阅读说明：本技术 一种氯化法钛白粉副产盐酸制备钛酸钡的方法 (Method for preparing barium titanate from hydrochloric acid byproduct of titanium dioxide produced by chlorination process ) 是由 唐红梅 邓科 于 2019-03-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种钛酸钡的制备方法,具体地说是利用含有TiOCl<Sub>2</Sub>的氯化法钛白粉副产盐酸与工业碳酸钡进行酸解反应,控制酸解液中的Ba/Ti比和pH值,再将其滴加到热碱溶液中进行中和反应,反应完成后经过陈化、过滤、洗涤、煅烧后即可得到BaTiO<Sub>3</Sub>成品。(The invention relates to a preparation method of barium titanate, in particular to a barium titanate-containing barium titanate 2 The hydrochloric acid byproduct of titanium dioxide produced by chlorination process and industrial barium carbonate are subjected to acidolysis reaction, the Ba/Ti ratio and the pH value in acidolysis solution are controlled, then the obtained product is dripped into hot alkali solution for neutralization reaction, and after the reaction is finished, the obtained product is aged, filtered, washed and calcined to obtain BaTiO 3 And (5) finishing.)

一种氯化法钛白粉副产盐酸制备钛酸钡的方法

技术领域

本发明涉及一种制备钛酸钡的生产方法，属于无机化工领域。具体地说是利用含有TiOCl₂的氯化法钛白粉副产盐酸与工业碳酸钡进行酸解反应，控制酸解液中的Ba/Ti比和pH值，再将其滴加到热碱溶液中进行中和反应，反应完成后经过陈化、过滤、洗涤、煅烧后即可得到BaTiO₃成品。

背景技术

在氯化法钛白粉的生产过程中，氯化工序的尾气水洗废酸有两种：一种是盐酸浓度约为20%的HCl，其中含有TiOCl₂浓度为10.2%左右；另一种是盐酸浓度约为28%的HCl，TiOCl₂浓度为1.2%左右。在使用这种含有TiOCl₂杂质的盐酸时，TiOCl₂会随着游离盐酸浓度降低而发生水解反应析出TiO₂，这种水解析出的细颗粒TiO₂成为固相杂质存在于反应体系中，导致这种盐酸的应用领域受到很大的限制。

对于氯化法钛白粉副产盐酸利用方面，有不少研究人员针对其独有的特点开发了许多利用方法，有的将其用于钛白粉包膜，有的进行膜分离将盐酸进行净化，还有的直接加入碱性物质进行中和。但总体来看，目前就氯化法钛白粉副产盐酸的利用上还存在资源利用效率较低、经济性较差的问题。

另一方面，钛酸钡作为制造电子陶瓷的主要原料，与其它材质的电容器相比，钛酸钡陶瓷电容器体积小、容量大、频率高、可靠性强、成本低，在大规模集成电路方面有着广泛的应用。钛酸钡粉体现在采用的水相合成法首先将将TiCl₄进行部分水解得到TiOCl₂水溶液，然后将TiOCl₂水溶液和BaCl₂溶液按一定比例混合制成钡钛混合液，再将钡钛混合液与NaOH溶液反应得到BaTiO₃粉体。

因此，为高效利用氯化法钛白粉生产过程中含有TiOCl₂的副产盐酸，本发明结合水相法BaTiO₃的生产工艺过程，利用氯化法钛白粉副产盐酸酸解工业碳酸钡，将盐酸和碳酸钡反应得到的BaCl₂与盐酸中的TiOCl₂作为钡钛混合液，严格控制钡钛混合液中的Ba/Ti比和pH值，将其滴加到热碱溶液中进行中和反应，反应完成后经过陈化、过滤、洗涤、煅烧后即可得到BaTiO₃成品。

碳酸钡酸解过程中的主要化学反应方程式为：

BaCO₃+2HCl=BaCl₂+ H₂O+CO₂

BaCl₂和TiOCl₂在强碱溶液中生成BaTiO₃的化学反应方程式为：

TiOCl₂+ BaCl₂+4NaOH= BaTiO₃↓+4NaCl+2H₂O 。

发明内容

本发明的目的在于利用含有TiOCl₂的氯化法钛白粉副产盐酸与工业碳酸钡进行酸解反应，利用其含有的TiOCl₂与酸解反应得到的BaCl₂成为钡钛混合液，控制好钡钛混合液中的Ba/Ti比和pH值，将其滴加到热碱溶液中进行中和反应，反应完成后经过陈化、过滤、洗涤、煅烧后即可得到BaTiO₃成品。

本发明的目的是这样实现的：

量取一定量含有TiOCl₂的氯化钛白副产盐酸加入到酸解反应釜中，同时根据该盐酸中TiOCl₂的含量按照酸解液中Ba/Ti比为1.0~1.05加入计量的工业碳酸钡浆，打开尾气风机并关闭酸解反应釜的进料阀；对酸解反应釜进行加热，保持酸解温度在60±5℃，并开启搅拌，使碳酸钡与盐酸充分接触进行反应；反应2h后往反应釜中加入Na₂CO₃调节其pH值在4.5~6的范围内；经过过滤分离酸解液中的不溶性杂质，再往酸解滤液中加入其量约1%的聚乙二醇并加热到70℃以上，使其在后续的中和反应过程中以改变沉淀的分散状况，阻止沉淀粒子间的缔合作用，减少团聚体的产生而形成分散均匀的BaTiO₃成品。与此同时，量取一定量2mol/L的NaOH溶液到中和反应釜中并加热到90±5℃，在搅拌的情况下将加入了聚乙二醇的钡钛混合液通过滴加的方式逐渐加入到中和反应釜的热碱溶液中，滴加完成后保持溶液pH值不低于13.5的条件下反应2h，然后转入陈化釜中逐渐降温并陈化1.5~2h后将其进行过滤，将滤饼进行两次洗涤，一次洗涤采用纯水，二次洗涤采用无水乙醇；其中，一次洗涤水返回工业碳酸钡磨矿工序作为配制矿浆所需水使用，二次洗涤液经过回收乙醇后再循环利用。经过洗涤的滤饼最后经过煅烧后即可得到BaTiO₃成品。

本发明的有益效果是：

通过利用含有TiOCl₂的氯化法钛白粉副产盐酸对碳酸钡进行酸解反应，将碳酸钡形成可溶性的BaCl₂，与氯化法钛白粉副产盐酸中TiOCl₂混合为钡钛混合液，再将其滴加到热碱溶液中得到BaTiO₃成品。这一工艺过程使氯化法钛白粉副产盐酸中的钛元素得到了高附加值利用，同时也充分利用其中的游离酸酸解碳酸钡得到BaCl₂以获得制备BaTiO₃的钡源，有效实现了氯化法钛白粉副产盐酸中TiOCl₂与游离盐酸的高效资源化利用，大大提高了该工艺过程的经济性。

附图说明

图1为本发明氯化法钛白粉副产盐酸制备钛酸钡的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的保护范围并不只限于这些例子。

实施例一：将重庆某矿业公司生产的31.5g工业碳酸钡（BaCO₃99.2%）和50g水配制为矿浆，同200g含有10.2%的TiOCl₂氯化法钛白粉副产盐酸（游离盐酸浓度为21.2%）投入到500mL的三口烧瓶中，控制温度为60±5℃条件下搅拌反应2h后，往三口烧瓶加入Na₂CO₃调节其pH值为5.3；然后经过过滤分离酸解液中的不溶性杂质，再往酸解滤液中加入2.8g聚乙二醇加热并保持到70℃以上；与此同时，量取2mol/L的NaOH溶液400mL到1000mL的三口烧瓶中并加热到90±5℃，在搅拌的情况下将加入了聚乙二醇的钡钛混合液通过滴加的方式逐渐加入到热碱溶液中，滴加完成后保持溶液pH值不低于13.5的条件下反应2h，然后逐渐降温并陈化1.5h后将其进行过滤，将滤饼进行纯水和无水乙醇两次洗涤，再经过约1200℃马弗炉煅烧2h后即可得到平均粒径为47.6nm的BaTiO₃成品粉体33.28g。

实施例二：将陕西某矿业公司生产的64g工业碳酸钡（BaCO₃98.6%）和100g水配制为矿浆，同400g含有10.2%的TiOCl₂氯化法钛白粉副产盐酸（游离盐酸浓度为21.2%）投入到1000mL的三口烧瓶中，控制温度为60±5℃条件下搅拌反应2h后，往三口烧瓶加入NaOH调节其pH值为4.8；然后经过过滤分离酸解液中的不溶性杂质，再往酸解滤液中加入5.5g聚乙二醇加热并保持到70℃以上；与此同时，量取2mol/L的NaOH溶液750mL到2500mL的三口烧瓶中并加热到90±5℃，在搅拌的情况下将加入了聚乙二醇的钡钛混合液通过滴加的方式逐渐加入到热碱溶液中，滴加完成后保持溶液pH值不低于13.5的条件下反应2h，然后逐渐降温并陈化2h后将其进行过滤，将滤饼进行纯水和无水乙醇两次洗涤，再经过约1200℃马弗炉煅烧2h后即可得到平均粒径为55.8nm的BaTiO₃成品粉体65.16g。