浅谈二氧化钛晶种制备的方法研究
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摘 要：众所周知，二氧化钛具有价廉无毒、稳定性好、抗氧化能力强、使用寿命长、化学稳定性好、耐磨损性好、无二次污染、适用范围广、可重复回收利用等优点，通过改变晶种制备的方法，其亮度值L、b值、底色相指标Scx、消色力指标Tcs值均将得到改善。但在二氧化钛晶种在制备中有很多局限性难以解决，基于此，文中笔者根据多年的工作经验对二氧化钛晶种制备方法进行简要阐述，以期与业内同仁共同参考。
关键词：二氧化钛晶种;制备;方法研究
1 水解法制备二氧化钛
二氧化钛分为金红石型和锐钛型两种晶型，其主要区别在于晶格结构、折光指数、密度和对光的稳定性。金红石型二氧化钛的折光指数、稳定性、耐光性和遮盖性等均优于锐钛型，它在聚合物中的光散射性比锐钦型高约20%。将钛盐复合物（主要为偏钛酸和氢氧化钛）其作为水解过程的原材料，在水解过程中加入起着中和作用的抑制剂，在降低水解速率的同时保障水解产物的正常反应。抑制剂通常选取强酸性或强碱性试剂，此时出现的水解产物成团聚物形态，需要将其进行液相分离以及洗涤，在进行700℃的煅烧后，将得到金红石型的二氧化钛。水解过程中需用到二氧化钛晶种，二氧化钛晶种制备为水解法制备二氧化钛生产工艺流程中的一个关键环节，分为传统晶种生产工艺流程（见图1）。
传统晶种制备工艺流程简述：①碱溶：将48%液碱加入碱溶罐中，加热至90℃;将偏钛酸加入碱溶罐中，两者反应生成钛酸钠悬浮液;②板框压滤洗涤：钛酸钠悬浮液冷却后采用板框压滤洗涤，此过程产生废水;③打浆：洗涤好的料浆进入打浆桶打浆;④酸溶：向酸溶槽中加入打浆后的钛酸钠悬浮液后，先加入盐酸中和到pH值<3.1，加热至60℃复测调整pH值;然后按规定的重量比加入盐酸，加热至沸腾，沸腾一定时间后加工艺水稀释得到二氧化钛晶种悬浮液，用于后续生产。
2 四氯化钛晶种制备生产工艺流程简述
晶种的制备是利用无水的TiCl4与除盐水的水解作用产出TiOCl2和HCl的水溶液，然后用氢氧化钠中和产出TiO2的悬浮液，最后水洗得到产品TiO2晶种。每套装置包括稀释槽、稀释泵、稀释混合器、过滤器、稀释换热器各一个，具体步骤如下：
2.1 混合、水解、过滤
将高纯度的TiCl4（纯度≥99.8%）以600kg/h的流量泵入混合器，同时利用流量计控制以1.08m3/h的流量向混合器中泵入除盐水。TiCl4与除盐水在混合器中快速混合，水解为放热反应，混合器中混合液温度大约为40℃，经过换热器冷却至35.4℃后进入稀释槽，稀释槽、混合器、换热器、过滤器形成一个循环系统，循环量为50m3/h。TiCl4与水反应生成TiOCl2和HCl的水溶液，HCl的水溶液挥发产生HCl废气，此工段HCl的挥发量为产生量的8%;局部过热可能引起副反应，产生少量大颗粒的TiO2（粒径大于200μm），经过滤器过滤后定期清理滤渣。稀释槽中的混合液以1.26m3/h的流量（其中Ti元素浓度为200g/L）进入稀释后储槽待用于后续工序。具体发生的反应式如下：
主反应：TiCl4+H2O→TiOCl2+2HCl （主反应转化率为：99.95%）
副反应：TiCl4+2H2O→TiO2+4HCl
2.2 晶种制备
将稀释后储槽中的混合液泵入晶种制备槽，每批次泵入3.56m3。将NaOH储罐区浓度为32%的NaOH溶液泵入碱液槽，向碱液槽中按一定比例泵入除盐水将其稀释为浓度24%的NaOH溶液后，泵入晶种制备槽，每批次泵入量为4.74m3（密度约为1.26g/cm3）。并向体系中加入10m3的除盐水稀释碱性环境，碱液与混合液的反应式如下：
TiOCl2+2HCl+4NaOH→TiO2·2H2O+4NaCl+H2O
此反应放热，体系温度约为45℃，将体系中通入0.4MPa的饱和蒸汽（约151℃），将体系加热至82℃，并保持温度在82℃1h，每批次约使用蒸汽量约1.7t。1h后加入工艺水（每批次27m3）直接冷却体系温度至50℃以下。此时整个体系体积约为47m3。此工段亦有少量的HCl废气产生。
2.3 水洗、沉淀
将0.4MPa的饱和蒸汽（约151℃）通入工艺水中，加热工艺水至60℃后泵入晶种沉降槽，搅拌0.5h，静置11h后，沉降得到的即为TiO2的晶种悬浮液（TiO2含量为40g/l，约17.5m3），上悬液（约62.5m3）作为废液进入厂区污水站处理。废水排出量約为62.5m3，晶种悬浮液的量为17.5m3，排出的废液中带出了大多数的NaCl、NaOH及杂质，达到水洗效果。
3 结束语
二氧化钛应用较为广泛，因此二氧化钛晶种制备的方法选取尤为重要，且需要对现有的技术进行有效的改进，最终实现以低成本、高效率、简便快捷制备的目标，对提高和稳定产品质量，开发新的产品都具有重要的意义。
参考文献：
[1]王开明.纳米氧化铝粉体的特殊液相沉淀法制备[J].金属功能材料，2015（12）.
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