硫酸法钛白粒径的控制方法
阅读说明：本技术 硫酸法钛白粒径的控制方法 (Method for controlling particle size of titanium dioxide by sulfuric acid process ) 是由 袁立军 景建林 淦文军 柳令 冯燕 罗静 于 2020-12-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及化工领域,具体涉及一种钛白粉粒径的控制方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种硫酸法钛白粉粒径的控制方法,包括以下步骤：将偏钛酸打成浆料,加入煅烧晶种5.8～6.2％、锌盐0.12～0.28％、磷酸盐0.27～0.53％、钾盐0.17～0.43％,然后煅烧至金红石含量98.0～99.5％即可。通过上述方法,能够制备得到平均粒径在200～250纳米的钛白产品。(The invention relates to the field of chemical industry, in particular to a method for controlling particle size of titanium dioxide. The invention aims to solve the technical problem of providing a method for controlling the particle size of titanium dioxide by a sulfuric acid method, which comprises the following steps: beating metatitanic acid into slurry, adding 5.8-6.2% of calcined seed crystal, 0.12-0.28% of zinc salt, 0.27-0.53% of phosphate and 0.17-0.43% of potassium salt, and then calcining until the rutile content is 98.0-99.5%. By the method, the titanium dioxide product with the average particle size of 200-250 nanometers can be prepared.)
技术领域
本发明涉及化工领域，具体涉及一种钛白粉粒径的控制方法。
背景技术
二氧化钛(俗称钛白粉)是目前世界上最佳的白色颜料，不但物理化学性质十分稳定，还具有高折射率、最佳的遮盖力、最佳白度和光亮度等优良的光学、电学性能，广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、电子等领域，被称为“工业味精”。
钛白粉粒度分布是一个综合性的指标，它严重影响钛白粉颜料性能和产品应用性能，因此，对于遮盖力和分散性的讨论可直接从粒度分布上进行分析。影响钛白粉粒度分布的因素较为复杂，首先是水解原始粒径的大小，通过控制和调节水解工艺条件，使原始粒径在一定范围内；其次是煅烧温度，偏钛酸在煅烧的过程中，粒子经历一个晶型转化期和成长期，控制适宜的温度，使成长粒子在一定范围内。
CN107500347A公开了一种控制装饰原纸钛白粉粒径的方法，该方法使硫酸钛液热水解技术满足装饰原纸要求实施，且水和二氧化钛粒径均匀，符合装饰原纸钛白粉的粒径要求专门设计的水解技术。该发明是通过硫酸氧钛(也叫偏钛酸)水解条件来调节钛白粉粒径。
CN106946287A公开了一种钛白初品粒径的精确控制方法，该方法包括以下步骤：钛液水解、偏钛酸盐处理、煅烧三个步骤，在钛液水解时，调节钛液初始浓度、搅拌速度和钛液加热温度及时间等参数，在偏钛酸盐处理时调节所用盐种类和含量，在煅烧处理时分为三段，精确控制每一段的煅烧温度和时间，从而精确控制钛白初品的粒径。该方法操作简单，能有效的将钛白粗品平均粒径控制在250～270nm范围内，得到的钛白初品散射力大、光学性能好，适宜用于涂料等领域的通用型钛白。该发明平均粒径控制在250～270nm范围内，适用于通用领域。
CN108751252A公开了一种粒径可控的二氧化钛制备方法，该方法包括如下步骤：步骤1、将乙基纤维素加入至无水乙醇中，搅拌至完全溶解，得到分散醇液；步骤2、将钛酸正丁酯缓慢滴加至分散醇液中，搅拌均匀后低温静置，得到钛醇液；步骤3、将甲基纤维素加入至钛醇液中超声分散形成沉淀液；步骤4、将蒸馏水缓慢滴加至沉淀液中低温搅拌均匀，直至滴加完成，然后低温超声反应，加热超声反应，恒温得到悬浊溶胶液；步骤5、将悬浊溶胶液过滤后采用无水乙醇恒温洗涤得到凝胶；步骤6、将凝胶加入至超声反应釜中循环水浴超声反应，冷却过滤得到纳米二氧化钛。该发明采用乙基纤维素作为包裹剂，将钛酸正丁酯包裹，达到间接控制纳米二氧化钛粒径的目的。该发明是纳米级钛白的制备方法，尺寸小于100nm。
发明内容
本发明硫酸法钛白粉粒径的控制方法。该方法包括以下步骤：将偏钛酸打成浆料，以二氧化钛计，加入煅烧晶种(含金红石二氧化钛晶粒的钛酸钠)5.8～6.2％、锌盐0.12～0.28％(锌盐的含量以ZnO计)、磷酸盐0.27～0.53％(磷酸盐的含量以P2O5计)、钾盐0.17～0.43％(钾盐的含量以K2O计)，以上煅烧助剂的添加比例均以物质氧化物含量为基准；然后煅烧至金红石含量98.0～99.5％即可。该方法能够制备平均粒径在200～250纳米的钛白产品。
进一步的，上述硫酸法钛白粉粒径的控制方法中，当在偏钛酸(以TiO2计)中分别添加煅烧晶种6±0.2％、锌盐0.15±0.03％、磷酸盐0.3±0.03％、钾盐0.2±0.03％时，制备得到210±10纳米占比≥80％硫酸法钛白粉。
进一步的，上述硫酸法钛白粉粒径的控制方法中，当在偏钛酸(以TiO2计)中分别添加煅烧晶种6±0.2％、锌盐0.25±0.03％、磷酸盐0.5±0.03％、钾盐0.4±0.03％时，制备得到240±10纳米占比≥80％硫酸法钛白粉。
其中，上述硫酸法钛白粉粒径的控制方法中，所述偏钛酸中铁含量小于5ppm。
其中，上述硫酸法钛白粉粒径的控制方法中，所述浆料浓度为550～650克/升(以二氧化钛计)。
其中，上述硫酸法钛白粉粒径的控制方法中，所述锌盐为硫酸锌、氯化锌或氧化锌中至少一种。
其中，上述硫酸法钛白粉粒径的控制方法中，所述磷酸盐为磷酸一氢钠、磷酸二氢钠或磷酸中至少一种。
其中，上述硫酸法钛白粉粒径的控制方法中，所述钾盐为氢氧化钾、氯化钾或硫酸钾中至少一种。
其中，上述硫酸法钛白粉粒径的控制方法中，所述煅烧温度为870～890℃。
上述物质的添加比例，偏钛酸以二氧化钛计，锌盐以ZnO计，磷酸盐以P2O5计，钾盐的加量以K2O计。
本发明在偏钛酸煅烧制备二氧化钛的过程中，通过对煅烧助剂添加量的调整，分别制备得到了粒径210±10纳米、240±10纳米占比≥80％硫酸法钛白粉，满足了塑料和涂料领域对钛白粉粒度的要求。
具体实施方式
本发明硫酸法钛白粉粒径210±10纳米的制备方法，包括以下步骤：去离子水或蒸馏水中加入洗涤合格的偏钛酸(铁含量小于5个ppm)，进行打浆成550～650克/升的浆料；所得偏钛酸(以TiO2计)浆料中添加煅烧晶种(晶种的浓度为TiO2的g/L浓度)6±0.2％(即加入TiO2质量的6±0.2％煅烧晶种)、氯化锌0.15±0.03％(以TiO2计，即加入TiO2质量的0.15±0.03％的ZnO)、磷酸0.3±0.03％(以二氧化钛计，即加入二氧化钛质量的0.3±0.03％)、氢氧化钾0.2±0.03％(以二氧化钛计，即加入二氧化钛质量的0.2±0.03％)，870～890℃进行煅烧，金红石含量控制在98.0～99.5％，制备的样品进行SEM电镜粒径检测。通过该方法所得钛白粉有80％以上粒子粒径为210±10纳米。
本发明硫酸法钛白粉粒径240±10纳米的制备方法，包括以下步骤：去离子水或蒸馏水中加入洗涤合格的偏钛酸(铁含量小于5个ppm)，进行打浆成550～650克/升(以TiO2计)的浆料；所得浆料中添加煅烧晶种6±0.2％(晶种的浓度为TiO2的g/L浓度)、氯化锌0.25±0.03％(以TiO2计，即加入TiO2质量的0.25±0.03％的ZnO)、磷酸0.5±0.03％(以二氧化钛计，即加入二氧化钛质量的0.5±0.03％)、氢氧化钾0.4±0.03％(以二氧化钛计，即加入二氧化钛质量的0.4±0.03％)，870～890℃进行煅烧，金红石含量控制在98.0～99.5％，制备的样品进行SEM电镜粒径检测。通过该方法所得钛白粉有80％以上粒子粒径为240±10纳米。
实施例
煅烧晶种添加比例为6.0％±0.2％的加量，其它煅烧助剂如下：
表1
从表1可以看出，锌盐、钾盐、磷盐对煅烧初品的粒径控制起关键作用。对每个样品扫描12张SEM图片进行粒径占比统计，每张SEM图片要求不低于300个粒径尺寸点，结果统计如下表2、表3：
表2
表3
从表2、表3可以看出，当在偏钛酸(以TiO2计)中分别添加煅烧晶种6±0.2％、锌盐0.15±0.03％、磷酸盐0.3±0.03％、钾盐0.2±0.03％时，制备得到210±10纳米占比≥80％硫酸法钛白粉。当在偏钛酸(以TiO2计)中分别添加煅烧晶种6±0.2％、锌盐0.25±0.03％、磷酸盐0.5±0.03％、钾盐0.4±0.03％时，制备得到240±10纳米占比≥80％硫酸法钛白粉。