二氧化鈦生產(chǎn)，以及對(duì)其粒度進(jìn)行控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明過(guò)程、工藝、方法、產(chǎn)品、結(jié)果和/或概念(下文統(tǒng)稱(chēng)為“本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念”)一般地涉及用于生產(chǎn)二氧化鈦的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念涉及在生產(chǎn)此類(lèi)二氧化鈦過(guò)程中，對(duì)粒度進(jìn)行控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氯化鉀(KCl)常用作用于生產(chǎn)二氧化鈦的氯基工藝中的試劑，從而對(duì)二氧化鈦粒度進(jìn)行控制。該試劑可作為成核劑或者作為不團(tuán)聚劑，或者同時(shí)作為成核劑和不團(tuán)聚劑。以二氧化鈦的重量計(jì)，1-1OOOppm的KCl量被認(rèn)為可用于獲得具有所需的可乳性和堆積密度的顏料粒度。雖然KCl通常用于降低二氧化鈦粒度，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，隨著KCl添加量的增加，KCl的增量效益傾向于下降。可以使用氯化銫(CsCl)代替KCl作為該試劑，從而在比使用KCl更寬范圍的工藝條件下，保持粒度下降作用。但是，CsCl比KCl貴超過(guò)20倍，使得在許多情況下，使用CsCl來(lái)控制二氧化鈦粒度在成本上是不容許的。
[0003]因此，仍然存在一種對(duì)使用氯基工藝生產(chǎn)的二氧化鈦的粒度進(jìn)行控制的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)，其在各種工藝條件下是有效的，并且也是成本有效的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念的一個(gè)實(shí)施方式，提供了用于生產(chǎn)二氧化鈦顆粒的方法，該方法包括:
[0005]a)將四氯化鈦、氧和試劑引入到氧化器，其中，所述試劑包括超細(xì)二氧化鈦顆粒；以及其中，所述超細(xì)二氧化鈦顆?？梢允沁x自:銳鈦礦、金紅石、無(wú)定形及其組合的形式；以及
[0006]b)在存在所述試劑的情況下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化鈦發(fā)生氧化，以形成氧化器流出物，所述氧化器流出物包含具有二氧化鈦顆粒的二氧化鈦產(chǎn)物。任選地，還可將Ia組金屬化合物引入到氧化器中。
[0007]根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念的一個(gè)實(shí)施方式，提供了用于控制二氧化鈦顆粒的粒度的方法，該方法包括:
[0008]a)將四氯化鈦和氧引入到氧化器；
[0009]b)以受控的方式將包含超細(xì)二氧化鈦顆粒的試劑引入到氧化器，其中，所述超細(xì)二氧化鈦顆粒可以是選自:銳鈦礦、金紅石、無(wú)定形及其組合的形式；以及
[0010]c)在存在所述試劑的情況下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化鈦發(fā)生氧化，以形成氧化器流出物，所述氧化器流出物包含具有二氧化鈦顆粒的二氧化鈦產(chǎn)物，以及其中，將所述試劑引入到氧化器是受控制的，從而使得對(duì)于目標(biāo)二氧化鈦生產(chǎn)率，降低了制造成本，和/或所述二氧化鈦產(chǎn)物相比于第二二氧化鈦產(chǎn)物具有較低的中值二氧化鈦粒度和/或較窄的粒度分布，所述第二二氧化鈦產(chǎn)物通過(guò)與生產(chǎn)所述二氧化鈦產(chǎn)物相同的方法生產(chǎn)，但是將所述試劑引入到氧化器不是受控制的。
[0011]根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念的一個(gè)實(shí)施方式，提供了用于生產(chǎn)二氧化鈦顆粒的方法，該方法包括:
[0012]a)將氧和第一四氯化鈦進(jìn)料引入到氧化器的第一階段，所述第一四氯化鈦進(jìn)料包含四氯化鈦，所述氧化器具有至少兩個(gè)階段；
[0013]b)在第一階段中，用至少部分的氧使得至少部分的第一四氯化鈦進(jìn)料發(fā)生氧化，以形成第一階段流出物；
[0014]c)將第一階段流出物引入到氧化器的第二階段；
[0015]d)將包含四氯化鈦的第二四氯化鈦進(jìn)料引入到第二階段；
[0016]e)在第二階段中，用來(lái)自第一階段流出物的至少部分的氧使得至少部分的第二四氯化鈦進(jìn)料發(fā)生氧化，以形成包含二氧化鈦產(chǎn)物的第二階段流出物，其中，所述二氧化鈦產(chǎn)物包含二氧化鈦顆粒；其中，將包含超細(xì)二氧化鈦顆粒的試劑引入到氧化器的至少一個(gè)階段；以及
[0017]f)從第二階段流出物分離至少部分的二氧化鈦產(chǎn)物。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念，用于生產(chǎn)二氧化鈦產(chǎn)品的氧化器工藝/系統(tǒng)的示意圖。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念，用于生產(chǎn)二氧化鈦產(chǎn)品的具有至少兩個(gè)階段的氧化器工藝/系統(tǒng)的示意圖。
[0020]圖3是在氧化器中生產(chǎn)的二氧化鈦產(chǎn)品相對(duì)于(涉及實(shí)施例的)氧化器的超細(xì)T12添加率的標(biāo)準(zhǔn)化粒度圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]可通過(guò)稱(chēng)作“氯基工藝”的方法來(lái)生產(chǎn)二氧化鈦。在氯基工藝中，在氧化器中使得鹵化鈦(如四氯化鈦)氧化，以形成二氧化鈦顆粒。參見(jiàn)圖1且根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念的實(shí)施方式，通過(guò)如下方法生產(chǎn)二氧化鈦顆粒，所述方法包括以下步驟，由以下步驟構(gòu)成，或者主要由以下步驟構(gòu)成:
[0022]a)分別通過(guò)線路102、104和106，將四氯化鈦、氧和試劑引入到氧化器100(其可包括單階段或多階段)，其中，所述試劑包括超細(xì)二氧化鈦顆粒；以及其中，所述超細(xì)二氧化鈦顆粒是選自:銳鈦礦、金紅石、無(wú)定形及其組合的形式；以及
[0023]b)在存在所述試劑的情況下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化鈦發(fā)生氧化，以形成氧化器流出物108，所述氧化器流出物108包含具有二氧化鈦顆粒的二氧化鈦產(chǎn)物?？梢酝ㄟ^(guò)線路110從氧化器流出物108分離至少部分的二氧化鈦產(chǎn)物，并且所述氧化器100的運(yùn)行溫度可以約為900-1600°C，或者運(yùn)行溫度范圍可以約為1200-1600°C。
[0024]根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念的實(shí)施方式，本文所揭示的所述試劑可以作為成核試劑或者作為不團(tuán)聚劑，或者同時(shí)作為成核劑和不團(tuán)聚劑。所述試劑不限于同時(shí)提供成核作用和不團(tuán)聚作用，并且也不限于僅提供成核作用或不團(tuán)聚作用。應(yīng)理解的是，根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護(hù)的發(fā)明概念的實(shí)施方式，可以使用多種試劑，每種此類(lèi)試劑可提供成核作用或不團(tuán)聚作用，或者同時(shí)提供成核作用和不團(tuán)聚作用，以及一種此類(lèi)試劑可提供成核作用而另一種試劑提供不團(tuán)聚作用。
[0025]所述試劑的超細(xì)二氧化鈦顆粒可以是選自下組的形式:溶膠、固體、懸浮固體，及其組合。超細(xì)二氧化鈦顆?？梢宰鳛殡x散顆?；蛘咦鳛閳F(tuán)聚體存在，如下文進(jìn)一步所述?？梢宰鳛檎羝M(jìn)料或液體進(jìn)料將四氯化鈦引入到氧化器100。可以在將四氯化鈦引入到氧化器100之前，使得至少部分的超細(xì)二氧化鈦顆粒與四氯化鈦結(jié)合，和/或在將氧引入到氧化器100之前，使得至少部分的超細(xì)二氧化鈦顆粒與氧結(jié)合。
[0026]可以在將四氯化鈦引入到氧化器100的上游，將至少部分的超細(xì)二氧化鈦顆粒引入到氧化器100，和/或在將四氯化鈦引入到氧化器100的下游，將至少部分的超細(xì)二氧化鈦顆粒引入到氧化器100。引入到氧化器100的超細(xì)二氧化鈦顆粒的量可以約為50-100ppmw,或者約為60_90ppmw，或者約為65_80ppmw，以步驟b)中生產(chǎn)的二氧化鈦顆粒的總重計(jì)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，至少一部分的超細(xì)二氧化鈦顆?？梢允菆F(tuán)聚的超細(xì)二氧化鈦顆粒的形式，該團(tuán)聚的超細(xì)二氧化鈦顆粒的中值尺寸可以約為2-150nm，或者約為5-80nm，或者約為30_60nm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，至少一部分的超細(xì)二氧化鈦顆粒是離散的超細(xì)二氧化鈦顆粒的形式，該離散的超細(xì)二氧化鈦顆粒的中值離散粒度可以約為l_60nm，或者約為l-10nm。所述超細(xì)二氧化鈦顆?？梢杂陕然に嚮蛘吡蚧趸伾a(chǎn)工藝生產(chǎn)。
[0027]參見(jiàn)圖2，氧化器可以至少包括第一階段200和第二階段202?？梢苑謩e通過(guò)線路204、206和208，將至少部分的四氯化鈦、至少部分的氧以及至少部分的試劑引入到第一階段200。此外，可以通過(guò)線路204和210將至少部分的四氯化鈦引入到第二階段202。第一階段200的操作溫度范圍可以約為900-1600°C，第二階段202的操作溫度范圍可以與第一階段200的溫度相同，比它低或者比它高，和/或第二階段202的操作溫度范圍可以約為900-1600°C。氧化器還可包括第三階段或額外階段，可以將至少部分的四氯化鈦引入到第二階段202和/或第三階段和/或任意后續(xù)階段。
[0028]可以在將四氯化鈦引入到第一階段200的上游，將至少部分的超細(xì)二氧化鈦顆粒引入到第一階段200，和/或在將四氯化鈦引入到第一階段200的下游，引入至少部分