金紅石型鈦白粉生產(chǎn)的鹽處理及煅燒工藝優(yōu)化

許定文

廣西金茂鈦業(yè)有限公司 廣西梧州 543300

鈦白粉作為一種無機(jī)顏料，其物理、化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，具有遮蓋力高、白度和光亮度高、無毒等特點(diǎn)，全部白色顏料中，鈦白粉的使用量占據(jù)較大份額，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、印刷油墨和橡膠等領(lǐng)域。目前，我國大部分鈦白粉廠家采用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉，要得到指標(biāo)優(yōu)良的金紅石型鈦白粉，在其生產(chǎn)過程中要特別控制好水解、鹽處理和煅燒以及金紅石包膜的工藝控制。本文僅對(duì)硫酸法鈦白粉生產(chǎn)過程中，鹽處理劑加入量和煅燒條件對(duì)鈦白粉質(zhì)量的影響進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料的制備

從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)取一定量合格的偏鈦酸（礦種為攀礦和印度礦 各 50%）， 經(jīng) 檢 測(cè)， 其 組 成 為Fe=35ppm，調(diào)整偏鈦酸濃度為300-350g/l，待用。配制約100g/l濃度的K2CO3溶液（以K2O計(jì)）、10-30g/l濃度的H3PO4溶液（以P2O5計(jì)），100g/l濃度的Al2（SO4）3溶液（以Al2O3計(jì)）待用，（本實(shí)驗(yàn)采用添加煅燒晶種、鉀鹽、磷酸和鋁鹽煅燒）[1]。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

馬弗爐，自動(dòng)攪拌器，燒杯，真空泵，抽濾瓶，X射線衍射儀，平磨儀，干粉白度計(jì)，100ml坩堝若干。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

硫酸法生產(chǎn)金紅石型鈦白粉受很多因素的影響，其中，煅燒晶種、鹽處理劑和煅燒溫度對(duì)其產(chǎn)生起著至關(guān)重要的作用。鹽處理劑能夠有效的降低晶型轉(zhuǎn)化的煅燒溫度。本實(shí)驗(yàn)取二洗后偏鈦酸漿料，在不斷攪拌下，依次加入配置好的碳酸鉀溶液、磷酸溶液、硫酸鋁溶液，攪拌均勻一定時(shí)間后抽濾，然后采用馬弗爐模擬回轉(zhuǎn)窯煅燒，通過不同配比的鹽處理劑在不同煅燒強(qiáng)度下煅燒，探索確定鹽處理和煅燒條件的范圍，以及各因素對(duì)成品質(zhì)量影響的內(nèi)在規(guī)律，為尋求最佳方案創(chuàng)造條件。

分為9組進(jìn)行試驗(yàn)，比較金紅石型轉(zhuǎn)化率和晶格大小，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇適宜的煅燒強(qiáng)度,使金紅石型晶型轉(zhuǎn)化率達(dá)到成品質(zhì)量要求。對(duì)此，主要根據(jù)9次試驗(yàn)結(jié)果中具有較好白度和消色力的試驗(yàn)條件，選擇鹽處理最佳配方，并在下一步試驗(yàn)中僅考核白度和消色力兩個(gè)質(zhì)量指標(biāo)。選出980℃煅燒條件下2＃，1000℃煅燒條件下6＃，1000℃煅燒條件下7＃和1000℃煅燒條件下9＃樣繼續(xù)做干粉白度（其余不符合要求已做淘汰）。

根據(jù)選出的這四種實(shí)驗(yàn)樣品白度分析，2＃和6＃樣的L值和Wg值比較理想。7＃和9＃樣的Wg較低，淘汰。繼續(xù)對(duì)2＃和6＃樣做消色力，結(jié)果2＃消色力為95，6＃消色力為107，初步選定以6＃樣為基礎(chǔ)樣本，對(duì)2#、6#進(jìn)行元素分析，結(jié)果見表1。

表1 2#和6#實(shí)驗(yàn)樣品元素分析

1.4 試驗(yàn)改進(jìn)

繼續(xù)以1．3介紹的6＃樣為樣本，調(diào)整晶種加量為5%，方案及實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2和表3：

通過檢測(cè)，10＃樣消色力是115，干粉白度值為91．4，PH值為8．5；11＃樣消色力是108，干粉白度值為91．2，PH值為7．9。

表2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)表

表3 調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案測(cè)試結(jié)果

1.5 確定鹽處理配方

從上述數(shù)據(jù)分析可以看出，最佳白度配方是2#試驗(yàn)，其K2CO3加量（以K2O計(jì)）為0．3%，H3PO4加量（以P2O5計(jì)）為0．05%，Al2（SO4）3加量（以AL2O3計(jì)）為0．1%；最佳消色力配方是10#試驗(yàn)，其K2CO3加量（以K2O計(jì)）為0．3%，H3PO4加量（以P2O5計(jì)）為 0．05%，Al2（SO4）3量（以 AL2O3計(jì)）為 0．2%。綜合上述白度和消色力最佳方案，鋁鹽做鹽處理添加劑的理想添加量為：煅燒晶種加量5-6%，K2O含量為0．25-0．30%左右，AL2O3的含量0．2-0．3%，總 P2O5含量在 0．18-0．22%。

1.6 綜合分析

從數(shù)據(jù)處理可見，對(duì)鈦白粉進(jìn)行鹽處理和煅燒對(duì)于鈦白粉的質(zhì)量非常重要。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，碳酸鉀以及磷酸的加入量是影響鈦白粉白度的主要因素；控制煅燒強(qiáng)度是影響轉(zhuǎn)化率的主要因素；而添加鋁鹽可以在更高的溫度下煅燒，產(chǎn)品顆粒較致密，耐光性和耐候性也很好。但鋁鹽是一種負(fù)催化劑，因而必須和煅燒晶種組合使用，才能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率和消色力。

2 結(jié)論與展望

在水洗合格的偏鈦酸中添加一些金紅石型的促進(jìn)劑和晶型調(diào)節(jié)劑，使偏鈦酸在轉(zhuǎn)窯煅燒時(shí)，TiO2以合理的速度成長(zhǎng)，加速晶型轉(zhuǎn)化，提高轉(zhuǎn)化率，降低達(dá)到最高轉(zhuǎn)化率的溫度，在較低的溫度下生產(chǎn)出晶型轉(zhuǎn)化完全、大小適中、外形規(guī)整的顏料粒子；提高產(chǎn)品耐候性和抗粉化性；防止TiO2燒結(jié)，避免顆粒過分長(zhǎng)大，生產(chǎn)出比較柔軟，產(chǎn)品白度很好的鈦白粉，同時(shí)保證偏鈦酸可以在更高的溫度下煅燒，產(chǎn)品顆粒較致密，耐光性和耐候性也很好。

硫酸法鈦白粉生產(chǎn)方法是目前國內(nèi)鈦白粉生產(chǎn)的主流方法，研究鹽處理對(duì)煅燒的影響直接影響著鈦白粉的質(zhì)量，本文主要立足生產(chǎn)，研究了鹽處理劑用量、煅燒時(shí)間、煅燒溫度對(duì)二氧化鈦落窯品的影響，這幾方面是最為主要因素。未來的研究還將重點(diǎn)致力于治理“三廢”的合理排放以及節(jié)能方面。相信硫酸法生產(chǎn)工藝將會(huì)不斷得到優(yōu)化，在生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量上有巨大的飛躍。