一种钛白粉生产工艺简化方法
技术领域
本发明属于钛白粉生产
技术领域
,具体涉及一种钛白粉生产工艺简化方法。背景技术
钛白粉,主要成分为二氧化钛,其是一种白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨等工业。钛白粉与其他白色颜料相比,有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性和化学稳定性。钛白粉的工业化生产方法一般分为硫酸法和氯化法。其中硫酸法是一种常见的传统的生产方法,其步骤一般包括:钛精矿与浓硫酸进行酸解反应生产硫酸氧钛、经沉降、结晶、水解生成偏钛酸;偏钛酸经一洗、漂白、二洗,盐处理、锻烧得到金红石型二氧化钛粗品;二氧化钛粗品经湿磨、砂磨、包膜、三洗、闪干、气粉,得到钛白粉产品。
为了提高钛白粉的耐候性和化学稳定性,改善二氧化钛在各种不同介质中的分散性,通常要对二氧化钛进行表面处理。无机表面处理是在二氧化钛粒子表面形成一层均匀的无机氧化物膜,以堵塞二氧化钛的光活化点,提高耐候性。有机处理是在二氧化钛表面包膜一层有机氧化物膜或表面活性剂,使二氧化钛粒子保持分散状态并可以在有机介质中更好地相容、均匀地分散。对二氧化钛进行表面处理,一般先进行无机表面处理,后进行有机表面处理。
钛白粉在某些下游应用领域中,比如外墙涂料中对耐候性有要求,就需要钛白粉进行无机包膜,以增加耐候性,并且,涂料应用领域为水性体系,无机包膜层为亲水层,不会对产品应用性能产生不良影响。但某些应用领域中,比如塑料、油墨行业,这些应用体系为油性体系,钛白粉的亲水无机包膜层与油性体系不相容,会对下游应用造成负面影响。并且,一些应用领域对钛白粉耐候性无特别要求,为降低生产成本,也没有必要对钛白粉进行无机包膜,可以直接进行有机包膜。
目前,市面上的钛白粉产品都先进行无机包膜,然后进行有机包膜,其根本原因在于,钛白粉生产工艺中,二氧化钛在经过煅烧后,形成大量团聚,要先进行湿磨、砂磨,对二氧化钛颗粒进行解聚,该过程要求钛白粉在浆料中具有良好的分散性,因此需要加入分散剂,从而达到良好的解聚效果,使钛白粉成品光泽达到要求。而该解聚后的浆料由于分散性好,如果直接进行三洗,不仅洗涤过程中滤布穿滤严重,并且浆料极易堵塞滤布,造成无法洗涤,因此无法实现工业化生产。
发明内容
针对现有技术存在的上述情况,本申请的目的是提供一种钛白粉生产工艺简化方法,能够调整钛白粉工业化生产中的砂磨浆料分散性,使其满足后序工序水洗要求;取消无机包膜,增加钛白粉在特定油性应用体系下的适用性;节约生产成本。
本发明提供了一种钛白粉生产工艺简化方法,包括以下步骤:
1)钛白粉经湿磨、砂磨,得到钛白粉砂磨料;
2)调整钛白粉砂磨料的浓度、温度,然后加入絮凝剂;
3)调节步骤2)所得浆料的pH值,将浆料转送至三洗工序。
根据本发明,在湿磨、砂磨过程中加入合适的分散剂,所述分散剂可以采用本领域中常规使用的任何分散剂,例如,硅酸钠或氢氧化钠。
优选地,钛白粉砂磨料中二氧化钛的浓度为200-600g/L,钛白粉砂磨料的温度为10-60℃。
本发明通过调整浆料的pH值至浆料的等电点附近,例如等电点±2,利于浆料初步絮凝,便于水洗。
本发明中的pH值根据未进行无机包膜的钛白粉水分散浆料Zeta电位与pH的关系图确定,Zeta电位数值为正,表明粒子表面带正电荷;Zeta电位数值为负,表明粒子表面带负电荷;Zeta电位数值为零,表明粒子表面不带电荷,其所对应的pH值称为等电点。
Zeta电位数值绝对值越大,说明钛白粉颗粒表面电荷量越多,由于粒子表面带同种电荷产生相互排斥,从而使其能在浆料中良好分散。Zeta电位绝对值越小,浆料分散性越差。例如,若钛白粉浆料在不包膜情况下的等电点为5.8左右。也就是说,将钛白粉浆料pH调整至5.8附近(例如,4、5、6、7等),可以降低其分散性,达到絮凝效果,利于后续水洗过程。
实验研究发现,砂磨料中分散剂种类、加量等因素会对其等电点造成影响,使等电点pH值发生偏移。因此,具体的砂磨料的等电点根据实际检测得到,进而调节浆料的pH值。
本发明步骤3)中,pH值可以为3-7。pH值的调节可以根据需要采用常规的酸碱溶液,如硫酸溶液或氢氧化钠溶液。
进一步优选地,pH值为5-6。
另外,实验研究中同时发现,单纯将钛白粉浆料pH调整至等电点左右,虽然能够进行水洗,但存在穿滤问题,会有较多的钛白粉颗粒通过滤布,造成物料浪费。说明单纯靠调整pH值,还不能满足浆料的絮凝要求,还无法达到良好的水洗效果。因此,在调整pH的基础上,加入少量絮凝剂,可进一步加大浆料絮凝程度,以达到水洗要求
本发明中,絮凝剂可以为常用絮凝剂中的一种或几种,如聚丙烯酰胺、硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁、明矾、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)等。
优选地,所述絮凝剂为硫酸铝。因为传统无机包膜采用的铝源为硫酸铝或偏铝酸钠,采用该絮凝剂,对后续生产无负面影响,便于工业转化。
根据本发明,所述絮凝剂的用量为钛白粉砂磨料中二氧化钛质量的0.05%-1%。
本发明中未加以限定的操作步骤和参数均可根据现有技术进行常规选择。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、调整砂磨浆料分散性使其能够进行三洗,实现工业化生产;
2、取消无机包膜,增加钛白粉在特定油性应用体系下的适用性;
3、节约生产成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
实施例1
取车间砂磨料(pH值在8-10左右),调整二氧化钛浓度至300g/L,首先加入0.1%(二氧化钛质量的)的絮凝剂硫酸铝,搅拌10min,然后调节浆料pH至5.8,搅拌10min,过程中保持温度40℃。处理完毕,进行抽滤水洗。
实施例2
取车间砂磨料(pH值在8-10左右),调整二氧化钛浓度至300g/L,首先加入0.1%(二氧化钛质量的)的絮凝剂硫酸铝,搅拌10min,然后调节浆料pH至5.0,搅拌10min,过程中保持温度60℃。处理完毕,进行抽滤水洗。
实施例3
取车间砂磨料(pH值在8-10左右),调整二氧化钛浓度至300g/L,首先加入0.05%(二氧化钛质量的)的絮凝剂硫酸铝,搅拌10min,然后调节浆料pH至4.0,搅拌10min,过程中保持温度60℃。处理完毕,进行抽滤水洗。
对比例1
取车间砂磨料(pH值在8-10左右,温度40℃),调整二氧化钛浓度至300g/L,直接进行抽滤水洗。
对比例2
取车间砂磨料(pH值在8-10左右),调整二氧化钛浓度至300g/L,加入稀硫酸溶液,调节浆料pH至5.8,搅拌10min,过程中保持温度40℃。处理完毕,进行抽滤水洗。
各实施例和对比例的抽滤水洗情况如表1所示。
表1
编号
抽滤时间
穿滤情况
滤液电导率
滤饼固含量
实施例1
2h
滤液澄清,无穿滤
20us
73%
实施例2
1.8h
滤液澄清,无穿滤
18us
71%
实施例3
1.5h
滤液澄清,无穿滤
15us
71%
对比例1
难以抽滤
穿滤严重
/
/
对比例2
4h
穿滤明显
50us
61%
由表1可知,本发明方法可使未进行无机包膜的钛白粉砂磨料满足三洗要求,对于无需进行无机包膜即可满足应用条件的钛白粉,可简化生产,避免无机包膜产生的不良影响,增加钛白粉在特定油性应用体系下的适用性。
以上已经描述了本发明的实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
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