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1、硫酸法钛白粉的生产-偏钛酸的盐处理、偏钛酸在煅烧前要进行盐处理的原因偏钛酸在锻烧前加人少量化学品添加剂进行改性处理的过程，称为盐处理，亦称 前处理。偏钛酸如不进行盐处理而直接锻烧，得到的产品颗粒往往很硬，色相及其他颜料 性能很差，漆用性能低劣。因此，生产颜料钛白粉时，都要根据不同品级的需要，在 偏钛酸中加人少量化学品进行改性，然后再在适当的温度下锻烧，使产品具有良好的 色相、光泽，较高的消色力、遮盖力，较低的吸油量和合适的晶粒 大小、形状以及在 漆料介质中的易分散性。某些非颜料型产品中，有时也需要加人某些化学品，使产品 具有某种特殊性能。二、生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理常使用的添加剂及其作用生
2、产锐钛型颜料钛白粉的盐处理时，常使用的添加剂有钾盐和磷酸（或磷酸 盐）。加人添加剂的作用主要有两个：使产品具有优良的颜料性能；使锐钛晶型 起稳定作用，抑制形成金红石晶态，防止产品中混有金红石晶型。但是添加剂加人量 过多会使钛白粉的水溶性盐含量明显增加和水选时水分散性下降，只有严格控制加人 量，才能既发挥添加剂本身的作用，又不影响钛白粉的其他性能。三、生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理要添加钾盐的原因及其添加量生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理时，加人碳酸钾或硫酸钾等钾盐，其作用是： 可以使偏钛酸在较低温度下脱硫，从而降低锻烧温度，使物料在较低温度下达到中 性，避免高温烧结而引起产品的变黄或变灰或出现色变现
3、象，造成产品漆用性能低 劣，分散性能极差。添加了钾盐，即使在较高温度下煅烧，也不失去钛白粉的优良的 颜料性能，因为在较高温度锻烧时，TiO 2颗粒比较致密，有利于提高耐候性和降低吸油量；能促进锐钛型Ti0 2微晶体的成长；可以改善颜料性能,使钛白粉颗粒松软、色泽洁白、消色力提高。钾盐的添加量一般为TiO的0.4 %2-2.0 %，相当于 0.25 %-1.40 %的 &Q四、生产锐钛型颜料钛白粉时要添加磷酸的原因在生产电焊条级钛白粉时，由于钛白粉含磷高，对焊缝有冷脆性，因而要求钛白 粉的含磷量不能大于0. 05%，这样，在生产中不仅不能加人磷酸，而且还要严格控 制，特别在矿源上不允许有偏高的含
4、磷量。但是在生产锐钛型颜料钛白粉时，不仅没 有严格的含磷要求，而且还要加入磷酸或其盐，使之提高钛白粉的白度和耐候性。不 过钛矿含磷过高也不好，因为酸解后磷以磷酸或磷酸二氢盐的形式而存在，很容易与 钛结合成对应的难溶钛盐随着残渣被除去，而造成钛回收率降低。基于在生产锐钛型钛白粉时，偏钛酸经水洗或漂白后，pH值仍在2-3之间，硫酸亚铁仍未达到其水解的pH值6. 5,仍以二价铁离子存在。有些厂家没有漂白工 序，一部分二价铁在水洗时受到水中的溶解氧氧化而变成三价铁，三价铁在水洗至pH 值为1.5时，即水解生成氢氧化铁沉淀，夹杂在偏钛酸中。这些二价铁和氢氧化铁杂 质，如果不加处理，直接送去锻烧，则在锻烧
5、条件下，会生成红棕色的氧化铁，这就 大大地影响到钛白粉的白度。因此，在锻烧前必须进行盐处理，在盐处理中加人适量 的磷酸或其盐，使磷酸与氢氧化铁反应生成淡黄色的稳定的磷酸铁；使磷酸与二价铁 反应生成白色或灰白色的亚铁的磷酸一元或二元盐，这些二价铁的磷酸盐，在锻烧的 条件下，也被氧化成淡黄色的磷酸铁。由于淡黄色的磷酸铁远比红棕色的氧化铁淡得 多，这样，对钛白粉的白度影响就小得多，以达到提高钛白粉白度的目的。其磷酸与 氢氧化铁的反应式如下：HjPOi +Fe()H)3 FcPOa -h3HaO五、加入磷酸过多或过少的弊端在盐处理时，加入适量的磷酸或其盐，可以提高钛白粉的白度和耐候性，并且使颗粒松软、
6、容易粉碎，在生产锐钛型钛白粉时能促进其向锐钛晶型转化和防止金 红石晶型生成。但是若加入的磷酸过多，则其入窑偏钛酸的酸度增大，脱硫困难，使 达到最大消色力的煅烧温度移向较高温度处，提高了煅烧温度，使物料在较高温度下 煅烧，有时还会产生烧结现象，不仅浪费燃料，而且会使煅烧物粒子坚硬，难以粉 碎，钛白粉的白度和消色力降低，吸油量升高。若加入磷酸过少，相对地增大碳酸钾的用量，使酸度降低，有利于物料在较低温度下脱硫，使煅烧物颗粒松软，色泽洁白和消色力提高及吸油量降低。甚至由于碳酸 钾用量相对增大，即使在较高温度下煅烧，也不失去其优良的颜料性能，因为较高温 度煅烧时，二氧化钛的颗粒致密，有利于提高产品的耐
7、候性和降低吸油量。但是磷酸 用量过少，不足以将全部铁转化为淡黄色的磷酸铁，而未转化的铁最终仍以红棕色的 氧化铁出现，达不到提高钛白粉白度的目的。六、添加磷酸的量及添加方法的研究根据计算，水洗偏钛酸含铁为100*10-6的话，其真正与铁作用所需的磷酸并不多，若加入总钛0.1%的磷酸，则其与铁作用所需的磷酸只占加入总磷酸量的15.1%, 即使含铁为150*10-6，贝0其与铁作用的磷酸也只有占加入总磷酸量的22.7%,由此可 见，所加入的磷酸已绰绰有余。但是事实并非如此，检测盐处理后偏钛酸的滤液中，根本就没有磷酸根离子，说 明磷酸已全部生在难溶的磷酸盐了。为什么加入的比计算量剩余那么多的磷酸，而最
8、 终在滤液中没有磷酸呢？原因是偏钛酸中含有较多的能与磷酸根离子生成难溶磷酸盐 的金属离子，这些金属离子都需要与磷酸作用，生成难溶的磷酸盐而消耗了磷酸，因 此在盐处理后的滤液中便测不到磷酸根离子。另外，从盐处理后的滤液中，还发现含有不少的二价铁离子，说明偏钛酸中还有 可溶铁，这样的铁带人到回转窑去锻烧，最终会生成红棕色的氧化铁而影响钛白粉的 白度按计算量所加磷酸全部与铁作用后，应该仍有较多的磷酸剩余，但是最后不仅滤液中没有磷酸剩余，甚至连铁也没有作用完。究其原因如下。是由于偏钛酸中含有 能与磷酸根生成难溶磷酸盐的金属离子过多，这些金属离子浓度与磷酸根离子浓度 积，比二价铁离子浓度与磷酸根离子浓度
9、积小得多。这些金属离子先与磷酸根离子作 用，生成难溶的磷酸盐而消耗了全部或大部分磷酸，使整个体系已经没有或者很少有 磷酸根与二价铁作用了，以至于在滤液中仍有较多的二价铁。偏钛酸中的铁为二价铁，二价铁在pH值为2-3的酸度下，难以生成难溶的亚铁磷 酸盐沉淀，而需要在pH值为6的酸度下，才能全部生成亚铁磷酸盐沉淀。根据上述分析，要使偏钛酸的滤液没有铁离子而稍有微量磷酸根离子，就必须米 取下列措施。1.除去重金属离子先除去与磷酸根离子容易生成难溶磷酸盐的重金属离子，从而减少盐处理时磷酸 根的消耗。般重金属离子与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度积都很小，虽然在酸解后浸 取时，已加入铁屑将三价铁还原为二价
10、铁，有些重金属离子已被铁还原而除去，但是 仍有一些重金属未被还原，这些未被还原的重金属中，虽然有些重金属离子与磷酸根 离子生成的难溶磷酸盐是白色的，对影响钛白粉白度无碍，但是有些难溶的磷酸盐却 是带色的，会影响到钛白粉的白度。另外，这些重金属离子与氢氧根离子生成重金属 氢氧化物的离子浓度积也很小，在偏钛酸水洗的酸度较大时，就能生成难溶的重金属 氢氧化物沉淀夹杂在偏钛酸中，最终通过缎烧生成重金属氧化物，其中有些氧化物也 是带色的，影响钛白粉的白度。再有，重金属杂质的混人，不仅由于重金属元素本身 的显色作用而使钛白粉带色，最终影响钛白粉的白度，更重要的是重金属离子的引 人，使二氧化钛晶格扭曲或晶格
11、变形，失去对称性而发生色彩反应，使钛白粉带色而 不够纯白。因此必须从根本上将重金属除去。除去重金属的方法，是在酸解浸取得到的钛液中，加入少量某种无机物，让其 与重金属离子作用生成重金属化合物沉淀，随着残渣被除去。由于容易与 磷酸根生 成难溶磷酸盐的重金属，浸取时已被除去，因此，在盐处理时消耗的磷酸或磷酸盐就 会减少。2.增大磷酸的用量，生成难溶磷酸盐有些金属离子虽然不是重金属离子，但是其与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度 积也很小，也很容易生成难溶的磷酸盐沉淀，如钛离子与磷酸根离子生成难溶的磷酸 钛就是一例。虽然磷酸钛是白色的，对影响钛白粉的白度无碍，但是它毕竟要消耗磷 酸根，而使磷酸或其盐的加
12、人量增大。既然所加磷酸不足，就应多加磷酸来满足要求，即由原来的 0.1 %逐渐增加， 至偏钛酸滤液中没有铁离子而稍有磷酸根为止。但是这种做法不可取。因为水洗合格 的偏钛酸本身就含有8%-10 %的硫酸，这些硫酸已经不利于偏钛酸的锻烧和分解，再 多加磷酸，使其酸度增大，会使锻烧脱硫温度提高，产品的白度和消色力降低、吸油 量升高。也可以在增大磷酸用量的同时，也增大碳酸钾用量，用碳酸钾中和过大的酸性。 但是这种做法会增大产品的水溶性盐，水溶性盐过高，除了使浆料胶凝和发胀外，还 不利于钛白粉质量的全面改善和提高。要使磷酸根与铁能生成难溶的磷酸铁，从而提高钛白粉的白度，同时又不影响钛 白粉的其他质量指标
13、，就必须达到以下三点要求：有足够而又不太多的磷酸根离 子；整个体系的酸度不能太高，PH值要控制在6;水溶性盐要达到产品质量指标的 要求。要达到这三点要求，应按以下方法。(1) 增加足够的磷酸后，增加碳酸钾，使之中和其过高的酸性，降低酸度，直至 达到二价铁与磷酸根生成难溶的亚铁磷酸盐为止。这种方法虽然水溶性盐会高，但是 可以在盐处理时，在偏钛酸中多加一些水，使浆料稀一些，盐处理后尽量把偏钛酸吸得干一些，以吸去更多的水溶性盐。(2) 用适量的可溶性磷酸二氢铵或磷酸二氢钾来代替磷酸，既可保证有足够的磷 酸根离子或磷酸二氢根离子，又可使其酸度和产品的水溶性盐不至于有较大的增加。(3) 在偏钛酸中由于酸
14、性越弱(甚至碱性)，就越有利于磷酸根与二价铁生成 难溶 的亚铁磷酸盐，也越有利于偏钛酸的煅烧和分解脱硫。因此国外有些厂家用氨水将偏钛酸中的硫酸中和到 pH值为5-8,然后洗去硫酸根，再加磷酸进行盐处 理，用这种降低整体酸度的方法，促进亚铁与磷酸根的结合和促进偏钛酸的易分解， 从而降低煅烧温度，使煅烧物松软，钛白粉的白度和消色力得到提高。尽管通过加磷酸或其盐可以使铁生成淡黄色的磷酸铁，而不像生成红棕色的氧化 铁那样对钛白粉的白度影响那么大，但是磷酸铁毕竟是淡黄色的，而不是白色的，若 含铁过高，则得到淡黄色的磷酸铁就多。何况偏钛酸的酸度常常是达不到pH值为6 的，这样二价铁便难以生成亚铁磷酸盐，不
15、少的二价铁仍以离子状态存在于偏钛酸 中，这些二价铁经过缎烧最终仍以红棕色氧化铁存在，由于氧化铁的红棕色和磷酸铁 的淡黄色混在一起，使钛白粉出现黄相，对钛白粉的白度影响较大。为此，在水洗时 应该延长一些时间，尽量多洗去一些偏钛酸中的铁，使其含铁量小于90*10-6，因为大 于90*10-6锐钛型颜料铁白粉的白度就要受到影响，但是寄希望于通过水洗把铁降得很 低也是不可能的，因为随着水洗的进行，滤饼的酸度越来越低，当pH值1. 5时， 被洗水氧化的三价铁离子即水解生成难溶的无法洗去的氢氧化铁。正是由于靠延长水洗时间难以把铁降得很低，因此有些厂家就增加了漂白工序， 加人硫酸将氢氧化铁溶解，然后加人铝粉
16、将三价铁还原为二价的硫酸亚铁，再通过水 洗将硫酸亚铁洗去，最终使铁降低到30*10-6以下(同时也可以除去钒、铬、铜等有害 杂质)，使钛白粉的白度得到较大的提高。七、生产锐钛型钛白粉盐处理的操作程序生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理，一般是在装有搅拌机的圆筒锥底形塑料质或铁 质衬软塑的盐处理槽内进行。将漂洗合格的偏钛酸送人盐处理槽，开动搅拌机将偏钛 酸搅拌均匀后，取样化验含铁量，再测定浆料浓度两次（对于涂料品种浆料浓度控制 在270-310g/L ）。然后根据含铁量（一般控制在0.012 %以下）和TiO 2浓度，计算 出所需碳酸钾和磷酸的量，先加人碳酸钾，经搅拌1h后，再加入磷酸，继续搅拌 1h,即可打开放料阀，将处理好的浆料放到方槽，用叶滤机通过真空吸滤吸上叶片，再 将叶片吊起来，继续用真空将其残液吸干，然后放到料槽上面，将偏钛酸铲下
