-50纳米金红石型二氧化钛，经过处理得到钛白粉。
[0040]
实施例4
[0041]
一种硫酸氧钛及纳米钛白粉的生产方法包括以下步骤：
[0042]
(1)向钛铁矿或其他含钛料如偏钛酸的硫酸浸出液加入硫酸，使料液硫酸浓度在5mol/l，料液的二氧化钛浓度在220g/l。
[0043]
(2)将料液加热到90℃，加入纯净且质地均匀的硫酸氧钛晶种，晶种加入量为料液所含二氧化钛质量的0.1％，保温结晶析出60min。
[0044]
(3)结晶完成后冷却至室温，分离出结晶母液，得到硫酸氧钛晶体，结晶率为90％。
[0045]
(4)将得到的晶体使用无水或低含水量的乙醇/甲醇洗涤除去晶体夹带游离水并100℃烘干。
[0046]
(5)烘干的晶体可以作为商品硫酸氧钛出售，或者在900℃煅烧2.5h，得到40-50纳米金红石型二氧化钛，经过处理得到钛白粉。
[0047]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。