專利名稱：金紅石二氧化鈦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金紅石二氧化鈦和其制備方法。具體講，本發(fā)明的方法適宜制備具有狹窄的顆粒度和晶粒度分布范圍的金紅石二氧化鈦。
眾所周知，影響金紅石二氧化鈦顏料蔽光性的主要因素是顏料的平均晶粒。為了具有最大的蔽光效果，晶粒度分布窄和顆粒(含一種或多種晶體)度分布窄也是重要的。對于具有適宜的晶粒和晶粒度分布的二氧化鈦而言，當顏料具有較高的單晶部分(即平均顆粒度接近平均晶粒度)時所獲得的效果最佳。
本發(fā)明的目的是提供一種能制備顆粒度和晶粒度分布范圍窄的且具有較高單晶部分的金紅石二氧化鈦的方法。
根據(jù)本發(fā)明制備金紅石二氧化鈦的方法包括對水合二氧化鈦進行煅燒，當以1℃/分的升溫速率加熱到950℃時，其中至少有99.0％(重量計)的二氧化鈦為金紅石晶形，此煅燒持續(xù)直到生成至少有99.5％(重量計)的二氧化鈦是金紅石晶形的二氧化鈦。
一般講，當把氧化鈦煅燒到有極高含量的金紅石時，會導(dǎo)致對單個晶體的燒結(jié)，于是顆粒度的分布相當寬，單晶部分相當?shù)?。令人驚奇的是，本發(fā)明的方法能獲得晶粒度和顆粒度分布范圍窄和單晶部分較高的新產(chǎn)品，因此，本發(fā)明的另一個方面包括平均晶粒度為0.17-0.32μm，顆粒度分布的幾何重量標準誤差小于1.25，平均顆粒度與平均晶粒度之比小于1.25∶1的金紅石二氧化鈦。
本發(fā)明方法不同于慣常方法之處在于利用了相當容易金紅石化形式的水合氧化鈦。一般做法是，(如在煅燒物料中加入金紅石化抑制劑來)調(diào)節(jié)煅燒條件，這樣水合氧化鈦相當慢地轉(zhuǎn)化為金紅石二氧化鈦，因這一般有利于煅燒爐的控制?？捎迷S多方法制備適用于該法的水合二氧化鈦，例如在煅燒物料中加入金紅石促進劑，將加到煅燒物料中的金紅石抑制劑的常規(guī)量減少或用相當大量的促進金紅石成核劑(既在水合氧化鈦沉淀期間，也可加到煅燒爐中)。在煅燒期間存在的金紅石化促進劑包括鋰和鋅化合物和其存在應(yīng)控制的金紅石化抑制劑包括鋁、鉀和磷化合物。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案包括對按存在于硫酸鈦溶液中的潛在二氧化鈦計存在有含量為0.2-4％(重量)二氧化鈦成核劑的硫酸鈦溶液進行水解形成水合氧化鈦；以計算為TiO2的水合氧化鈦重量為基準計，在按堿金屬氧化物計算其量為0.05-0.3％(重量)的鈉化合物或鋰化合物的存在下對所述水合氧化鈦進行煅燒，和任意地，以按二氧化鈦來計算的水合氧化鈦重量為基準計，在按二氧化磷計算其量為0.25％重量的磷化合物存在下，無須再仔細加入其他煅燒添加劑，所述煅燒直至形成至少有99.5％(重量)的二氧化鈦是金紅石晶形的二氧化鈦。
此優(yōu)選方案的另一種變通方式為再向水合氧化鈦中加入鋁化合物后再煅燒。然而重要的是對加入的鋁化合物的量嚴格控制，此量同水合氧化鈦中存在的鈮有關(guān)。在制備氧化鈦的原料中常常存在有鈮化合物，鈮化合物的存在一般會使最終的金紅石二氧化鈦退色。加入足夠數(shù)量的鋁化合物確保至少大約有等摩爾量的鋁和鈮以使退色的情形最小。一般而言，考慮到由于生產(chǎn)工藝的變化而鈮的含量會隨之變化，所以加入的數(shù)量略超過等摩爾量以便確保至少等摩爾的數(shù)量。一般而言，以作為五氧化二鈮計算的鈮(重量)為基準計，按三氧化二鋁計的鋁化合物(重量)的加入量約為55％?？梢赃M行種種變更，但鋁化合物(三氧化二鋁計)的加入量一般為鈮(作為五氧化二鈮計算)的52-62％(重量)。
本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案包括對按存在于硫酸鈦溶液中的潛在二氧化鈦(重量)計存在有含量為0.2-4.0％二氧化鈦成核劑的硫酸鈦水溶液進行水解形成水合氧化鈦；以按二氧化鈦計的水合氧化鈦重量為基準計，在按氧化鉀重量計算其量為0.10-0.40％的鉀化合物的存在下對所述水合氧化鈦進行煅燒，和任意地，以按二氧化鈦來計算的水合氧化鈦重量為基準計，在按二氧化磷重量計算其量為0.15％磷化合物存在下，再無須仔細加入其他煅燒添加劑，所述煅燒直至形成至少有99.5％的二氧化鈦是金紅石晶形。
此優(yōu)選方案的另一種變通方式為再向水合氧化鈦中加入鋁化合物后再煅燒。然而如前所述，加入鋁化合物的目的是使氧化鈦中的鈮雜子的影響減少到最小。如前所述，以鈮(作為五氧化二鈮計算)重量為基準計，按三氧化二鋁重量計算的鋁化合物的加入量因此為52-62％。
上述優(yōu)選實施方案中，在二氧化鈦成核劑存在下沉淀水合氧化鈦。這樣的成核劑和其制備方法在二氧化鈦工業(yè)中是眾所周知的。一般而言，成核劑是促進金紅石成核劑，向氫氧化鈉水溶液中迅速加入含有每升約為200克TiO2的等價物的四氯化鈦水溶液一般即可制得此成核劑。
以硫酸鈦溶液中存在的潛在二氧化鈦的重量為基準計，按二氧化鈦重量計算此成核劑存在量為0.2-4％。按潛在TiO2的重量計算，優(yōu)選成核劑為1.0-2.0％。
一般用過濾從殘存的硫酸鈦溶液中分離出沉淀的水合氧化鈦，一般為漿狀物。常用水再漿化和再過濾洗滌此漿狀物，除去水溶性鐵鹽和減少硫酸污染。
在一種優(yōu)選方法中，在煅燒水合氧化鈦期間，存在一種或多種鋰或鈉化合物。在另一優(yōu)選方法中，存在一種或多種鉀化合物。一般而言，須在煅燒前加入這些化合物。一般可以使用諸如氯化物、硫酸鹽或氫氧化物作為鋰、鈉或鉀的化合物，但優(yōu)選的化合物是鋰、鈉、鉀碳酸鹽。
在使用鋰或鈉的方案中，按氧化鋰或氧化鈉重量計，鋰或鈉化合物的用量為按二氧化鈦的重量計的水合氧化鈦的0.05-0.3％。對于鋰化合物而言，按氧化鋰重量計的優(yōu)選用量為氧化鈦的0.05-0.15％。對于鈉化合物，按氧化鈉重量計的優(yōu)選用量為氧化鈦的0.1-0.20％鈉。
在鉀化合物作為煅燒添加劑的實施方案中，其按氧化鉀重量計的用量為按二氧化鈦重量計的水合氧化鈦的0.10-0.40％。優(yōu)選地按氧化鉀重量計的優(yōu)選用量為二氧化鈦的0.15-0.30％。
在優(yōu)選實施方案中，煅燒期間磷化合物的存在量是任意的。由于磷雜質(zhì)存在于所用礦物中，所以磷化合物常常存在于水合氧化鈦中。然而，一般需通過加入磷化合物來調(diào)節(jié)磷存在量。適宜的化合物包括磷酸，優(yōu)選磷酸銨。
如用鈉或鋰作煅燒爐添加劑，如用的話，按五氧化二磷重量計的磷化合物的用量為按二氧化鈦重量計的水合氧化鈦的0.25％。優(yōu)選地，按五氧化二磷計的磷化合物的存在量為二氧化鈦的0.05-0.25％。當它同鋰化合物一起使用時，按五氧化二磷重量計的磷化合物的優(yōu)選量為二氧化鈦的0.10-0.20％。當它同鈉化合物一起使用時，按五氧化二磷計的磷化合物的優(yōu)選量達二氧化鈦的0.15％。
當用鉀化合物作煅燒添加劑時，如用的話，按五氧化二磷重量計的磷化合物的用量為按二氧化鈦計的水合氧化鈦的0.15％。按五氧化二磷重量計的磷化合物的優(yōu)選量為按二氧化鈦計的氧化鈦的0.05-0.15％。
如前所述，通過加入部分鋁化合物來改變本發(fā)明兩優(yōu)方案中的任一方法。重要之處在于加入的鋁化合物的量同前面所述的漿狀物中存在的鈮的量密切相關(guān)，而實際用量由對漿狀物或原料礦物中鈮的分析而定。按三氧化二鋁重量計的鋁化合物的量一般不超過按二氧化鈦計的氧化鈦的0.15％。所用的鋁化合物可為從氯化鋁、氫氧化鋁或硝酸鋁中選出的一種鋁化合物，優(yōu)選硫酸鋁。
本發(fā)明的方法中，可用本領(lǐng)于公知的慣用技術(shù)來煅燒水合氧化鈦。煅燒的關(guān)鍵之點在于確立證生產(chǎn)的二氧化鈦至少含99.5％的金紅石晶形的條件。優(yōu)選情況是，確定選擇的條件應(yīng)使生產(chǎn)的二氧化鈦至少99.8％是金紅石晶形。把氧化鈦煅燒到其含99.9％重量的金紅石二氧化鈦接著氧化鈦的溫度再升高30-70℃即可獲得適宜的產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有如前面所述的窄的顆粒度分布和具有比按常規(guī)方法制備的二氧化鈦更園，角更少的晶體的實用性能。
在前面所述的本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，把水合氧化鈦加熱到850-1000℃即可典型地獲得所需要的金紅石轉(zhuǎn)變。更加普通的是采用860-930℃的溫度。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的產(chǎn)品具有狹窄的晶粒度和顆粒度分布范圍。然而，一般而言，為了獲得最佳的顆粒度分布和減少顆粒度及增加二氧化鈦粉末的單晶部分需對從煅燒爐中排放出的物料進行研磨。任何適宜的研磨方法均可以使用，幾種方法是本領(lǐng)于技術(shù)人員公知的。然而優(yōu)選用砂磨機來制備將二氧化鈦分散于水中的分散體，在如通過裝在轉(zhuǎn)軸上的串聯(lián)的盤對其進行攪拌的研磨區(qū)中將此分散體同沙?；旌?。此沙粒起著研磨介質(zhì)的作用并減少二氧化鈦的平均顆粒度。
為了制備本發(fā)明一個方面的新產(chǎn)品，確定的研磨條件應(yīng)能產(chǎn)生出平均顆粒度與平均晶粒度之比小于1.25∶1的產(chǎn)品。優(yōu)選條件為確保此比小于1.1∶1。
用X-射線沉積法(例如，Brookhaven BIXDC粒度分析儀)測定平均顆粒度，用透射電子顯微鏡對研磨樣品進行測定，對所得照片進行圖像分析(例如quantimet 570圖像分析儀)來測定平均晶粒度。
一般而言，如用X-射線沉積法測定，經(jīng)研磨的二氧化鈦的平均粒徑小于0.40μm，優(yōu)選小于0.35μm，更優(yōu)選小于0.30μm。
一般說來，本發(fā)明方法的產(chǎn)品的平均晶粒尺寸為0.17-0.32μm，產(chǎn)品的優(yōu)選晶粒尺寸為0.22-0.30μm。經(jīng)常調(diào)節(jié)平均晶粒以便適合于二氧化鈦的最終應(yīng)用。例如，如將二氧化鈦用于墨水，優(yōu)選平均晶粒尺寸為0.23-0.30μm，如用于顏料，優(yōu)選平均晶粒尺寸為0.22-0.26μm。
一般常對二氧化鈦顏料顆粒用工業(yè)上普通的表面處理方法進行處理。例如，一般用無機水合氧化物或磷酸鹽對顆粒進行涂覆。一般用的氧化物有硅、鈦鋯和鋁的氧化物。經(jīng)常也用如多元醇或鏈烷醇胺等有機化合物對顆粒表面進行處理。一般用的有機化合物有三甲醇丙烷、季戊四醇、三乙醇胺和三甲醇乙烷。
可方便的將由砂磨機制得的分散體用一種或多種無機化合物進行處理，處理后分離出顏料、干燥，如需要的話，再于微?；?。
正如前面所述的那樣，本發(fā)明能制得其中用Brookhaven BIXDC粒徑分析儀測得的顆粒度的幾何重量標準誤差小于1.25的新穎的二氧化鈦。在本發(fā)明的優(yōu)選產(chǎn)品中，顆粒度的幾何重量標準誤差小于1.22。
新穎二氧化鈦晶體粒度的幾何重量標準誤差小于1.28。
本發(fā)明產(chǎn)品的平均顆粒度與平均晶粒度之比小于1.25∶1，優(yōu)選小于1.1∶1。
盡管用本發(fā)明的方法煅燒獲得的二氧化鈦中金紅石的含量常比預(yù)料的高，但未觀察到有不利的光學(xué)影響。用本發(fā)明優(yōu)選實施方案制得的其他產(chǎn)品有出乎意料之外的低的磨蝕性。
下面用實施對本發(fā)明進行說明。
實施例1用硫酸消化礦渣原料，用稀硫酸溶解所得的消化餅，澄清所得溶液從而制備硫酸鈦溶液。此硫酸鈦溶液具有的酸/鈦比和鐵/鈦比分別為1.81和0.12，其濃度等價于240克二氧化鈦/升。把此溶液加熱到85℃，在5分鐘以上的時間內(nèi)，加入二氧化鈦成核劑，加入的成核劑按二氧化鈦重量計為溶液中潛在的二氧化鈦重量的1.9％。將此溶液溫度保持在85℃下2小時后，升溫到沸點，此溫度下保溫1小時。然后將此溶液稀釋到每升含170克二氧化鈦，再保持在沸點15分鐘形成水合二氧化鈦漿。
對此漿洗滌和浸提后同磷酸二氧銨混合得五氧化二磷與二氧化鈦之比和以氧化鈉計的磷酸鈉與二氧化鈦之比分別為0.0010和0.0019的漿料。所得漿料在110℃下干燥過夜并通過2mm的篩孔。把此粉料在回轉(zhuǎn)爐中以1℃/分的升溫速度加熱直至發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含99.9％金紅石，在915℃溫度下完成該轉(zhuǎn)變。
經(jīng)測發(fā)現(xiàn)此產(chǎn)品的平均晶粒度為0.26μm，晶粒幾何重量標準誤差為1.27(Quantiomet 570圖像分析儀)，用砂磨機研磨該產(chǎn)品直至用光密度測的平均顆粒度為0.274μm。然后用慣用技術(shù)，例如從硫酸鋁和硫酸鈉中沉淀的辦法用2.6％的氧化鋁進行涂覆，干燥、研磨后，把經(jīng)涂覆的顏料兩次通過微粉機，第一次通過前，在研磨期間用0.60％的三甲醇丙烷進行處理。
最終產(chǎn)品的平均顆粒度(Brookhaven BIXDC)為0.263μm和異常窄的幾何重量顆粒粒度標準誤差為1.20。
當用慣常辦法將其加入到硝化纖維墨水中時，墨水的光澤極好，不損害蔽光度。
實施例2用類似實施例1辦法制備硫酸鈦溶液，但用鈦鐵礦作原料。此溶液具有的酸/鈦比和鐵/鈦比分別為1.80和0.50，其濃度為202克二氧化鈦/升。用類似實施例1的辦法水解來生產(chǎn)水合二氧化鈦漿，但按二氧化鈦重量計所用的二氧化鈦成核劑的量為硫酸鈦溶液中潛在二氧化鈦重量的1.6％。對此漿洗滌和浸提后同磷酸二氫銨混合得五氧化二磷與二氧化鈦之比和以氧化鈉計的碳酸鈉與二氧化鈦之比分別為0.0010和0.0022的漿料。把經(jīng)處理的漿料在回轉(zhuǎn)段燒爐中以1℃/分的升溫速度加熱到950℃直至發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含99.9％金紅石。
經(jīng)測發(fā)現(xiàn)此產(chǎn)品的平均晶粒度為0.26μm，晶粒度幾何重量標準誤差為1.26(Quantimet 570圖象分析儀)，將此產(chǎn)品經(jīng)粗干磨后用砂磨機研磨直至(用光密度顆粒粒分析儀測的)幾何顆粒度標準誤差為1.45、平均顆粒度為0.28μm。然后用慣用技術(shù)，用2.5％重量計的氧化鋁進行涂覆，干燥后兩次通過微粉機。
最終產(chǎn)品的平均顆粒度(Brookhaven BXI顆粒度分析儀)為0.27μm，顆粒度的幾何標準誤差為1.24。
當用常規(guī)辦法將其加入硝化纖維墨水中時，墨水的光澤極好，蔽光度優(yōu)異。
實施例3用類似實施例1的辦法制備硫酸鈦溶液。此溶液具有的酸/鈦比和鐵/鈦比分別為1.81和0.12，鈦溶液的二氧化鈦溶液為240克/升。用類似實施例1的辦法水解來生產(chǎn)水合二氧化鈦漿，但按二氧化鈦重量計加入的二氧化鈦成核劑量為硫酸鈦溶液中潛在的二氧化鈦重量的1.8％。
對此漿洗滌和浸提后同磷酸二氫銨混合得五氧化二磷與二氧化鈦之比和以氧化鈉計的碳酸鈉與二氧化鈦之比分別為0.0012和0.0020的漿料。把經(jīng)處理的漿料試樣在回轉(zhuǎn)煅燒爐中以1℃/分的升溫速度加熱到950℃直至發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含99.9％金紅石。在回轉(zhuǎn)煅燒爐中以3℃/分的升溫度度對全部漿料加熱直到二氧化鈦有99.9％轉(zhuǎn)化為金紅石。
經(jīng)測發(fā)現(xiàn)此產(chǎn)品的平均晶粒度為0.24μm，晶粒度幾何重量標準誤差為1.27(Quantimet 570圖像分散儀)，將此產(chǎn)品經(jīng)粗干磨后用砂磨機研磨直至(用光密度顆粒粒度分析儀測的)幾何顆粒度標準誤差為1.43，平均顆粒度為0.30μm。然后用常規(guī)技術(shù)，用2.5％重量計的氧化鋁對之進行涂覆，干燥后用微粉機研磨兩次。
最終產(chǎn)品的平均顆粒度(Brookhaven BXI顆粒度分析儀)為0.30μm和顆粒度的幾何標準誤差為1.24。
當用常規(guī)辦法將其加入硝化纖維墨水中時，墨水的光澤極好，蔽光度優(yōu)異。
實施例4用類似實施例2的辦法制備硫酸鈦溶液。此溶液具有的酸/鈦比和鐵/鈦比分別為1.88和0.80，鈦溶液的二氧化鈦濃度為170克/升。用類似實施例1的辦法對所得的水合二氧化鈦水解來制水合二氧化鈦漿料，但按二氧化鈦重量計加入的二氧化鈦成核劑的量為硫酸鈦溶液中潛在的二氧化鈦重量的1.0％。
對此漿洗滌和浸提后同磷酸二氫銨混合得五氧化二磷與料漿中二氧化鈦之比、以氧化鉀計的碳酸鉀與二氧化鈦之比和以三氧化二鋁計的硫酸鋁同溶液中的二氧化鈦重量之比分別為0.0010、0.0022和0.0015的漿料，(此漿料中的鈮量按五氧化二鈮重量計，為其中二氧化鈦的0.27％)。把經(jīng)處理的漿料試樣在回轉(zhuǎn)煅燒爐中以1℃/分的升溫速度加熱到950℃直至發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含99.4％金紅石。在回轉(zhuǎn)煅燒爐中以3℃/分的升溫速度對全部漿料加熱直至產(chǎn)物含99.5％金紅石。
經(jīng)測發(fā)現(xiàn)此產(chǎn)品的平均顆粒度為0.26μm，晶粒度幾何重量標準誤差為1.25(Quantimet 570圖像分析儀)，將此產(chǎn)品經(jīng)粗干磨后用砂磨機研磨直至(用光密度顆粒粒度分析儀測的)幾何顆粒度標準誤差為1.43，平均顆粒度為0.34μm。然后用慣用技術(shù)，按常規(guī)方法，用按五氧化二磷計的0.1％磷酸鹽、0.4％二氧化鈦(重量計)、0.5％氧化鋯(重量計)、0.6％二氧化硅(重量計)和3.3％氧化鋁(重量計)對之進行涂覆，干燥后用粉碎機研磨兩次。
最終產(chǎn)品的平均顆粒度(Brookhaven BXI顆粒分析儀)為0.31μm和顆粒度的幾何標準誤差為1.22。
當用常規(guī)辦法將之加入硝化纖維醇涂料中時，墨水的光澤極好，蔽光度優(yōu)異。
實施例5用類似實施例1的辦法制備硫酸鈦溶液。此溶液具有的酸/鈦比和鐵/鈦比分別為1.81和0.12，鈦溶液的二氧化鈦濃度為240克/升。用類似實施例1的辦法對所得的水合二氧化鈦水解來制水合二氧化鈦漿料，但按二氧化鈦重量計加入的二氧化鈦成核劑量為硫酸鈦溶液中潛在在的二氧化鈦重量的3.5％。
對此漿洗滌和浸提后同磷酸二氫銨混合得五氧化二磷與二氧化鈦之比和以氧化鈉計的碳酸鈉與二氧化鈦之比分別為0.0010和0.0020的漿料。把經(jīng)處理的漿料在回轉(zhuǎn)煅燒爐中以1℃/分的升溫速度加熱至860℃發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含99.9％金紅石。繼續(xù)加熱直至900℃時停止煅燒。
經(jīng)測發(fā)現(xiàn)此產(chǎn)品的平均晶粒為0.19μm，晶粒度幾何重量標準誤差為1.25(Quantimet 570圖像分析儀)。產(chǎn)品平均縱橫比為1.49。將此產(chǎn)品經(jīng)粗干磨后用砂磨機研磨直至(用光密度顆粒粒度分析儀測的)幾何顆粒度標準誤差為1.39，平均顆粒度為0.22μm。然后用慣用技術(shù)，按常規(guī)方法，用0.5％重量計的氧化鋁進行涂覆，干燥后用微粉機研磨。
相對于慣用產(chǎn)品而言，該產(chǎn)品具有高的推積密度，據(jù)說此性能同顆粒球形有關(guān)。
實施例A(對比)該實施例證明煅燒至至少有99.5％金紅石對于獲得要求的顏料性質(zhì)是重要的。
用類似實施例1的辦法制備硫酸鈦溶液。此溶液具有的酸/鈦比和鐵/鈦比分別為1.81和0.12，鈦溶液的二氧化鈦溶液為240克/升。用類似實施例1的辦法水解制備水合二氧化鈦漿，但按二氧化鈦重量計所用的二氧化鈦成核劑的量為硫酸鈦溶液中潛在的二氧化鈦的1.8％。
對此漿洗滌和浸提后同磷酸二氫銨混合得五氧化二磷與二氧化鈦之比和以氧化鈉計的碳酸鈉與二氧化鈦之比分別為0.0011和0.0018的漿料。所得漿料在回轉(zhuǎn)煅燒爐中以1℃/分的升溫速度加熱至950℃發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含99.9％金紅石。在回轉(zhuǎn)窯中以3℃/分的升溫率對整個料漿煅燒并且當產(chǎn)品含有98.5％金紅石時中止加熱。
經(jīng)測發(fā)現(xiàn)此產(chǎn)品的平均晶粒度為0.21μm，晶粒度幾何重量標準誤差為1.32(Quantimet 570圖像分析儀)。將此產(chǎn)品經(jīng)粗干磨后用砂磨機研磨直至(用光密度顆粒粒度分析儀測的)幾何顆粒標準誤差為1.47，平均顆粒度為0.29μm。然后用慣用技術(shù)，用2.5％重量計的氧化鋁進行涂覆，干燥后用微粉機研磨兩次。
最終產(chǎn)品的平均顆粒度(Brookhaven BXI顆粒粒度分析儀)為0.29μm和顆粒度幾何標準誤差為1.29。
當用慣用辦法將之加入纖維墨水中時，同慣常顏料比，墨水的標準光澤和蔽光度均好。
實施例B(對比例)
此實施例證明未滿足迅速金紅石化試驗的水合氧化鈦“漿”不能產(chǎn)出滿意的產(chǎn)品。
用類似實施例1的辦法制備硫酸鈦溶液。此溶液具有的酸/鈦比和鐵/鈦比分別為1.81和0.12，鈦溶液的二氧化鈦濃度為240克/升。用類似實施例1的辦法水解制備水合二氧化鈦漿體，但所用的按二氧化鈦重量計的二氧化鈦成核劑的量為硫酸鈦溶液中潛在的二氧化鈦的2.2％。
對此漿洗滌和浸提后同磷酸二氫銨混合得五氧化二磷與料漿中二氧化鈦之比、以氧化鈉計的碳酸鈉與二氧化鈦之比和以氧化鉀計的碳酸鉀與二氧化鈦之比以及以三氧化二鋁計的硫酸鋁與二氧化鈦之比分別為0.0020、0.00020、0.0028和0.0020的漿料。所得處理后的漿料試樣在回轉(zhuǎn)煅燒爐中以1℃/分的升溫速度加熱至950℃發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含90.0％金紅石。在回轉(zhuǎn)煅燒爐中以3℃/分的升溫速度對全部漿料加熱并監(jiān)測金紅石的轉(zhuǎn)變。當把產(chǎn)品加熱至990℃時，金紅石比例為98％，此時停止加熱。
經(jīng)測發(fā)現(xiàn)此產(chǎn)品的平均晶粒度為0.23μm，晶粒度幾何重量標準誤差為1.32(Quantimet 570圖像分析儀)，將此產(chǎn)品經(jīng)粗干磨后用砂磨機研磨直至(用光密度顆粒度分析儀測的)幾何顆粒度標準誤差為1.51，平均顆粒度為0.30μm。然后用常規(guī)技術(shù)，用3.2％重量計的氧化鋁和0.8％重量計的氧化鈦對之進行涂覆。對之干燥并用微粉機研磨兩次。
最終產(chǎn)品的平均顆粒度(Brookhaven BXI顆粒粒度分析儀)為0.29μm和顆粒度幾何重量標準誤差1.31。
當用常規(guī)辦法將其加入硝基纖維墨水中時，同常規(guī)顏料比，墨水具有標準的光澤和蔽光度。
權(quán)利要求
1.制備金紅石二氧化鈦的方法，該方法包括煅燒水合氧化鈦，其特征在于所述水合氧化鈦具有按1℃/分的升溫速率加熱至950℃時至少形成99.0％重量計金紅石晶形的性質(zhì)，所說煅燒進行至產(chǎn)生的二氧化鈦中至少有99.5％重量計的二氧化鈦是金紅石晶形。
2.制備金紅石二氧化鈦的方法，該方法包括在二氧化鈦成核劑存在下水解硫酸鈦水溶液形成水合氧化鈦、接著對水合氧化鈦進行煅燒，其特征在于水解期間二氧化鈦成核劑的數(shù)量(重量)是潛在于硫酸鈦溶液中的二氧化鈦重量的0.2-4.0％，在數(shù)量為按堿金屬氧化物重量計鈉化合物或鋰化合物重量為按二氧化鈦重量計水合氧化鈦重量的0.05-0.3％的鈉化合物或鋰化合物存在下，對所述水合氧化鈦進行煅燒，且任意的在數(shù)量為按五氧化二磷重量計的磷化合物為按二氧化鈦計的水合氧化鈦重量的0.25％的磷化合物存在下，不須仔細加入其他煅燒添加劑，所說煅燒持續(xù)到其中有99.5％(重量)的二氧化鈦是金紅石晶形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于煅燒期間存在鋰化合物，其數(shù)量為按氧化鋰重量計的鋰化合物的量為按二氧化鈦計的水合氧化鈦重量的0.05-0.15％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于煅燒期間存在鈉化合物，其數(shù)量為按氧化鈉重量計的鈉化合物的量為按二氧化鈦計的水合氧化鈦的重量的0.10-0.20％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于煅燒期間存在鋰化合物和磷化合物，按五氧化二磷重量計磷化合物存在量為為按二氧化鈦重量計水合氧化鈦的0.10-0.20％。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于煅燒期間存在鈉化合物，和任意的，磷化合物，按五氧化二磷重量計其存在量不大于按二氧化鈦重量計水合氧化鈦的0.15％。
7.制備金紅石二氧化鈦的方法，該方法包括在二氧化鈦成核劑存在下水解硫酸鈦水溶液形成水合氧化鈦，接著對所說水合氧化鈦進行煅燒，其特征在于水解期間二氧化鈦成核劑的數(shù)量(重量)是潛在于硫酸鈦溶液中的二氧化鈦的0.2-4.0％，在數(shù)量為按氧化鉀重量鉀計化合物為按二氧化鈦計水合氧化鈦重量的0.10-0.40％的鉀化合物存在下，對所述水合氧化鈦進行煅燒，且任意的在數(shù)量為按五氧化二磷重量計磷化合物為按二氧化鈦計水合氧化鈦重量的0.15％磷化合物存在下，不須再仔細加入其他煅燒添加劑，所說煅燒持續(xù)到形成其中有99.5％重量計的二氧化鈦是金紅石晶形的二氧化鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或7的方法，其特征在于煅燒期間還存在于鋁化合物，其量至少和存在于水合氧化鈦中的任何鈮量是大約等摩爾的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于存在鋁化合物，其量為按三氧二鋁計的鋁化合物的重量為按五氧化二鈮重量計的鈮量的52-62％。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于存在鋁化合物，其量為按三氧化二鋁計的鋁化合物的重量為不大于按二氧化鈦重量計的水合氧化鈦的0.15％。
11.根據(jù)權(quán)利要求2或7的方法，其特征在于煅燒期間將水合氧化鈦加熱到850-1000℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求1，2或7的方法，其特征在于將煅燒進行到產(chǎn)生的二氧化鈦至少有99.9％(重量計)是金紅石晶形，接著再將二氧化鈦的溫度升高30-70℃。
13.根據(jù)權(quán)利要求1，2或7的方法，其特征在于將從煅燒爐中排出的物料進行研磨直至平均顆粒度與平均晶粒粒度之比小于1.25∶1。
14.根據(jù)權(quán)利要求1，2或7的方法，其特征在于將從煅燒爐中排出的物料進行研磨到用X射線沉積法測得的平均顆粒度降低到小于0.40μm。
15.根據(jù)權(quán)利要求1，2或7的方法，其特征在于煅燒后用無機水合氧化物、磷酸鹽或有機化合物涂覆二氧化鈦。
16.平均晶粒度為0.17-0.32μm的金紅石二氧化鈦，其特征在于所說金紅石二氧化鈦具有幾何重量標準誤差小于1.25的顆粒度分布，平均顆粒度同平均晶粒度之比小于1.25∶1。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的金紅石二氧化鈦，其特征在于金紅石二氧化鈦具有的晶粒幾何重量標準誤差小于1.28。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的金紅石二氧化鈦，其特征在于所說金紅石二氧化鈦具有的平均顆粒同平均晶粒度之比小于1.1∶1。
全文摘要
本發(fā)明提供了制備金紅石二氧化鈦的方法，該方法包括對易于轉(zhuǎn)化為金紅石二氧化鈦的水合氧化鈦進行加熱直到其中至少有99.5％金紅石晶形，對易于轉(zhuǎn)化為金紅石的試驗由按1℃/分的升溫速率把水合氧化鈦加熱到950℃。適宜物質(zhì)由此轉(zhuǎn)換為至少有99.0％重量計的金紅石，其產(chǎn)品具有狹窄的顆粒度和晶粒度分布并為一優(yōu)異的顏料。
文檔編號C09C1/36GK1161307SQ9612390
公開日1997年10月8日 申請日期1996年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月15日
發(fā)明者J·羅貝, G·W·沃森 申請人:泰奧塞集團服務(wù)有限公司