一种防中间产物结块的碱法熔盐生产钛白粉的方法

摘要

本发明涉及的防中间产物结块的碱法熔盐生产钛白粉的方法，步骤是：将氢氧化钠溶液加热100℃～150℃；将富钛料加入其中进行脱硅反应得脱硅富钛料；氢氧化钠溶液和富钛料的重量份比为2～4∶1；将脱硅富钛料与过氧化钠粉末按重量份比1∶5～50比例均匀混合得混合料；将混合物料加至温度为350～400℃熔融态氢氧化钠中反应1～5小时；再继续升温到450～550℃反应1～3小时，得疏松熔盐反应中间产物；混合物料与氢氧化钠的重量份比为1∶0.8～1.2；再将中间产物依次经水洗、酸溶、还原、水解和煅烧得锐钛型或金红石型二氧化钛；优点在于：克服了富钛料和氢氧化钠熔盐反应时中间产物结块的难题，操作简单方便。

说明书

技术领域

本发明属于钛白粉的生产加工领域，具体涉及一种防中间产物结块的碱法熔盐 生产钛白粉的方法。

背景技术

二氧化钛俗称钛白粉，是化学工业中一种重要原料，无毒，对健康无害，它是 最重要的白色颜料，占全部白色颜料使用量的80％，它也是钛系的最主要产品，世界 上钛资源的90％都用来制造二氧化钛，二氧化钛在现代工业、农业、国防、科学技术 诸多领域中得到了广泛的应用，与人民生活和国民经济有着密切的联系。

目前，钛白粉的工业生产方法有硫酸法和氯化法，这些方法均存在废物量大、 毒性强和环境污染重等问题。中国科学院过程工程研究所在研发的亚熔盐化工冶金 技术的基础上，提出了低温熔盐清洁生产钛白的方法，该方法以高钛渣(含二氧化 钛大于90wt％)为原料，以氢氧化钠熔盐为反应介质，从生产源头消除环境污染，实 现钛资源及有价组分的高效和清洁的综合利用；在此方法中，首先将高钛渣和氢氧 化钠按照重量份比1.2∶1混合均匀，然后将混合物直接加热到550℃并在此温度下反 应1小时得到熔盐中间产物；然后根据专利申请号为CN200610114130.3的技术方案中 的水洗，酸溶，还原，水解和煅烧等步骤，得到锐钛型或金红石型的二氧化钛。

研究人员曾尝试用富钛料(含二氧化钛含量70wt％～85wt％)替代高钛渣通过熔盐 反应制备钛白粉，但由于富钛料中钙，镁，硅等杂质含量较多，在熔盐反应过程中， 相应的杂质会生成硅酸钠盐类，氢氧化钙和氢氧化镁等杂质，这些杂质会将生成的偏 钛酸钠中间产物粘粘在一起，存在着生成的熔盐反应中间产物结块比较严重，并粘覆 反应器壁面，阻碍反应过程的传质、传热，主元素钛的反应转化率大幅度降低。

发明内容：

本发明的目的是克服用富钛料替代高钛渣通过熔盐反应制备钛白粉的生产工艺 中的反应中间产物结块的难题，而提供一种防中间产物结块的碱法熔盐生产钛白粉 的方法。

本发明是通过以下技术方案加以实现的：

本发明提供的防中间产物结块的碱法熔盐生产钛白粉的方法，其步骤如下：

(1)将浓度为15％～40％的氢氧化钠溶液加热到100℃～150℃；将富钛料加入 到上述加热后的氢氧化钠溶液中进行脱硅反应，得到脱硅富钛料；

所述浓度为15％～40％的氢氧化钠溶液和富钛料的重量份比为2～4∶1；

(2)将步骤(1)得到的脱硅富钛料与过氧化钠粉末均匀混合得混合料；

所述过氧化钠粉末与富钛料的重量份比为1∶5～50；

(3)将混合料加入到温度为350～400℃的熔融态氢氧化钠中反应1～5小时； 再继续升温到450～550℃反应1～3小时，得到疏松熔盐反应中间产物；

所述混合料与氢氧化钠的重量份比为1∶0.8～1.2；

(4)将得到的疏松熔盐反应中间产物依次经过水洗、酸溶、还原、水解和煅烧 得到锐钛型或金红石型的二氧化钛。

所述的富钛料中二氧化钛含量为70wt％～85wt％。

所述熔融态氢氧化钠由固体氢氧化钠加热到350～400℃得到。

本发明的防中间产物结块的碱法熔盐生产钛白粉的方法，首先使用碱液对富钛 料进行脱硅，降低了熔盐反应中硅酸钠的生成量；其次改变了加热方式，在350℃至 550℃进行熔盐反应，这样不同的元素不会同时发生熔盐反应，因此减少了粘粘量； 最后，在熔盐反应中加入一定量的过氧化钠，过氧化钠在熔盐反应过程中会生成氧 气泡，使得熔盐反应产物呈现出一个多孔的结构；因此本发明可以有效减少富钛料 和氢氧化钠发生熔盐反应时反应中间产物结块的现象，使得熔盐反应产物更多地以 粉状形态呈现，并增加了反应的转化率；

本发明的防中间产物结块的碱法熔盐生产钛白粉的方法具有如下优点：该方法 可以有效防止富钛料和氢氧化钠在熔盐反应时中间产物发生烧结；其生产工艺中的 添加剂为过氧化钠，没有引入除原体系中之外的杂质；在保证反应转化率的同时， 防止结块效果明显，操作简单方便。

具体实施方式

实施例1：

将48g固体氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到350℃，将40g高钛渣(其组成 如表1所示)加入到反应釜中与液态的氢氧化钠发生反应。将温度在2小时内逐渐 升高到500℃，在500℃下保持1小时，取出反应中间产物(表2中的试样一)待测。

将48g固体氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到350℃，将40g富钛料1(其组 成如表1所示)加入到反应釜中与液态的氢氧化钠发生反应。将温度在2小时内逐渐 升高到500℃，在500℃下保持1小时。取出反应中间产物(表2中的试样二)待测。

将48g固体氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到350℃，将40g富钛料2(其组 成如表1所示)加入到反应釜中与液态的氢氧化钠发生反应。将温度在2小时内逐渐 升高到500℃，在500℃下保持1小时。取出反应中间产物(表2中的试样三)待测。

将48g固体氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到350℃，将40g富钛料3(其组 成如表1所示)加入到反应釜中与液态的氢氧化钠发生反应。将温度在2小时内逐渐 升高到500℃，在500℃下保持1小时。取出反应中间产物(表2中的试样四)待测。

由上可以看出：使用富钛料代替高钛渣碱法熔盐生产钛白粉的工艺过程中，会出 现中间产物结块现象；这严重影响着熔盐法钛白工艺生产的可行性。

实施例2：

1、将32g氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到350℃得熔融态氢氧化钠；

2、将40g脱硅富钛料1和8g过氧化钠粉末均匀混合得混合料，再将混合料加 至步骤1的镀镍反应釜中与熔融态氢氧化钠在350℃反应5小时；之后在1小时内将 镀镍反应釜温度逐渐升高到450℃，在450℃下保持1小时，得到疏松熔盐反应中间 产物(表2中的试样五)待测；

其中脱硅富钛料1的制备如下：

将浓度15wt％的氢氧化钠溶液放入反应釜中加热到100℃，将富钛料1(富钛料 1组成如表1所示)加入到反应釜中，与碱液(氢氧化钠溶液)发生脱硅反应2小时； 之后过滤得脱硅富钛料1，再对脱硅富钛料1进行水洗和干燥，得到脱硅富钛料1；

本实施例中，所述浓度15wt％的氢氧化钠溶液和富钛料1的重量份比为2∶1。

实施例3：

1、将48g氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到380℃得熔融态氢氧化钠；

2、将40g脱硅富钛料1和0.8g过氧化钠粉末均匀混合得混合料，再将混合料 加至步骤1的镀镍反应釜中与熔融态氢氧化钠在350℃反应1小时；之后在1.5小时 内将镀镍反应釜温度逐渐升高到500℃，在500℃下保持1小时，得到疏松熔盐反应 中间产物(表2中的试样六)待测；

其中脱硅富钛料1的制备如下：

将浓度40wt％的氢氧化钠溶液放入反应釜中加热到150℃，将富钛料1(富钛料 1组成如表1所示)加入到反应釜中，与碱液(氢氧化钠溶液)发生脱硅反应2小时； 之后过滤得脱硅富钛料1，再对脱硅富钛料1进行水洗和干燥，得到脱硅富钛料1；

本实施例中，所述浓度40wt％的氢氧化钠溶液和富钛料1的重量份比为4∶1。

实施例4：

1、将40g氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到400℃得熔融态氢氧化钠；

2、将40g脱硅富钛料1和4g过氧化钠粉末均匀混合得混合料，再将混合料加 至步骤1的镀镍反应釜中与熔融态氢氧化钠在400℃反应2小时；之后在1.5小时内 将镀镍反应釜温度逐渐升高到550℃，在550℃下保持1小时，得到疏松熔盐反应中 间产物(表2中的试样七)待测；

实施例5：

1、将40g氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到400℃得熔融态氢氧化钠；

2、将40g富钛料2和4g过氧化钠粉末均匀混合得混合料，再将混合料加至步 骤1的镀镍反应釜中与熔融态氢氧化钠在400℃反应2小时；之后在1.5小时内将镀 镍反应釜温度逐渐升高到550℃，在550℃下保持1小时，得到疏松熔盐反应中间产 物(表2中的试样八)待测；

实施例6：

1、将40g氢氧化钠放入到镀镍反应釜中加热到400℃得熔融态氢氧化钠；

2、将40g富钛料3和4g过氧化钠粉末均匀混合得混合料，再将混合料加至步 骤1的镀镍反应釜中与熔融态氢氧化钠在400℃反应2小时；之后在1.5小时内将镀 镍反应釜温度逐渐升高到550℃，在550℃下保持1小时，得到疏松熔盐反应中间产 物(表2中的试样九)待测；

其中脱硅富钛料1的制备如下：

将浓度30wt％的氢氧化钠溶液放入反应釜中加热到120℃，将富钛料1(富钛料 1组成如表1所示)加入到反应釜中，与碱液(氢氧化钠溶液)发生脱硅反应2小时； 之后过滤得脱硅富钛料1，再对脱硅富钛料1进行水洗和干燥，得到脱硅富钛料1；

本实施例中，所述浓度30wt％的氢氧化钠溶液和富钛料1的重量份比为3∶1。

表1为高钛渣和富钛料1所含组分的重量百分含量：

表2

从表2中可以看出，实施例2-4采用本发明的方法，以富钛料1为原料得到的 熔盐反应中间产物与以高钛渣为原料得到的熔盐反应中间产物的小颗粒质量分数相 当，有效地防止了反应结块的现象。