專(zhuān)利名稱(chēng)：一種防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鈦白粉的生產(chǎn)加工領(lǐng)域，具體涉及一種防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法。
背景技術(shù)：
二氧化鈦俗稱(chēng)鈦白粉，是化學(xué)工業(yè)中一種重要原料，無(wú)毒，對(duì)健康無(wú)害，它是最重要的白色顏料，占全部白色顏料使用量的80%，它也是鈦系的最主要產(chǎn)品，世界上鈦資源的90%都用來(lái)制造二氧化鈦，二氧化鈦在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科學(xué)技術(shù)諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，與人民生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著密切的聯(lián)系。
目前，鈦白粉的工業(yè)生產(chǎn)方法有硫酸法和氯化法，這些方法均存在廢物量大、毒性強(qiáng)和環(huán)境污染重等問(wèn)題。中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所在研發(fā)的亞熔鹽化工冶金技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了低溫熔鹽清潔生產(chǎn)鈦白的方法，該方法以高鈦渣(含二氧化鈦大于90wt%)為原料，以氫氧化鈉熔鹽為反應(yīng)介質(zhì)，從生產(chǎn)源頭消除環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)鈦資源及有價(jià)組分的高效和清潔的綜合利用；在此方法中，首先將高鈦渣和氫氧化鈉按照重量份比I. 2 I混合均勻，然后將混合物直接加熱到550°C并在此溫度下反應(yīng)I小時(shí)得到熔鹽中間產(chǎn)物；然后根據(jù)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200610114130. 3的技術(shù)方案中的水洗，酸溶，還原，水解和煅燒等步驟，得到銳鈦型或金紅石型的二氧化鈦。研究人員曾嘗試用富鈦料(含二氧化鈦含量70wt% 85wt% )替代高鈦渣通過(guò)熔鹽反應(yīng)制備鈦白粉，但由于富鈦料中鈣，鎂，硅等雜質(zhì)含量較多，在熔鹽反應(yīng)過(guò)程中，相應(yīng)的雜質(zhì)會(huì)生成硅酸鈉鹽類(lèi)，氫氧化鈣和氫氧化鎂等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)將生成的偏鈦酸鈉中間產(chǎn)物粘粘在一起，存在著生成的熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物結(jié)塊比較嚴(yán)重，并粘覆反應(yīng)器壁面，阻礙反應(yīng)過(guò)程的傳質(zhì)、傳熱，主元素鈦的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率大幅度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服用富鈦料替代高鈦渣通過(guò)熔鹽反應(yīng)制備鈦白粉的生產(chǎn)工藝中的反應(yīng)中間產(chǎn)物結(jié)塊的難題，而提供一種防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法，其步驟如下(I)將濃度為15% 40%的氫氧化鈉溶液加熱到100°C 150°C ;將富鈦料加入到上述加熱后的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行脫硅反應(yīng)，得到脫硅富鈦料；所述濃度為15% 40%的氫氧化鈉溶液和富鈦料的重量份比為2 4 I ；(2)將步驟(I)得到的脫硅富鈦料與過(guò)氧化鈉粉末均勻混合得混合料；所述過(guò)氧化鈉粉末與富鈦料的重量份比為I : 5 50;(3)將混合料加入到溫度為350 400°C的熔融態(tài)氫氧化鈉中反應(yīng)I 5小時(shí)；再繼續(xù)升溫到450 550°C反應(yīng)I 3小時(shí)，得到疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物；
所述混合料與氫氧化鈉的重量份比為I : O. 8 I. 2 ;(4)將得到的疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物依次經(jīng)過(guò)水洗、酸溶、還原、水解和煅燒得到銳鈦型或金紅石型的二氧化鈦。所述的富鈦料中二氧化鈦含量為70wt% 85wt%。所述熔融態(tài)氫氧化鈉由固體氫氧化鈉加熱到350 400°C得到。本發(fā)明的防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法，首先使用堿液對(duì)富鈦料進(jìn)行脫硅，降低了熔鹽反應(yīng)中硅酸鈉的生成量；其次改變了加熱方式，在350°C至550°C進(jìn)行熔鹽反應(yīng)，這樣不同的元素不會(huì)同時(shí)發(fā)生熔鹽反應(yīng)，因此減少了粘粘量；最后，在熔鹽反應(yīng)中加入一定量的過(guò)氧化鈉，過(guò)氧化鈉在熔鹽反應(yīng)過(guò)程中會(huì)生成氧氣泡，使得熔鹽反應(yīng)產(chǎn) 物呈現(xiàn)出一個(gè)多孔的結(jié)構(gòu)；因此本發(fā)明可以有效減少富鈦料和氫氧化鈉發(fā)生熔鹽反應(yīng)時(shí)反應(yīng)中間產(chǎn)物結(jié)塊的現(xiàn)象，使得熔鹽反應(yīng)產(chǎn)物更多地以粉狀形態(tài)呈現(xiàn)，并增加了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率；本發(fā)明的防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)該方法可以有效防止富鈦料和氫氧化鈉在熔鹽反應(yīng)時(shí)中間產(chǎn)物發(fā)生燒結(jié)；其生產(chǎn)工藝中的添加劑為過(guò)氧化鈉，沒(méi)有引入除原體系中之外的雜質(zhì)；在保證反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的同時(shí)，防止結(jié)塊效果明顯，操作簡(jiǎn)單方便。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :將48g固體氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到350°C，將40g高鈦渣(其組成如表I所示)加入到反應(yīng)釜中與液態(tài)的氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)。將溫度在2小時(shí)內(nèi)逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時(shí)，取出反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣一)待測(cè)。將48g固體氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到350°C，將40g富鈦料I (其組成如表I所示)加入到反應(yīng)釜中與液態(tài)的氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)。將溫度在2小時(shí)內(nèi)逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時(shí)。取出反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣二)待測(cè)。將48g固體氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到350°C，將40g富鈦料2 (其組成如表I所示)加入到反應(yīng)釜中與液態(tài)的氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)。將溫度在2小時(shí)內(nèi)逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時(shí)。取出反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣三)待測(cè)。將48g固體氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到350°C，將40g富鈦料3 (其組成如表I所示)加入到反應(yīng)釜中與液態(tài)的氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)。將溫度在2小時(shí)內(nèi)逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時(shí)。取出反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣四)待測(cè)。由上可以看出使用富鈦料代替高鈦渣堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的工藝過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)中間產(chǎn)物結(jié)塊現(xiàn)象；這嚴(yán)重影響著熔鹽法鈦白工藝生產(chǎn)的可行性。實(shí)施例2 I、將32g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到350°C得熔融態(tài)氫氧化鈉；2、將40g脫硅富鈦料I和Sg過(guò)氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應(yīng)爸中與熔融態(tài)氫氧化鈉在350°C反應(yīng)5小時(shí)；之后在I小時(shí)內(nèi)將鍍鎳反應(yīng)釜溫度逐漸升高到450°C，在450°C下保持I小時(shí)，得到疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣五)待測(cè)；
其中脫硅富鈦料I的制備如下將濃度15wt%的氫氧化鈉溶液放入反應(yīng)釜中加熱到100°C，將富鈦料I (富鈦料I組成如表I所示)加入到反應(yīng)爸中，與堿液(氫氧化鈉溶液)發(fā)生脫娃反應(yīng)2小時(shí)；之后過(guò)濾得脫硅富鈦料I，再對(duì)脫硅富鈦料I進(jìn)行水洗和干燥，得到脫硅富鈦料I ;本實(shí)施例中，所述濃度15wt%的氫氧化鈉溶液和富鈦料I的重量份比為2 I。實(shí)施例3:I、將48g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到380°C得熔融態(tài)氫氧化鈉；2、將40g脫硅富鈦料I和O. Sg過(guò)氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應(yīng)爸中與熔融態(tài)氫氧化鈉在350°C反應(yīng)I小時(shí)；之后在I. 5小時(shí)內(nèi)將鍍鎳反 應(yīng)釜溫度逐漸升高到500°C，在500°C下保持I小時(shí)，得到疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣六)待測(cè)；其中脫硅富鈦料I的制備如下將濃度40wt%的氫氧化鈉溶液放入反應(yīng)釜中加熱到150°C，將富鈦料I (富鈦料I組成如表I所示)加入到反應(yīng)爸中，與堿液(氫氧化鈉溶液)發(fā)生脫娃反應(yīng)2小時(shí)；之后過(guò)濾得脫硅富鈦料I，再對(duì)脫硅富鈦料I進(jìn)行水洗和干燥，得到脫硅富鈦料I ;本實(shí)施例中，所述濃度40wt %的氫氧化鈉溶液和富鈦料I的重量份比為4 I。實(shí)施例4 I、將40g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到400°C得熔融態(tài)氫氧化鈉；2、將40g脫硅富鈦料I和4g過(guò)氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應(yīng)爸中與熔融態(tài)氫氧化鈉在400°C反應(yīng)2小時(shí)；之后在I. 5小時(shí)內(nèi)將鍍鎳反應(yīng)釜溫度逐漸升高到550°C，在550°C下保持I小時(shí)，得到疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣七)待測(cè)；實(shí)施例5 I、將40g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到400°C得熔融態(tài)氫氧化鈉；2、將40g富鈦料2和4g過(guò)氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應(yīng)爸中與熔融態(tài)氫氧化鈉在400°C反應(yīng)2小時(shí)；之后在I. 5小時(shí)內(nèi)將鍍鎳反應(yīng)爸溫度逐漸升高到550°C，在550°C下保持I小時(shí)，得到疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣八)待測(cè)；實(shí)施例6 I、將40g氫氧化鈉放入到鍍鎳反應(yīng)釜中加熱到400°C得熔融態(tài)氫氧化鈉；2、將40g富鈦料3和4g過(guò)氧化鈉粉末均勻混合得混合料，再將混合料加至步驟I的鍍鎳反應(yīng)爸中與熔融態(tài)氫氧化鈉在400°C反應(yīng)2小時(shí)；之后在I. 5小時(shí)內(nèi)將鍍鎳反應(yīng)爸溫度逐漸升高到550°C，在550°C下保持I小時(shí)，得到疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物(表2中的試樣九)待測(cè)；其中脫硅富鈦料I的制備如下將濃度30wt%的氫氧化鈉溶液放入反應(yīng)釜中加熱到120°C，將富鈦料I (富鈦料I組成如表I所示)加入到反應(yīng)爸中，與堿液(氫氧化鈉溶液)發(fā)生脫娃反應(yīng)2小時(shí)；之后過(guò)濾得脫硅富鈦料I，再對(duì)脫硅富鈦料I進(jìn)行水洗和干燥，得到脫硅富鈦料I ;本實(shí)施例中，所述濃度30wt%的氫氧化鈉溶液和富鈦料I的重量份比為3 I。
表I為高鈦渣和富鈦料I所含組分的重量百分含量
權(quán)利要求
1.一種防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法，其步驟如下 (1)將濃度為15% 40%的氫氧化鈉溶液加熱到100°C 150°C;將富鈦料加入到上述加熱后的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行脫硅反應(yīng)，得到脫硅富鈦料； 所述濃度為15% 40%的氫氧化鈉溶液和富鈦料的重量份比為2 4 : I ; (2)將步驟(I)得到的脫硅富鈦料與過(guò)氧化鈉粉末均勻混合得混合料； 所述過(guò)氧化鈉粉末與富鈦料的重量份比為I : 5 50; (3)將混合料加入到溫度為350 400°C的熔融態(tài)氫氧化鈉中反應(yīng)I 5小時(shí)；再繼續(xù)升溫到450 550°C反應(yīng)I 3小時(shí)，得到疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物； 所述混合料與氫氧化鈉的重量份比為I : O. 8 I. 2 ; (4)將得到的疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物依次經(jīng)過(guò)水洗、酸溶、還原、水解和煅燒得到銳鈦型或金紅石型的二氧化鈦。
2.按權(quán)利要求I所述的防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于，所述的富鈦料中二氧化鈦含量為70wt% 85wt%。
3.按權(quán)利要求I所述的防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法，其特征在于，所述熔融態(tài)氫氧化鈉由固體氫氧化鈉加熱到350 400°C得到。
全文摘要
本發(fā)明涉及的防中間產(chǎn)物結(jié)塊的堿法熔鹽生產(chǎn)鈦白粉的方法，步驟是將氫氧化鈉溶液加熱100℃～150℃；將富鈦料加入其中進(jìn)行脫硅反應(yīng)得脫硅富鈦料；氫氧化鈉溶液和富鈦料的重量份比為2～4∶1；將脫硅富鈦料與過(guò)氧化鈉粉末按重量份比1∶5～50比例均勻混合得混合料；將混合物料加至溫度為350～400℃熔融態(tài)氫氧化鈉中反應(yīng)1～5小時(shí)；再繼續(xù)升溫到450～550℃反應(yīng)1～3小時(shí)，得疏松熔鹽反應(yīng)中間產(chǎn)物；混合物料與氫氧化鈉的重量份比為1∶0.8～1.2；再將中間產(chǎn)物依次經(jīng)水洗、酸溶、還原、水解和煅燒得銳鈦型或金紅石型二氧化鈦；優(yōu)點(diǎn)在于克服了富鈦料和氫氧化鈉熔鹽反應(yīng)時(shí)中間產(chǎn)物結(jié)塊的難題，操作簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)C01G23/047GK102923767SQ20111023114
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者初景龍, 王東, 齊濤, 王麗娜, 薛天艷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所