[发明专利]采用抗坏血酸去除高价铁的硫酸法生产钛白粉水洗工艺

说明书

技术领域

本发明属于钛白粉生产领域，具体涉及一种采用抗坏血酸去除高价铁的硫酸法生产钛白粉水洗工艺。

背景技术

二氧化钛（俗称钛白粉）被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料。钛白粉物理化学性质十分稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应，与其他白色颜料比较，具有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性和耐热性，特别是没有毒性。广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业和领域。

目前钛白粉的工业成熟生产工艺有硫酸法和氯化法。硫酸法生产工艺技术成熟，能够生产锐钛型和金红石型两种钛白粉产品，但是其生产工艺流程长，三废排放量大；氯化法钛白粉生产工艺流程短，但是对设备和技术控制要求严格，并且只能够生产金红石型的钛白粉，其产生的废物很难处理，目前只能够采用深井填满。从现在来看，硫酸法生产工艺在中国仍然占有绝对地位。所以，优化硫酸法钛白粉的生产工艺和节能降耗依然是今后一个时期研究的重点。

在硫酸法钛白粉生产工艺中，一次水洗后偏钛酸中痕量铁杂质随着水洗时间的延长，酸度的降低，逐渐被氧化，以固体氢氧化铁的形式存在，具体方程式如下：

4FeSO₄+O₂+2H₂SO₄＝＝＝==2Fe₂(SO₄)₃+2H₂O

当PH≥1.5时：

Fe₂(SO₄)₃+6H₂O＝＝＝==2Fe(OH)₃↓+3H₂SO₄

偏钛酸中未洗涤的铁经过高温锻烧，氢氧化铁生成红色的Fe₂O₃，使色相降低。以Fe₂O₃计算，铁杂质含量在0.01％以上，就会明显出现色相偏红，铁杂质含量在0.01％--0.003%之间，出现色相偏黄。因此，硫酸法生产钛白粉必须严格控制铁的含量。以Fe₂O₃计算，铁杂质含量在0.01％以上时，水洗已经无法将其与二氧化钛分离。同时Fe₂O₃进入金红石晶格，造成晶格变形和晶格缺陷，容易形成发色活化点，提高了产品的光吸收能，导致白度和消色力下降，影响到钛白粉的光学性质，使钛白粉呈现黄色。因此硫酸法生产钛白粉时，一次水洗已经无法除铁至满足钛白粉质量的要求指标。

目前通用的降低高价铁含量的方法是一次水洗后用硫酸进行漂白，然后用三价钛进行还原，溶解浆料中的氢氧化铁，使制得的钛白粉产品，在白度和光泽度略有提高，但是产品质量仍然亟需提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用抗坏血酸去除高价铁的硫酸法生产钛白粉水洗工艺，解决了钛白粉水洗后铁杂质含量高，生产出的钛白粉的白度和光泽度质量下降和污水排放量大的问题。

本发明所述的采用抗坏血酸去除高价铁的硫酸法生产钛白粉水洗工艺，是先采用抗坏血酸还原钛白粉生产过程中一次水洗后偏钛酸中的痕量高价铁，再进行钛白粉生产过程中第二次水洗。

所述的偏钛酸中TiO₂的浓度为260-340g·L^-1。

所述的抗坏血酸的浓度为TiO₂浓度的0.3-0.9%。

还原温度为40-50℃，还原时间为30-90min，还原反应时搅拌转速为900-2000r·min^-1。

本发明硫酸法生产钛白粉水洗工艺通过添加抗坏血酸去除痕量高价铁，替代硫酸漂白、三价钛还原两个工序，再进行二次水洗。具体工艺为：

将一次水洗后的钛白粉料浆（偏钛酸）浓度（以TiO₂计），调节至260-340g·L^-1，温度保持在40-50℃，加入浓度为TiO₂浓度的0.3-0.9%的抗坏血酸，调整搅拌转速在900-2000r·min^-1，反应持续30-90min，反应平衡后，用去离子水进行洗涤，最后将滤饼进行烘干脱水脱硫。

在生产中，对处理后的滤饼进行钛白粉颜料性能和杂质元素的对比测试分析，同时做空白对比。具体的物理指标见表1：

表1传统方法和采用抗坏血酸改进工艺后生产出的产品性能、铁含量比较