碱法钛白粉生产工艺中硫酸钛溶液的制备和水解.pdfVIP

第29卷第4期(总第116期) 湿法冶金 V01．29No．4(Sum．116) ofChina Dec．2010 2010年12月Hydrometallurgy 碱法钛白粉生产工艺中硫酸钛溶液的制备和水解 杨 轩一，薛天艳1，王丽娜1，齐 涛1 (1．湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，绿色过程与工程重点实验室， 中国科学院过程工程研究所，北京100190； 2．中国科学院研究生院，北京 100049) 摘要：研究了碱法钛白粉清洁生产工艺中硫酸钛溶液的制备及水解。硫酸钛溶液制备过程中，通过试验及 MATLAB拟合，确定了硫酸质量分数、原料用量与硫酸钛溶液质量浓度及酸度系数(F值)间的函数关系；水 解过程中，考察了水解温度、酸度系数(F值)、硫酸钛质量浓度对水解的影响。在优化水解条件下，钛水解率 达90％以上。制得的偏钛酸在高温下煅烧可得到金红石型和锐钛矿型二氧化钛。 关键词：硫酸钛；偏钛酸；水解；钛白粉 中图分类号：TQ031．5文献标志码：A 文章编号：1009-2617(2010)04—0277—05 二氧化钛，俗称钛白，是一种重要的化工原料 和性能优良的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、 反应形成硫酸钛溶液，反应式如下： 造纸等行业[1≈]。目前，钛白的工业生产方法主要 有硫酸法和氯化法[4∞]。硫酸法以钛铁矿为原料， 生产过程中产生大量废酸、酸性废水和含硫烟气， 硫酸钛溶液水解生成偏钛酸沉淀，反应式为： 环境污染严重；氯化法的高温氯化和氧化过程难 度大，并且生产过程中产生的毒性氯化物难以处 1．2 试验原料与仪器 理，需深井填埋。因此，亟需研发环境友好的二氧 试验所用NaOH、硫酸均为分析纯，水为去 化钛清洁生产新工艺。中国科学院过程工程研究 离子水；根据文献[7]制得熔盐反应产物，水洗后 所成功研发出了碱法钛白清洁生产新工艺，利用 得到的水洗料为试验原料，组成见表1。 此工艺可生产金红石型和锐钛矿型二氧化钛。 1 试验部分 表1 水洗物料的化学组成 ％ Na Ti02Fe Cr MgMn A1 Ca Si 1．1 试验原理 11．0573．590．780．0420．161．010．0230．52 0．21 高钛渣的主要成分是Ti。0。，Ti。O。在NaOH 熔盐中发生如下反应[7]： PR0 2Ti3 (1) 用荷兰PANalytical公司的X’Pert 05+12Na0H+02—6Na2Ti03+6H20。 MPD型X射线衍射仪确定产物物相，用美国 水洗反应产物，Na：TiO。中的Na+与水中 5300DV型电感耦 H+发生离子交换反应，部分Na+浸出至液相中，Perkin—Elmer公司的Optima 形成一定浓度的碱液。主要反应可表示为： 合等离子体原子发射光谱(ICP—OES)分析原料中 Na2Ti03+(z+y)H20—的元素组成，用激光粒度仪测定水解后偏钛酸的 xNa20·Ti02·YH20+(2—2x)NaOH。