一种硫酸法装饰原纸钛白粉中偏钛酸去Fe

摘要

一种硫酸法装饰原纸钛白粉中偏钛酸去Fe

说明书

技术领域

本发明属于硫酸法钛白粉的技术领域，涉及一种硫酸法装饰原纸钛白粉中偏钛酸去Fe₂O₃的方法。本方法简单，可将偏钛酸中Fe₂O₃的含量降低到0.002％以下。

背景技术

装饰原纸钛白粉是一种金红石型二氧化钛，Fe₂O₃对钛白粉的白度影响非常大，如果Fe₂O₃的含量超过0.0030％，钛白粉出现明显的黄相。

硫酸法钛白粉利用浓硫酸分解钛铁矿制备硫酸钛液，硫酸钛液水解生成偏钛酸，后经一系列工序制备成钛白粉，偏钛酸中Fe₂O₃的含量决定了钛白粉中Fe₂O₃的含量。水解制备的偏钛酸中Fe²⁺含量在0.1-0.3％，在水洗除Fe²⁺的过程中，部分Fe²⁺氧化成Fe³⁺，进而水解生成不溶于水的Fe₂O₃残存在偏钛酸中，含量在0.01-0.04％。

目前硫酸法钛白粉工业生产普遍采用硫酸溶解、还原剂还原(偏钛酸漂白)和无离子水洗涤(漂洗)的方法除去偏钛酸中的Fe₂O₃。还原方法有铝粉还原法和三价钛还原法。铝粉还原法是加铝粉还原Fe³⁺成为Fe²⁺，通过漂洗除去Fe²⁺。三价钛还原事先在三价钛制备槽中用浓硫酸溶解偏钛酸，制备Ti⁴⁺，在加铝粉还原Ti⁴⁺制备成Ti³⁺溶液，加一定量Ti³⁺溶液到漂白槽中，还原Fe³⁺成为Fe²⁺，漂洗除去Fe^2。。

目前使用的铝粉还原漂白法硫酸消耗量为26-30％左右(以偏钛酸中TiO₂为基数)，且偏钛酸中有未反应铝粉，对钛白粉的白度有影响。三价钛还原漂白法能消除铝粉还原法的铝粉反应不完全的缺点，且硫酸消耗为18-20％左右，但是三价钛制备需单独装置和人员，且经常出现操作要求，经常出现三价钛制备过程起泡冒槽、Ti⁴⁺发生水解，三价钛溶液输送过程结晶等问题。

发明内容

本发明为解决上述问题，针对目前硫酸法钛白粉生产中偏钛酸漂白过程存在的不足，从还原剂生成和漂白技术参数入手，设计了一种硫酸法装饰原纸钛白粉中偏钛酸去Fe₂O₃的方法，既可节约硫酸又可简化操作，偏钛酸中Fe₂O₃含量降到0.002％以下。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种硫酸法装饰原纸钛白粉中偏钛酸去Fe₂O₃的方法，包括以下步骤：

A、向漂白槽中加入水洗后TiO₂含量为300-400g/L的偏钛酸，加入量为偏钛酸总质量的0.5-1.0％，搅拌，然后加入浓硫酸，搅拌，90-120℃保温处理至偏钛酸溶解成清澈的溶液，加水稀释，得硫酸钛液；

B、向硫酸钛液中加入铝粉反应，至无固体物；

C、将剩余的偏钛酸加入到漂白槽中，稀释，搅拌后，向其中加入浓硫酸，搅拌，升温至60-80℃保温处理1.5-2.0h；

D、过滤、洗涤。

步骤A中，浓硫酸的加入量以100％H₂SO₄计为漂白槽中TiO₂量的2-4倍。

步骤A中，加水稀释为TiO₂含量为90-120g/L。

步骤B中，铝粉的加入量为硫酸钛液以TiO₂计的15-25％。

步骤C中，稀释为TiO₂含量为150-250g/L。

步骤C中，浓硫酸量(以100％H₂SO₄计，包括步骤A硫酸)为全部偏钛酸体积量(以TiO₂计，包括步骤A偏钛酸)的1-25％。

步骤D中，洗涤采用脱盐水洗涤2-3h。

本发明的有益效果是：

.本发明提供的技术可节约漂洗时间50％，铝粉消耗量可降低。

在节约时间的情况下降低含量，Fe₂O₃含量≤0.002％。

本发明方法可以保证没有铝粉掺入或者存在，送ICP做检测其中的元素，结果显示没有铝元素，以证明没有铝存在，避免了铝粉存在的弊端和潜在问题。

偏钛酸的加入量影响铝粉分散，过多会不均匀，分两次加入，尤其是前一次极少量的控制是为了提高锌粉在偏钛酸中的作用效果。

本发明设计了前后保温处理的温度不同，目的是：当温度达到90-120℃时，偏钛酸胶粒逐步酸溶和分散成胶体颗粒，控制水解；第二段60-80℃，是为了被分散的颗粒全部被溶解。

本发明硫酸的加入量不同，前一次为步骤A中TiO₂的2-4倍，后一步为全部偏钛酸的1-25％，目的是：控制pH值避免可溶性硫酸高铁重新水解转化为不溶性氢氧化高铁，确保工艺质量。因为氢氧化高铁溶解在硫酸中，生成硫酸高铁溶液，同时使一部分偏钛酸溶解生成硫酸氧钛溶液，再次加入量大，进一步溶解偏钛酸，同时降低锌粉残留。

本发明温度的控制是为了防止钛液早期水解，避免生成胶体，而钛液的质量下降，影响除铁效果。

本发明用脱盐水进行洗涤，避免在洗涤的过程中亚铁被氧化成三价铁，防止三价铁以固态形式沉积于偏钛酸中。本发明脱盐水洗涤的设计，并非简单，这是我们发现偏钛酸中铁含量不能进一步降低的原因，前述步骤中是从源头、根本上去除铁，本领域技术人员往往只是考虑到这层，认为在去除之后，洗涤只是将二价铁以水洗的方式去除，从而排出铁的干扰，然而这最后洗涤也是至关重要的，经我们一系列的研究和探索，采用脱盐水洗涤不仅能解决上述问题，同时可缩短洗涤时间，降低成本，使铁的含量降低到0.002％以下。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

一、具体实施例

实施例1

一种硫酸法装饰原纸钛白粉中偏钛酸去Fe₂O₃的方法，所用偏钛酸总量为65m³，偏钛酸中TiO₂浓度为385.46g/L，包括以下步骤：

A、向漂白槽中加入0.65m³水洗后合格的偏钛酸，搅拌，然后加入浓硫酸(H₂SO₄98.34％)0.485m³，搅拌，98-105℃保温处理至偏钛酸溶解成清澈的溶液，加水稀释至TiO₂浓度为115.76g/L，得硫酸钛液；

B、向硫酸钛液中加入铝粉(Al98.5％)38.15kg反应，至无固体物；

C、将剩余的64.35m³偏钛酸加入到漂白槽中，稀释调节浓度到210.85g/L(以TiO₂计)，搅拌后，向其中加入H₂SO₄98.34％浓硫酸，搅拌均匀，浓硫酸量(以100％H₂SO₄计)2.011m³，搅拌，升温至80℃保温处理2.0h；

D、过滤、脱盐水洗涤2.5h，滤饼中Fe₂O₃/TiO₂＝0.0012％。

实施例2

一种硫酸法装饰原纸钛白粉中偏钛酸去Fe₂O₃的方法，所用偏钛酸总量为65m³，偏钛酸中TiO₂浓度为368.23g/L，包括以下步骤：

A、向漂白槽中加入0.52m³水洗后合格的偏钛酸，搅拌，然后加入浓硫酸(H₂SO₄98.56％)0.423m³，搅拌，95-103℃保温处理至偏钛酸溶解成清澈的溶液，加水稀释至TiO₂浓度为110.98g/L，得硫酸钛液；

B、向硫酸钛液中加入铝粉(Al97.8％)35.24kg反应，至无固体物；

C、将剩余的64.48m³偏钛酸加入到漂白槽中，稀释调节浓度到187.74g/L(以TiO₂计)，搅拌后，向其中加入H₂SO₄98.56％浓硫酸，搅拌均匀，浓硫酸量(以100％H₂SO₄计)1.824m³，搅拌，升温至75℃保温处理1.5h；

D、过滤、脱盐水洗涤2h，滤饼中Fe₂O₃/TiO₂＝0.0013％。

实施例3

一种硫酸法装饰原纸钛白粉中偏钛酸去Fe₂O₃的方法，所用偏钛酸总量为64.5m³，偏钛酸中TiO₂浓度为392.57g/L，包括以下步骤：

A、向漂白槽中加入0.35m³水洗后合格的偏钛酸，搅拌，然后加入浓硫酸(H₂SO₄98.06％)0.412m³，搅拌，95-105℃保温处理至偏钛酸溶解成清澈的溶液，加水稀释至TiO₂浓度为95.82g/L，得硫酸钛液；

B、向硫酸钛液中加入铝粉(Al98.2％)21.0kg反应，至无固体物；

C、将剩余的64.15m³偏钛酸加入到漂白槽中，稀释调节浓度到195.26g/L(以TiO₂计)，搅拌后，向其中加入H₂SO₄98.06％浓硫酸，搅拌均匀，浓硫酸量(以100％H₂SO₄计)1.854m³，搅拌，升温至65-70℃保温处理1.8h；

D、过滤、脱盐水洗涤2.5h，滤饼中Fe₂O₃/TiO₂＝0.0015％。

二、实验效果

以现有三价钛还原漂白技术和铝粉还原漂白技术作为参比，漂白后偏钛酸漂洗3小时，比较硫酸消耗量、铝粉消耗量、偏钛酸中Fe₂O₃含量。

表1

样品名称Fe₂O₃/TiO₂，％H₂SO₄/TiO₂，％kgAl/吨TiO₂实施例10.0012181.52实施例20.0013171.47实施例30.0015160.84参比1(三价钛还原)0.0028181.57参比2(铝粉还原)0.0027301.64

从上表1可知，在保证更好的去Fe₂O₃效果前提下，本发明提供的技术可节约漂洗时间50％，铝粉消耗量可降低。从前面陈述可知，本发明比三价钛还原漂白技术更简单安全，成本低，比铝粉直接还原节约硫酸和铝粉。