偏鈦酸純化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利申請涉及偏鈦酸凈化方法，尤其涉及的是將金屬雜質(zhì)從偏鈦酸中分離 出來、使偏鈦酸得以純凈的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 偏鈦酸是鈦白粉制造工藝中一核心步驟的中間產(chǎn)物。制備鈦白粉的主導(dǎo)方法為硫 酸法，該方法以鈦鐵礦為原料，經(jīng)硫酸酸解獲得鈦液，鈦液再經(jīng)水解制得水合二氧化鈦，即 中間產(chǎn)物偏鈦酸，偏鈦酸再經(jīng)高溫煅燒制得鈦白粉。偏鈦酸的制備是鈦白粉生產(chǎn)工藝的核 心環(huán)節(jié)，也是整個工藝控制最為關(guān)鍵的工藝步驟之一，中間產(chǎn)物的純凈度影響鈦白粉品質(zhì) 和質(zhì)量。
[0003] 偏鈦酸除了主要用于制備鈦白粉之外，還被用于制備納米級二氧化鈦、硫酸鈦、硫 酸氧鈦等含鈦產(chǎn)品。因原材料產(chǎn)地不同、制備工藝的差異以及添加原料等各因素的影響，制 得的偏鈦酸中會含有大量的包括鐵、鈷、鉻、鎂、錳、礬、鈮、鈉或鉀等金屬離子雜質(zhì)，這些雜 質(zhì)的存在是影響偏鈦酸品質(zhì)和質(zhì)量的最重要因素，煅燒得到的鈦白粉色相偏黃、偏紅，令其 白度受損；用含有金屬雜質(zhì)的偏鈦酸制備納米級二氧化鈦時，其中雜質(zhì)會成為結(jié)晶中心，使 納米級二氧化鈦粒子結(jié)聚，導(dǎo)致粒度分布呈不均勻狀態(tài)，進而影響到其催化應(yīng)用的效果；在 硫酸鈦或硫酸氧鈦的制備工藝中，偏鈦酸的雜質(zhì)會使產(chǎn)品的晶型和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進而影 響產(chǎn)品的溶解度和產(chǎn)品純度，給下游產(chǎn)品制備帶來相當(dāng)大的麻煩。
[0004] 因此，純化偏鈦酸，尤其是分離其中的金屬離子雜質(zhì)，是十分必要的，但現(xiàn)有的純 化技術(shù)并不理想，現(xiàn)有的純化技術(shù)手段采用水洗、漂白、鹽處理連續(xù)處理步驟來凈化偏鈦 酸，其存在的技術(shù)問題是會引入新的殘留污染，漂白中使用最多的是鋅漂白劑或鋁漂白劑， 是向偏鈦酸中引入殘留物污染的染源之一；鹽處理過程中使用的碳酸鉀、磷酸等，也會在最 終產(chǎn)物中引入殘留雜質(zhì)，進而影響后續(xù)產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明專利申請的發(fā)明目的在于將偏鈦酸中金屬離子雜質(zhì)分離出來而不會引入 新雜質(zhì)的實現(xiàn)偏鈦酸真正凈化的偏鈦酸純化方法。本發(fā)明專利申請?zhí)峁┑钠佀峒兓椒?技術(shù)方案，其主要技術(shù)內(nèi)容是：一種偏鈦酸純化方法，為酸洗液依次經(jīng)酸洗、沉降和離子交 換、再返回酸洗的連續(xù)流動處理循環(huán)過程，所述的酸洗液是初始濃度為〇. 〇5~2wt%的硫酸 水溶液，酸洗液的初始量為置于酸洗罐中的偏鈦酸質(zhì)量的2~50倍，其中酸洗的攪動要使 偏鈦酸于硫酸水溶液中均勻分散，所述的沉降中，沉降的偏鈦酸返流至酸洗，上清液流動引 入離子交換步驟，于離子交換柱進行離子交換，循環(huán)過程不低于3小時，循環(huán)過程結(jié)束后， 過濾酸洗罐下層的偏鈦酸，經(jīng)常規(guī)水洗、脫水，得到純化偏鈦酸；離子交換柱中填充有大孔 型或凝膠型強酸性陽離子交換樹脂，該樹脂的離子型為氫型。
[0006] 作為上述技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，硫酸水溶液的濃度為0. l~lwt%。
[0007] 作為上述技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，硫酸水溶液的加入量是偏鈦酸質(zhì)量的3~20 倍。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，整套連續(xù)循環(huán)時間為3~30小時，最佳的連續(xù)循 環(huán)時間為5~15小時。
[0009] 作為上述技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，所述的偏鈦酸為鈦鐵礦經(jīng)硫酸酸解得到鈦液、 再經(jīng)水解后得到的偏鈦酸，且該偏鈦酸經(jīng)過了初步的水洗。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，所述的沉降過程采用豎流式沉降器或斜管式沉 降器。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的一優(yōu)選方案，所述的硫酸水溶液為工業(yè)硫酸、或化學(xué)試劑硫 酸與去離子水混配的稀硫酸。
[0012] 本發(fā)明專利申請公開的偏鈦酸純化方法技術(shù)方案，為常溫、低硫酸濃度的凈化工 藝方法，采用低濃度硫酸對含有金屬離子雜質(zhì)的偏鈦酸進行酸洗，硫酸滲透至偏鈦酸顆粒 中，與金屬離子反應(yīng)生成可溶性硫酸鹽，如硫酸亞鐵、硫酸鉻、硫酸氧釩等，這些可溶性鹽隨 上清液引入離子交換柱中，與離子交換樹脂發(fā)生置換反應(yīng)，樹脂有效截留其中的金屬陽離 子，硫酸根離子則與樹脂的氫離子結(jié)合形成新的硫酸，即在整套循環(huán)過程，酸洗液的硫酸濃 度能夠始終在初始水平維持不變，并且酸性還使產(chǎn)生的硫酸鹽不發(fā)生水解、不形成沉淀，由 離子交換樹脂截留而被有效的分離出去。本技術(shù)方案的另一大優(yōu)點是：新鮮的硫酸不斷返 回酸洗罐，對吸附在偏鈦酸內(nèi)的硫酸鹽有很好的浸出作用，從而能夠?qū)⑦@部分硫酸鹽雜質(zhì) 有效的剝離出來，使其脫離偏鈦酸，進入溶液中，進一步提高了對偏鈦酸的純化、除雜作用。 經(jīng)本方案的工藝方法最終得到的純化偏鈦酸，可以直接用于煅燒、制得優(yōu)質(zhì)鈦白粉，而無需 再經(jīng)漂白和鹽處理，因而不會有新的雜質(zhì)被引入。本技術(shù)方案工藝簡單、易于實現(xiàn)、酸洗液 基本不消耗、能耗低、水耗量少，且得到的產(chǎn)品精制質(zhì)量高，其中的低濃度硫酸酸洗液能夠 無限制循環(huán)使用。最終的純化偏鈦酸可以用于制備高質(zhì)量的鈦白粉、納米級二氧化鈦、硫酸 欽、硫酸氧欽等下游廣品。
【具體實施方式】
[0013] 實施例1 其工藝步驟是，將作為酸洗罐的500ml三口燒瓶、玻璃沉降器、循環(huán)泵和100mL離子 交換柱用乳膠管連接為循環(huán)回路，其中三口燒瓶上裝配40W攪拌電機，離子交換柱中填充 60ml氫型DOOl大孔強酸性陽離子交換樹脂。向上述循環(huán)回路中加入lwt%硫酸水溶液 300g，三口燒瓶中填加初步水洗的偏鈦酸100g，啟動攪拌電機使偏鈦酸均勻分散，其后開啟 循環(huán)泵，驅(qū)動酸洗液循環(huán)流動。連續(xù)循環(huán)運行5小時后，關(guān)閉攪拌器和循環(huán)泵，由三口燒瓶 中放出偏鈦酸和水，經(jīng)過濾、清洗、脫水得到純化后偏鈦酸。表1顯示的是未經(jīng)凈化的初步 水洗偏鈦酸樣品和本實施例純化方法得到偏鈦酸樣品的雜質(zhì)含量檢測對比表： 表1 (單位：％)
【主權(quán)項】
1. 一種偏鈦酸純化方法，其特征在于該純化方法為酸洗液依次經(jīng)酸洗、沉降和離子交 換、再返回酸洗的連續(xù)流動處理循環(huán)過程，所述的酸洗液是初始濃度為0. 〇5~2wt%的硫酸 水溶液，酸洗液的初始量為置于酸洗罐中的偏鈦酸質(zhì)量的2~50倍，其中酸洗的攪動要使 偏鈦酸于硫酸水溶液中均勻分散，所述的沉降中，沉降的偏鈦酸返流至酸洗，上清液流動引 入離子交換步驟，于離子交換柱進行離子交換，循環(huán)過程不低于3小時，循環(huán)過程結(jié)束后， 過濾酸洗罐下層的偏鈦酸，經(jīng)常規(guī)水洗、脫水，得到純化偏鈦酸；離子交換柱中填充有大孔 型或凝膠型強酸性陽離子交換樹脂，該樹脂的離子型為氫型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于硫酸水溶液的濃度為 0? 1 ~lwt%〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于硫酸水溶液的加入量是偏鈦酸 質(zhì)量的3~20倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于整套連續(xù)循環(huán)時間為3~30小 時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于整套連續(xù)循環(huán)時間為5~15小 時。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于所述的偏鈦酸為鈦鐵礦經(jīng)硫酸 酸解得到鈦液、再經(jīng)水解后得到的偏鈦酸，且該偏鈦酸經(jīng)過了初步的水洗。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏鈦酸純化方法，其特征在于所述的硫酸水溶液為工業(yè)硫 酸、或化學(xué)試劑硫酸與去離子水混配的稀硫酸。
【專利摘要】本發(fā)明申請?zhí)峁┝艘环N偏鈦酸純化方法，該方法為酸洗液依次經(jīng)酸洗、沉降和離子交換、再返回酸洗的連續(xù)流動處理循環(huán)過程，沉降中的偏鈦酸返流至酸洗，上清液流動引入離子交換步驟，于離子交換柱進行離子交換，循環(huán)過程不低于3小時，循環(huán)過程結(jié)束后，過濾酸洗罐下層的偏鈦酸，再經(jīng)常規(guī)水洗、脫水，得到純化偏鈦酸。本技術(shù)方案工藝簡單、易于實現(xiàn)、酸洗液基本不消耗、能耗低、水耗量少，且最終的純化偏鈦酸可以用于制備高質(zhì)量的鈦白粉、納米級二氧化鈦、硫酸鈦、硫酸氧鈦等下游產(chǎn)品。
【IPC分類】C01G23-00
【公開號】CN104743606
【申請?zhí)枴緾N201510103846
【發(fā)明人】孟繁生, 姜春玲, 賈南, 吳北辰, 于文萃, 孫巍, 楊迪
【申請人】丹東市化學(xué)試劑廠, 遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年3月10日