钛白粉的包膜方法
【专利摘要】本发明提供了一种钛白粉的包膜方法。所述包膜方法包括采用低碱度的偏铝酸钠进行锆铝包膜、硅铝包膜和单铝包膜。根据本发明的方法所得的包膜产品性能良好，特别是产品亮度得以提高，并且从源头上降低了酸类物质的用量，降低了成本和减少了对环境的污染。
【专利说明】钛白粉的包膜方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学领域，更具体地讲，涉及一种利用低碱度偏铝酸钠对钛白粉进行包膜的方法。
【背景技术】
[0002]偏铝酸钠化学沉积氧化铝对钛白粉进行表面处理可以改善钛白粉的颜料性能、拓宽其应用领域，因此，偏铝酸钠被广泛地用于钛白粉包膜。目前，生产上所采用的均为工业偏铝酸钠，其碱度较高(nNa2():ηΑ12ω>3)，其中含有大量氢氧化钠，在化学沉积中需要使用较多的酸类物质中和，中和后产生大量盐类废物，导致原料的浪费和环境的污染；此外，工业偏铝酸钠的生产时间周期长(反应时间>3h)，造成对设备的损害和大量能耗，影响其工业应用和生产。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种利用低碱度偏铝酸钠进行钛白粉包膜的方法。
[0004]本发明提供了一种钛白粉的包膜方法。所述包膜方法包括以下步骤:a、预处理钛白粉浆料，以使浆料中的TiO2浓度为280~300g/L，pH值为9.0~10.0，温度为40~60°C;
b、加入硫酸锆，控制浆料的pH值为2.0~3.0，温度为40~60°C，搅拌；c、加入硫酸铝，控制浆料的PH值为2.0~3.5，温度为50~70°C，搅拌；d、加入稀释至浓度为95~105g/L的偏铝酸钠，控制浆料的PH值为3.0~4.5，温度为40~70°C，搅拌；e、加入稀释至浓度为95~105g/L的偏铝酸钠，控制浆料的pH值为9.0~10.0，温度为60~90°C，搅拌；f、加入硫酸铝，控制浆料的pH值为6.0~8.0，温度为60~90°C，搅拌；其中，所述偏铝酸钠采用以下制备工艺制得:配制质量百分浓度为30~35%的氢氧化钠溶液；在充分搅拌的条件下向所述氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，并加热至沸腾，待所得混合液由浑浊逐渐变澄清，继续保持沸腾20~30min，得到偏铝酸钠，所述偏铝酸钠中nNa2():nA1203为1.25~1.3，所述偏铝酸钠的浓度以Al2O3计大于300g/L。
[0005]在一个实施例中，所述硫酸锆的浓度以ZrO2计为100~130g/L，加入量以ZrO2计为钛白粉浆料中TiO2质量的0.4~0.6% ;所述硫酸铝的浓度为90~110g/L，所述步骤c中硫酸铝的加入量为钛白粉浆料中TiO2质量的1.0~1.4%，所述步骤f中硫酸铝的加入量为钛白粉浆料中TiO2质量的0.2~0.4% ;所述步骤d中的偏铝酸钠的加入量为钛白粉浆料中TiO2质量的0.3~0.6% ;所述步骤e中的偏铝酸钠的加入量为钛白粉浆料中TiO2质量的 1.0 ~2.0%。
[0006]在一个实施例中，所述步骤b中硫酸锆的加入时间为40~60min，搅拌时间为30~60min ;所述步骤c中硫酸铝的加入时间为20~40min，搅拌时间为15~20min ;所述步骤d中偏铝酸钠的加入时间为20~40min，搅拌时间为30~60min ;所述步骤e中偏铝酸钠的加入时间为90~120min，搅拌时间为30~60min ;所述步骤f中硫酸铝的加入时间为20~40min，揽祥时间为60~90min。
[0007]本发明提供了一种钛白粉的包膜方法。所述包膜方法包括以下步骤:a、向钛白粉浆料中加入氢氧化钠溶液，以将浆料的PH值调节至9.0~10.0 ;b、向浆料中加入硅酸钠，以将浆料的pH值控制为10.0~10.5，温度控制为70~90°C ;c、先调节浆料的pH值至
9.6~9.8，再将浆料的pH值调节至9.2~9.4，熟化；d、向浆料中并流加入盐酸和稀释至浓度为95~105g/L的偏铝酸钠，以将浆料的pH值控制为9.0~10.0，并浆料的温度控制为70~90°C，熟化；e、调节浆料的pH值为6.0~8.0，熟化；其中，所述偏铝酸钠采用以下制备工艺制得:配制质量百分浓度为30~35%的氢氧化钠溶液；在充分搅拌的条件下向所述氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，并加热至沸腾，待所得混合液由浑浊逐渐变澄清，继续保持沸腾20~30min，得到偏铝酸钠，所述偏铝酸钠中nNa2Q:nA1203为1.25~1.3，所述偏铝酸钠的浓度以Al2O3计大于300g/L。
[0008]在一个实施例中，所述步骤a中加入的氢氧化钠溶液的质量百分浓度为10~20%，所述硅酸钠的浓度以SiO2计为190~220g/L，加入量以SiO2计为钛白粉浆料中TiO2质量的1.0~3.0%，所述盐酸的质量百分浓度为6~10%，所述偏铝酸钠的加入量以氧化铝计为钛白粉浆料中TiO2质量的2~3%。
[0009]在一个实施例中，所述步骤a中的氢氧化钠溶液的加入时间为5~lOmin，所述步骤b中的硅酸钠的加入时间为15~20min，所述步骤d中盐酸和偏铝酸钠的加入时间为60~90min,所述步骤C、步骤d和步骤e的熟化时间均为60~90min。
[0010]本发明提供了一种钛白粉的包膜方法。所述包膜方法包括以下步骤:a、向钛白粉浆料中加入氢氧化钠溶液，以将浆料的PH值调节至9.0~10.0 ;b、向浆料中并流加入的盐酸和稀释至浓度为90~110g/L的偏铝酸钠，以将浆料的pH值控制为9.0~10.0，温度控制为70~90°C，熟化；c、调节 浆料的pH值为6.0~8.0，熟化；其中，所述偏铝酸钠采用以下制备工艺制得:配制质量百分浓度为30~35%的氢氧化钠溶液；在充分搅拌的条件下向所述氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，并加热至沸腾，待所得混合液由浑浊逐渐变澄清，继续保持沸腾20~30min，得到偏铝酸钠，所述偏铝酸钠中nNa2Q:nA1203为1.25~1.3，所述偏铝酸钠的浓度以Al2O3计大于300g/L。
[0011]在一个实施例中，所述步骤a中的氢氧化钠溶液的质量百分浓度为10~20%，加入时间为5~lOmin，所述步骤b中的盐酸和偏铝酸钠的加入时间为60~90min，所述盐酸的质量百分浓度为6~10%，所述偏铝酸钠的加入量以氧化铝计为钛白粉浆料中TiO2质量的2~3%，所述步骤b和步骤c的熟化时间均为60~90min。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果包括:本发明制备的偏铝酸钠碱度较现有偏铝酸钠的碱度低，制备时间缩短，减轻了对设备腐蚀，延长了设备的使用寿命，减少了时间长所导致大量能源和人力的浪费，且能较长时间保存；所得偏铝酸钠应用于钛白粉包膜工艺后，包膜产品颜料性能和应用性能均不低于现有工业上所采用的商品偏铝酸钠，特别是产品亮度得到了提高，并且从源头上降低了酸类物质的用量，降低了成本和减少了对环境的污染。
【具体实施方式】[0013]在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的钛白粉的包膜方法。
[0014]根据本发明钛白粉的包膜方法，首先需要制备低碱度偏铝酸钠，其制备工艺包括以下步骤:配制质量百分浓度为30~35%的氢氧化钠溶液；在充分搅拌的条件下向所述氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，并加热至沸腾，待溶液体系由浑浊逐渐变澄清，继续保持沸腾20~30min，得到偏铝酸钠，所述偏铝酸钠中nNa2Q:nA1203为1.25~1.3，所述偏铝酸钠的浓度以Al2O3计大于300g/L。
[0015]其中，混合液由浑浊变澄清的过程反映了反应的进程，变澄清代表反应已基本结束，澄清后继续保沸20~30min的目的是为了形成一个比较稳定溶液体系，增强产物的稳定性。控制偏铝酸钠中nNa2():nA1203为1.25~1.3原因是，氢氧化铝与碱反应属于中和可逆反应，所以氢氧化钠用量应过量，以提高反应转化率和增强产品在液体条件的稳定性，若nNa20 mA12()3小于1.25，难以反应完全，并且得到的偏铝酸钠极不稳定，容易水解产生沉淀；而若ηΝ_:ηΑ12ω大于1.3，用于钛白粉包膜后的还是需要大量酸进行中和，达不到预期的效果。而高浓度偏铝酸钠(Al203>300g/L)可延长其保存时间。
[0016]在一个实施例中，所述低碱度偏铝酸钠的制备通过以下步骤实现:
[0017](I)将500mL的纯水(例如蒸馏水或去离子水)加入三口烧瓶内，加入氢氧化钠固体270g，由于溶解放热体系温度被加热至95 °C。
[0018](2)在充分搅拌的条件下加入400~420g的氢氧化铝，加完体系温度为70°C。
[0019](3)加热体系升温至沸腾，待体系由浑浊逐渐变澄清，保持体系沸腾20~30min，取出冷却得到偏铝酸钠。
[0020]在另一个实施例中，所述低碱度偏铝酸钠的制备通过以下步骤实现:`[0021](I)将IOOmL的纯水液加入三口烧瓶内，加入质量百分浓度为48%液碱180mL，稀释放热使体系温度被加热至60°C。
[0022](2)在充分搅拌的条件下加入180~200g的氢氧化铝，加完体系温度为50°C。
[0023](3)加热体系升温至沸腾，待体系由浑浊逐渐变澄清，保持体系沸腾20~30min，取出冷却得到偏铝酸钠。
[0024]采用本发明的方法制备低碱度偏铝酸钠的时间为Ih左右，而目前工业偏铝酸钠是生产氧化铝过程中的一个副产品，由于使用的拜耳法的生产工艺，碱过量，偏铝酸钠的碱度高，其反应时间一般大于3h，延长反应时间使偏铝酸钠向稳定的结构转化，以及添加大量的碱主要为了延长偏铝酸钠保存时间，使其在较长时间内不水解。
[0025]为了克服快速制备和低碱度生产制备偏铝酸钠易水解、难保存的难点，本发明结合实际生产的现状做了相关研究，表1给出了本发明制备的低碱度偏铝酸钠与商品偏铝酸钠(即工业偏铝酸钠)保存对比试验结果，其中偏铝酸钠模数是指偏铝酸钠中ηΝ_:ηΑ1203的摩尔数比。
[0026]表1低碱度偏铝酸钠与商品偏铝酸钠保存对比试验
[0027]
【权利要求】
1.一种钛白粉的包膜方法，其特征在于，所述包膜方法包括以下步骤: a、预处理钛白粉浆料，以使浆料中的TiO2浓度为280~300g/L，pH值为9.0~10.0，温度为40~60°C ; b、加入硫酸锆，控制浆料的pH值为2.0~3.0，温度为40~60°C，搅拌； C、加入硫酸铝，控制浆料的pH值为2.0~3.5，温度为50~70°C，搅拌； d、加入稀释至浓度为95~105g/L的偏铝酸钠，控制浆料的pH值为3.0~4.5，温度为40~70°C，搅拌； e、加入稀释至浓度为95~105g/L的偏铝酸钠，控制浆料的pH值为9.0~10.0，温度为60~90°C，搅拌； f、加入硫酸铝，控制浆料的PH值为6.0~8.0，温度为60~90°C，搅拌； 其中，所述偏铝酸钠采用以下制备工艺制得: 配制质量百分浓度为30~35%的氢氧化钠溶液； 在充分搅拌的条件下向所述氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，并加热至沸腾，待所得混合液由浑浊逐渐变澄清，继续保持沸腾20~30min，得到偏铝酸钠，所述偏铝酸钠中nNa2Q:nA1203为1.25~1.3，所述偏铝酸钠的浓度以Al2O3计大于300g/L。
2.根据权利要求1所述的钛白粉的包膜方法，其特征在于，所述硫酸锆的浓度以ZrO2计为100~130g/L，加入量以ZrO2计为钛白粉浆料中TiO2质量的0.4~0.6% ;所述硫酸铝的浓度为90~110g/L，所述步骤c中硫酸铝的加入量为钛白粉浆料中TiO2质量的1.0~1.4%，所述步骤f中硫酸铝的加入量为钛白粉浆料中TiO2质量的0.2~0.4% ;所述步骤d中的偏铝酸钠的加入量为钛白粉浆料中TiO2质量的0.3~0.6% ;所述步骤e中的偏铝酸钠的加入量为钛白粉浆料中TiO2质量的1.0~2.0%。
3.根据权利要求1所述的钛白粉的包膜方法，其特征在于，所述步骤b中硫酸锆的加入时间为40~60min，搅拌时间为30~60min ;所述步骤c中硫酸铝的加入时间为20~40min，搅拌时间为15~20min ;所述步骤d中偏铝酸钠的加入时间为20~40min，搅拌时间为30~60min ;所述步骤e中偏铝酸钠的加入时间为90~120min，搅拌时间为30~60min ;所述步骤f中硫酸铝的加入时间为20~40min，搅拌时间为60~90min。
4.一种钛白粉的包膜方法，其特征在于，所述包膜方法包括以下步骤: a、向钛白粉浆料中加入氢氧化钠溶液，以将浆料的PH值调节至9.0~10.0 ; b、向浆料中加入硅酸钠，以将浆料的pH值控制为10.0~10.5，温度控制为70~90°C; C、先调节浆料的pH值至9.6~9.8，再将浆料的pH值调节至9.2~9.4，熟化； d、向浆料中并流加入盐酸和稀释至浓度为95~105g/L的偏铝酸钠，以将浆料的pH值控制为9.0~10.0，并浆料的温度控制为70~90°C，熟化； e、调节浆料的pH值为6.0~8.0，熟化； 其中，所述偏铝酸钠采用以下制备工艺制得: 配制质量百分浓度为30~35%的氢氧化钠溶液； 在充分搅拌的条件下向所述氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，并加热至沸腾，待所得混合液由浑浊逐渐变澄清，继续保持沸腾20~30min，得到偏铝酸钠，所述偏铝酸钠中nNa2Q:nA1203为1.25~1.3，所述偏铝酸钠的浓度以Al2O3计大于300g/L。
5.根据权利要求4所述的钛白粉的包膜方法，其特征在于，所述步骤a中加入的氢氧化钠溶液的质量百分浓度为10~20%，所述硅酸钠的浓度以SiO2计为190~210g/L，加入量以SiO2计为钛白粉浆料中TiO2质量的1.0~3.0%，所述盐酸的质量百分浓度为6~10%，所述偏铝酸钠的加入量以氧化铝计为钛白粉浆料中TiO2质量的2~3%。
6.根据权利要求4所述的钛白粉的包膜方法，其特征在于，所述步骤a中的氢氧化钠溶液的加入时间为5~IOmin,所述步骤b中的娃酸钠的加入时间为15~20min,所述步骤d中盐酸和偏铝酸钠的加入时间为60~90min，所述步骤C、步骤d和步骤e的熟化时间均为60 ~90min。
7.一种钛白粉的包膜方法，其特征在于，所述包膜方法包括以下步骤: a、向钛白粉浆料中加入氢氧化钠溶液，以将浆料的PH值调节至9.0~10.0 ; b、向浆料中并流加入的盐酸和稀释至浓度为90~110g/L的偏铝酸钠，以将浆料的pH值控制为9.0~10.0，温度控制为70~90°C，熟化； C、调节浆料的pH值为6.0~8.0，熟化； 其中，所述偏铝酸钠采用以下制备工艺制得: 配制质量百分浓度为30~35%的氢氧化钠溶液； 在充分搅拌的条件下向所述氢氧化钠溶液中加入氢氧化铝，并加热至沸腾，待所得混合液由浑浊逐渐变澄清，继续保持沸腾20~30min，得到偏铝酸钠，所述偏铝酸钠中nNa2Q:nA1203为1.25~1.3， 所述偏铝酸钠的浓度以Al2O3计大于300g/L。
8.根据权利要求7所述的钛白粉的包膜方法，其特征在于，所述步骤a中的氢氧化钠溶液的质量百分浓度为10~20%，加入时间为5~lOmin，所述步骤b中的盐酸和偏铝酸钠的加入时间为60~90min，所述盐酸的质量百分浓度为6~10%，所述偏铝酸钠的加入量以氧化铝计为钛白粉浆料中TiO2质量的2~3%，所述步骤b和步骤c的熟化时间均为60~90mino
【文档编号】C09C3/06GK103555001SQ201310530321
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】吕波, 伍良英, 陆平, 杜剑桥, 杨仰军 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司