[发明专利]一种降低偏钛酸转化为金红石型二氧化钛煅烧温度的方法

说明书

本发明公开了一种降低偏钛酸转化为金红石型二氧化钛煅烧温度的方法，以含碳、氢、氧中至少两种以上的锌化合物和铵盐联合处理剂，在800±20℃煅烧，得到金红石型二氧化钛。经该方法制备的金红石型二氧化钛颗粒大小均匀、粒径分布小，该法制备不改变原有的生产工艺，降低了煅烧温度，操作容易，易于工业化生产，能耗低，经济效益和社会效益较好。

技术领域

本发明属于颜料制备技术领域，涉及钛白粉制备的方法，特别涉及一种降低偏钛酸转化为金红石型二氧化钛煅烧温度的方法。

背景技术

一般来说，在硫酸法工艺中，钛液水解制得的偏钛酸结晶性不好(使用金红石型晶种除外)，必须在1050℃左右的高温下长时间锻烧才可以使产品全部转化为金红石晶型。但是，偏钛酸结晶体在长时间的高温过程中晶体会产生严重烧结，晶格缺陷很多，晶粒过大且硬度高，产品颜料性能极差；另外，高温还会引起晶格脱氧，使产品呈灰相，直接影响产品白度。因此，在生产中必须在偏钛酸中添加一些金红石化的促进剂和晶型调节剂，使Ti0₂以合理的速度成长，在较低的锻烧温度下生产出晶型转化完全、大小适中、外形规整的颜料粒子。

研究发现，一些金属氧化物在钛白粉的锐钛型向金红石型转化过程中都具有诱导、促进和正催化剂的作用，一般认为阳离子的离子半径越小，促进金红石化的作用就越强，在TiO₂晶型转变过程中加入一些化合物，如:Cl^-、ZnO、MgO、Al₂O₃、V₂O₅、SnO₂等能促进金红石型物相的生成，降低晶型转变温度，缩短晶型转变时间。文献报道，工业上常用的促进剂有锌、镁、锑、锡、铝等元素的氧化物和盐类以及二氧化钛溶胶。如：郭俊怀等(金红石型TiO₂的快速晶型转变，应用化学，2003，20(7)：647-650)，在钛液进行常压水解时，加入SnCl₂与钛盐制成的复合晶种，引入质量分数为70％的SnO₂作为晶型转变促进剂，能有效地使锐钛矿型TiO₂转变为金红石型，TiO₂的晶型转变温度降低到870℃，并大大缩短完成晶型转变所需时间，避免物料烧结，得到大小适中，外形规整，光学性能良好的金红石型TiO₂。研究还发现，在盐处理时加入质量分数为0.5％的Zn²⁺，进一步加快了晶型转变过程。赵岩等(金红石型钛白粉生产过程中煅烧晶种的制备与应用，过程工程学报，2009,9(4)：750-753)，将自制晶种用于偏钛酸的盐处理，当晶种加入量3％、5％、煅烧温度900℃、煅烧时间2h时，TiO₂的金红石晶型转化率达99％以上。CN1242923C的方法是：将加有金红石煅烧晶种并经漂洗合格的偏钛酸饼用去离子水制成偏钛酸浆，然后加入由钾化合物、磷化合物以及铝化合物晶相控制剂组成的盐处理剂，再将经盐处理后的偏钛酸在800-1050℃的温度下煅烧转化，制得金红石型钛白粉初品。但是没有给出XRD等分析检测结果。CN104817105B的方法是：使用高锌盐进行盐处理加速金红石晶型转化，提高转化率，煅烧温度925-980℃。

从文献和专利报道看，在硫酸法制备的偏钛酸转化为金红石型二氧化钛工艺中，加入锌盐、铝盐、磷酸盐等无机盐作为盐处理剂，而煅烧温度大多数在870℃以上。由于经高温煅烧获得的金红石型二氧化钛颜料性能不理想，粒径粗大，硬度高，白度欠佳。为了降低煅烧温度，改善金红石型的颜料性能，本专利通过对锐钛型偏钛酸转化为金红石二氧化钛的原理进行分析，以含碳、氢、氧中至少两种以上的锌化合物-无机铵盐作为盐处理剂，降低煅烧温度，达到降低能耗和改善颜料产品性能的目的。

发明内容

本发明的目的是为了克服当前硫酸法工艺金红石型二氧化钛制备过程煅烧温度过高，影响其颜料性能等不足，提供一种以含碳、氢、氧中至少两种以上的锌化合物-铵盐作为联合盐处理剂，制备金红石二氧化钛的方法。

本发明的技术方案为：