一种改善水解过程中偏钛酸粒径分布的方法

1.本发明涉及一种改善水解过程中偏钛酸粒径分布的方法，属于钛白粉制造技术领域。


背景技术：

2.钛白生产工艺目前有硫酸法和氯化法两种，我国主要以硫酸法钛白生产工艺为主，目前产量占90％以上。水解工艺是钛白制备过程的核心关键，主要经历诱导期、快速水解期和水解熟化期，其中晶种加量、变灰点判定、熟化条件控制和后续水解条件等对水解产物偏钛酸的组成、结构及粒径分布有着重要的影响，并最终决定着颜料钛白的质量与应用性能。因此，对用于制备颜料钛白的偏钛酸有着严格的质量要求，若能使水解偏钛酸的粒径分布更窄并控制在适宜范围，这将从根本上提高钛白产品的粒径分布，改善其结构和应用性能，进而提升产品附加值。在传统硫酸法钛白工艺基础上，可根据水解偏钛酸的析出过程及水解机理，调整水解过程工艺参数与操作，调控偏钛酸的析出和聚集过程，进而可调控中间过程产物偏钛酸和钛白产品的关键指标与参数，获得粒径大小适宜且分布窄的偏钛酸，解决我国钛白质量总体不高的关键问题，有重要的社会和经济效益。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是提供一种改善水解过程中偏钛酸粒径分布的方法。
4.改善水解过程中偏钛酸粒径分布的方法，包括以下步骤：
5.a、水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于剧烈沸腾状态2～6min后，再调回至微沸状态进行水解；
6.b、钛液水解进行至变灰点时，停止加热，维持适宜搅拌速度以使偏钛酸粒子处于悬浮状态即可，熟化时间维持在31～36min；
7.c、熟化结束后，维持搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，至第二沸点水解100～140min后，停止水解反应。
8.优选的，所述步骤a中水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于剧烈沸腾状态3～5min后，再调回至微沸状态进行水解。
9.优选的，所述步骤b中钛液水解进行至变灰点时，停止加热，维持适宜搅拌速度以使偏钛酸粒子处于悬浮状态即可，熟化时间维持在32～34min。
10.优选的，所述步骤c中熟化结束后，维持搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，至第二沸点水解110～130min后，停止水解反应。
11.其中，所述步骤a中，维持水解体系处于剧烈沸腾状态是使在水解诱导期生成更多的水解晶种，以便更好地诱导水解过程进行，这有利于减少后续二次成核的数量，提高偏钛酸粒径分布的均匀性，并使偏钛酸的粒径分布变窄。
12.其中，所述步骤b中，变灰点后维持适宜搅拌使偏钛酸粒子处于悬浮状态，可使已析出的偏钛酸粒子分散并具有更多的表面参与成核和生长过程，这更有利于促进水解过程
良好进行，使偏钛酸颗粒更均匀，偏钛酸的粒径分布更窄。控制熟化时间在适宜范围能调整偏钛酸的粒径分布，促进偏钛酸粒径分布更均一。
13.其中，所述步骤c中，快速升温速度一般为0.4℃/min以上，若升温速度过慢，会造成后续生成的晶种多，诱导产生的细小粒子多，这些细小粒子与原有析出粒子发生不同程度聚集，使得偏钛酸粒子偏粗，粒径分布变宽。
14.其中，所述步骤c中，维持水第二沸点后的水解时间在适宜范围，有助于减少后续析出偏钛酸粒子造成粒度分布的不均匀性，同时调整已析出偏钛酸粒子的粒径分布均匀性，这样利于获得粒径分布均一且窄的偏钛酸。
15.本发明的有益效果：
16.1、本发明所提供的改善水解过程中偏钛酸粒径分布的方法，采用强化沸腾来提升水解初期的晶种数量，维持熟化阶段适宜搅拌并控制熟化时间以促进水解良好进行，控制第二沸点后水解时间以提升偏钛酸的粒径分布均匀性，较传统工艺本发明所制偏钛酸的粒径分布改善明显，平均粒径更小，径距比值更小，粒径分布更窄。
17.2、本发明所提供的改善水解过程中偏钛酸粒径分布的方法，具有工艺简单、操作方便、偏钛酸粒径分布改善显著的特点。
具体实施方式
18.下面结合具体实例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应该视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。
19.实施例1
20.钛液水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于剧烈沸腾状态4min后，再调回至微沸状态进行水解；当水解至变灰点时，停止加热，维持搅拌使偏钛酸粒子处于悬浮状态进行熟化，熟化时间为33min；熟化结束后，维持搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，继续水解120min后结束水解反应。水解结束后，用激光粒度仪测定所制偏钛酸的粒径分布，结果列于表1的实施例1中，平均粒径为1.953μm，径距比为1.321。
21.实施例2
22.钛液水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于剧烈沸腾状态3min后，再调回至微沸状态进行水解；当水解至变灰点时，停止加热，维持搅拌使偏钛酸粒子处于悬浮状态进行熟化，熟化时间为31min；熟化结束后，维持搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，继续水解105min后结束水解反应。水解结束后，用激光粒度仪测定所制偏钛酸的粒径分布，结果列于表1的实施例2中，平均粒径为2.079μm，径距比为1.362。
23.实施例3
24.钛液水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于剧烈沸腾状态6min后，再调回至微沸状态进行水解；当水解至变灰点时，停止加热，维持搅拌使偏钛酸粒子处于悬浮状态进行熟化，熟化时间为35min；熟化结束后，维持搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，继续水解135min后结束水解反应。水解结束后，用激光粒度仪测定所制偏钛酸的粒径分布，结果列于表1的实施例3中，平均粒径为2.048μm，径距比为1.373。
25.对比例1
26.钛液水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于微沸状态进行水解；当水解至变灰点时，立即停止加热和搅拌进行熟化，熟化时间为30min；熟化结束后，开启加热和搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，继续水解180min后结束水解反应。水解结束后，用激光粒度仪测定所制偏钛酸的粒径分布，结果列于表1的对比例1中，平均粒径为2.246μm，径距比为1.467。
27.对比例2
28.钛液水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于微沸状态进行水解；当水解至变灰点时，停止加热，维持搅拌使偏钛酸粒子处于悬浮状态进行熟化，熟化时间为34min；熟化结束后，维持搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，继续水解130min后结束水解反应。水解结束后，用激光粒度仪测定所制偏钛酸的粒径分布，结果列于表1的对比例2中，平均粒径为2.138μm，径距比为1.417。
29.对比例3
30.钛液水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于剧烈沸腾状态4min后，再调回至微沸状态进行水解；当水解至变灰点时，立即停止加热和搅拌进行熟化，熟化时间为30min；熟化结束后，维持搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，继续水解125min后结束水解反应。水解结束后，用激光粒度仪测定所制偏钛酸的粒径分布，结果列于表1的对比例3中，平均粒径为2.184μm，径距比为1.402。
31.对比例4
32.钛液水解体系升温至第一沸点时，维持水解浆料处于剧烈沸腾状态3min后，再调回至微沸状态进行水解；当水解至变灰点时，停止加热，维持搅拌使偏钛酸粒子处于悬浮状态进行熟化，熟化时间为32min；熟化结束后，维持搅拌，快速升温至第二沸点，并维持水解体系处于微沸状态，继续水解117min后结束水解反应。水解结束后，用激光粒度仪测定所制偏钛酸的粒径分布，结果列于表1的对比例4中，平均粒径为2.203μm，径距比为1.420。
33.表一
34.样品名d
10
(μm)d
50
(μm)d
90
(μm)d
av
(μm)径距比实施例10.7861.9123.3121.9531.321实施例20.7552.0713.5762.0791.362实施例30.7762.0253.5572.0481.373对比例10.7122.1563.8742.2461.467对比例20.7392.1153.7352.1381.417对比例30.7172.1423.7212.1841.402对比例40.7232.1713.8062.2031.420
35.其中，表中d
10
表示颗粒累积分布为10％的粒径，d
50
表示颗粒累积分布为50％的粒径，d
90
表示颗粒累积分布为90％的粒径；d
av
表示颗粒的平均粒径；径距比＝(d
90-d
10
)/d
50
，表示颗粒粒径分布的宽窄，径距比数值越小，颗粒的粒径分布越窄。
36.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本发明说明书后，在本发明基础上做一些修改或改进，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。