Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью Российский патент 2022 года по МПК C09C1/36 C09C3/06 C09C3/04 C09C3/08 C09C3/12 C01G23/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к области технологий получения диоксида титана, а именно к способу получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Под «атмосферостойкостью» понимается способность изделий, содержащих пигментный диоксид титана и подвергавших воздействиям внешних климатических условий, сопротивляться воздействиям солнечного света и атмосферы, предотвращать изменение цвета, обесцвечивание и потерь блеска. Фотохимическая активность пигмента диоксида титана является основным фактором, влияющим на атмосферостойкость. Поскольку диоксид титана сам по себе имеет некоторые дефекты кристаллической решетки, на его поверхности существует много фотоактивных точек, которые слегка поглощают видимый ультрафиолетовый спектр. Если диоксид титана подвергается воздействию ультрафиолетового света в течение длительного времени и при наличии воды и других катализаторов, диоксид титана может подвергаться непрерывным окислительно-восстановительным реакциям с образованием гидроксильных и гидропероксильных радикалов, которые обладают высокой активностью и могут окислять органический полимер в продукте, вызывать разрыв связи и деградацию высокомолекулярной цепи, нарушать целостность продукта, тем самым могут снижать атмосферостойкость продукта. Следовательно, необходимо уменьшить разрушительную силу фотохимической реакции гидратированного диоксида титана за счет контроля режима его кальцинирования, скорости его охлаждения, обеспечения однородности кристаллических зерен, увеличения внутреннего напряжения, заполнения кислородных вакансий и подавления движения электронов, тем самым улучшая атмосферостойкость продукта.

Для решения вышеуказанных проблем, по результатам поиска, например в китайском патенте CN103496739A раскрыт способ получения атмосферостойкого диоксида титана, включающий примешивание гидратированного диоксида титана, проходившего отбеливание, вторую промывку водой, способ примешивания заключается в последовательном добавлении в гидратированный диоксид титана, проходивший вторую промывку водой, водных растворов соединений фосфора, магния, сурьмы, алюминия, лития и калия, и равномерном смешивании. Еще в китайском патенте CN 109734126 A раскрыт способ получения диоксида титана с высокой атмосферостойкостью, включающий следующие шаги: a). гидратированный диоксид титана подвергают суспендированию и диспергированию, получают суспензию гидратированного диоксида титана; b). в суспензию добавляют кальцинированный затравочный кристалл, соединения калия, фосфора и алюминия последовательно, перемешивают 30-90 мин; c). переносят суспензию в сушильный шкаф для осушки; d). переносят полученный материал в нагревательную печь для нагрева; e). когда температура материала в шаге d) повышается до 850-950°С/мин, выдерживают 60-180 мин. f). охлаждают материал, полученный в шаге h), до 0-35°С в течение 1-20 мин; g). измельчают и просеивают материал, полученный в шаге f). Еще в китайском патенте CN 110028812 A раскрыт специальный способ повышения атмосферостойкости диоксида титана, включающий следующие шаги: 1) приготавливают суспензию диоксида титана, добавляют в суспензию раствор силиката, нанесут первый слой кремниевого покрытия; 2) доводят pH суспензии с кремниевым покрытием до пределов 2-4, гомогенизируют, добавляют в суспензию раствор FeSO₄ и раствор разбавленной щелочи одновременно, поддерживают pH суспензии на уровне 2-4, затем гомогенизируют; 3) добавляют в суспензию раствор силиката, нанесут второй слой кремниевого покрытия; 4) добавляют одновременно в суспензию раствор соли алюминия и разбавленную кислоту или раствор разбавленной щелочи, нанесут алюминиевое покрытие; 5) суспензию с алюминиевым покрытием подвергают водяной промывке, мгновенному испарению, измельчению паром и получают готовый диоксид титана. Еще в китайском патенте CN 110204928 A раскрыт способ получения диоксида титана с высокой атмосферостойкостью, согласно которому, сначала приготавливают изначальную суспензию с содержанием 250-400 г/л диоксида титана, далее за счет технологии нанесения покрытия нанесут на диоксид титана титановое, кремниевое, фосфорное, алюминиевое и др. покрытие в особых условиях, при этом строго соблюдая технологические условия каждого нанесения покрытия, обеспечивая равномерное нанесение покрытия, благодаря чему эффективно повышают атмосферостойкие свойства диоксида титана и улучшают его свойства по цвету. Еще в китайском патенте CN 109096794 A раскрыт способ получения диоксида титана с высокой атмосферостойкостью, включающий 8 шагов, таких как суспендирование, диспергирование, обработка раствором силиката и шлифование, вторичное шлифование, обработка раствором силиката, обработка раствором силиката, обработка солью алюминия, сушка и измельчение, в упомянутых шагах S4, S6, S7 неорганическая кислота может быть любой из разбавленной серной кислоты, разбавленной фосфорной кислоты и разбавленной соляной кислоты, концентрация составляет 140-160 г/л. Еще в китайском патенте CN 105062150 A раскрыт способ обработки для повышения атмосферостойкость диоксида титана. Согласно данному изобретению, в процессе обработки поверхности диоксида титана неорганическими соединениями в качестве сырья используют силикат натрия, по технологии двух шагов реализуют одновременно функцию диспергирующего агента и функцию покрытия диоксида титана в процессе нанесения покрытия на диоксид титана. Еще в китайском патенте CN 103756367 A раскрыт способ получения диоксида титана анатазной формы с покрытием, включающий следующие шаги: суспендирование, добавление водного раствора силиката, добавление первого водного раствора растворимой соли алюминия, добавление водного раствора метаалюмината натрия, добавление остатка второго водного раствора растворимой соли алюминия, добавление водного раствора NaOH, фильтрование и промывка обессоленной водой 40-70°С, чтобы фильтрат имел удельное электрическое сопротивление до 100 мкСм/м, далее материал подвергают сушке и измельчению, таким образом получают образец пигментного диоксида титана.

Все вышеупомянутые опубликованные документы представляют постоянное улучшение атмосферостойкого диоксида титана, но все эти решения подвергают дальнейшему усовершенствованию, чтобы улучшить характеристики диоксида титана анатазной формы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Поставленная задача

В ответ на вопрос о том, что существующий диоксид титана анатазной формы не удовлетворяет требованиям эксплуатации по атмосферостойкости, настоящее изобретение предлагает способ для получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью, который позволяет эффективно повысить атмосферостойкость диоксида титана анатазной формы.

2. Технические решения:

Для решения поставленной задачи, техническое решение настоящего изобретения заключается в следующем:

Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему изобретению включает в себя следующие шаги:

Шаг S101: перенос отфильтрованного осадка после второй промывки в бак для приготовления суспензии, перенос полученной суспензии в бак для соляной обработки;

Шаг S102: разбавление полученной суспензии, нагрев паром и выдержка, поверхностная обработка неорганическими соединениями:

(1) разбавление полученной суспензии обессоленной водой до концентрации 220-250 г/л, нагрев до 80-90°C;

(2) при постоянном перемешивании добавление в суспензию разбавленного раствора фосфорной кислоты, с выдержкой 30 мин;

(3) при постоянном перемешивании добавление в суспензию раствора гидроксида калия и доведение pH до пределов от 7,5 до 8,0, с выдержкой 30 мин;

(4) при постоянном перемешивании добавление в суспензию раствора силиката натрия, с выдержкой 60 мин;

(5) при постоянном перемешивании добавление в суспензию разбавленной серной кислоты и доведение pH до пределов от 7,0 до 7,5, с выдержкой 30 мин;

(6) при постоянном перемешивании добавление одновременно одним потоком растворов сульфата алюминия и гидроксида калия, поддерживание pH в пределах от 6,0 до 7,0, с выдержкой 60 мин;

(7) доведение pH до пределов от 6,0 до 6,5, с выдержкой 30 мин, получение спека;

Шаг S103: перенос спека в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 200-300 мкСм/см, получение осадка после третьей промывки;

Шаг S104: перенос осадка после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинации, поддерживание при этом температуры кристаллизации в пределах 700-800°C, получение грубого диоксида титана анатазной формы;

Шаг S105: размалывание на валковом прессе полученного грубого диоксида титана анатазной формы, получение порошка мелких фракций, D50 в пределах 0,3-0,4 мкм;

Шаг S106: перенос порошка диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, одновременно проведение измельчения газовой струей для получения готового диоксида титана.

В одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, содержание твердых частиц в осадке после упомянутой второй промывки составляет 35-40%.

В одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, массовая концентрация упомянутого разбавленного раствора фосфорной кислоты составляет 100-110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ в TiO₂ 0,2-0,4%.

В одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, массовая концентрация упомянутого раствора гидроксида калия составляет 15-20%.

В одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, концентрация SiO₂ в упомянутом растворе силиката натрия составляет 90-110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание SiO₂ в TiO₂ 10-15%.

В одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, массовая концентрация упомянутой разбавленной серной кислоты составляет 120-130 г/л.

В одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, концентрация Al₂O₃ в упомянутом растворе сульфата алюминия составляет 90-110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание Al₂O₃ в TiO₂ 2-3%.

В одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, в упомянутой операции измельчения газовой струей, давление измельчения газовой струей составляет 1,5-2,0 МПа, давление подачи составляет 1,5-1,8 МПа, в качестве агента для нанесения органической оболочки можно выбрать триметилолпропан, органический кремний или триметилолетан.

3. ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

По сравнению с существующими аналогами, известными из уровня техники, настоящее изобретение обладает следующими преимуществами:

(1) Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью согласно настоящему изобретению, заключающийся в нанесении неорганической оболочки до завершения приготовления грубых изделий и исключении части операций для получения готового диоксида титана, отличается тем, что: отфильтрованный осадок после второй промывки подвергают суспендированию, подвергают диспергированию разбавленной фосфорной кислотой, затем подвергают нанесению оболочки на основе кремния, в этой операции добавляют силикат натрия для нанесения оболочки и кальцинирования, в процессе кальцинирования при высокой температуре диоксид кремния может перейти в фотоактивные точки, что значительно повышает атмосферостойкость диоксида титана; поскольку диоксид кремния может повысить атмосферостойкость диоксида титана анатазной формы, которая имеет больше преимуществ по сравнению с нормальной рутильной формой диоксида титана; более того, разбавленная фосфорная кислота прежде всего используется для диспергирования, далее в процессе кальцинирования используется в качестве замедлителя рутильной формы диоксида титана, уменьшая превращение диоксида титана в рутил; гидроксид калия используется для регулирования уровня pH, убедиться в нейтральном pH до добавления силиката натрия, разбавленная серная кислота может использоваться для регулирования уровня pH и стабилизации уровня pH до соляной обработки;

(2) Согласно способу получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему изобретению, при поддержании температуры кристаллизации в пределах 700-800°С во время кальцинирования, можно получить диоксид титана анатазной формы; данный способ отличается пониженной температурой кальцинирования, пониженным удельным расходом природного газа на получение такой формы диоксида титана, что эффективно снижает его себестоимость; кроме того, диоксид титана анатазной формы более мягкий, удобно для измельчения;

(3) Согласно способу получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему изобретению, массовая концентрация разбавленной фосфорной кислоты составляет 100-110 г/л, объем добавления составляет 0,2-0,4% (в пересчете на P₂O₅), фосфорная кислота используется для диспергирования, чтобы снизить вязкость суспензии и обеспечить эффективность последующего нанесения оболочки.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлена блок-схема способа получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему изобретению.

ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже приведено подробное описание примерных вариантов осуществления настоящего изобретения. Несмотря на то, что эти варианты осуществления достаточно подробно описаны для того, чтобы дать возможность специалистам в данной области реализовать настоящее изобретение, при этом следует понимать, что могут быть реализованы и другие варианты осуществления и что в настоящее изобретение могут вноситься различные изменения, не выходя за рамки духа и сферы применения настоящего изобретения. Приводимое ниже более подробное описание варианты осуществления настоящего изобретения не используется для ограничения объема требуемого изобретения, а лишь для того, чтобы привести примеры и не ограничивать описание признаков и характеристик настоящего изобретения, чтобы предложить оптимальный способ осуществления настоящего изобретения и достаточно для того чтобы технический персонал в данной области смог реализовать изобретение. Следовательно, сфера защиты настоящего изобретения должна определяться прилагаемой формулой изобретения.

Ниже приведено подробное описание примерных вариантов реализации настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 1, согласно блок-схеме способа получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью, химикаты включают разбавленную фосфорную кислоту, раствор гидроксида калия, раствор силиката натрия, разбавленную серную кислоту и раствор сульфата алюминия. Минерал подвергают кислотному расщеплению, осаждению и фильтрации, кристаллизации и удалению железного купороса, концентрированию и получают концентрированный раствор титана, который подвергают гидролизу и первой промывке водой, получают суспензию гидратированного диоксида титана после первой промывки; полученную суспензию подвергают отбеливанию; отбеленный гидратированный диоксид титана подвергают второй промывке водой; переносят отфильтрованный осадок после второй промывки в бак для приготовления суспензии, переносят полученную суспензию в бак для обработки неорганическими солями, предпочтительно, содержание твердых частиц в осадке после упомянутой второй промывки составляет 35-40%; полученную суспензию подвергают разбавлению, нагреву паром и выдержке, поверхностной обработке неорганическими соединениями: (1) полученную суспензию подвергают разбавлению обессоленной водой до 220-250 г/л, нагревают до 80-90°С; (2) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленную фосфорную кислоту, предпочтительно, массовая концентрация упомянутой разбавленной фосфорной кислоты составляет 100-110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ в TiO₂ 0,2-0,4%, с выдержкой 30 мин; (3) при постоянном перемешивании добавляют раствор гидроксида калия и доводят pH до пределов от 7,5 до 8,0, предпочтительно, массовая концентрация упомянутого раствора гидроксида калия составляет 15-20%; с выдержкой 30 мин; (4) при постоянном перемешивании добавляют раствор силиката натрия, предпочтительно, концентрация SiO₂ в упомянутом растворе силиката натрия составляет 90-110 г/л, содержание SiO₂ в нанесенной оболочке составляет 10-15%, с выдержкой 60 мин; (5) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленную серную кислоту, предпочтительно, массовая концентрация упомянутой разбавленной серной кислоты составляет 120-130 г/л, доводят pH до пределов от 7,0 до 7,5, с выдержкой 30 мин; (6) при постоянном перемешивании добавляют одновременно одним потоком растворы сульфата алюминия и гидроксида калия, предпочтительно, концентрация Al₂O₃ в упомянутом растворе сульфата алюминия составляет 90-110 г/л, объем добавления в пересчете на Al₂O₃ в TiO₂ 2-3%, поддерживают pH в пределах от 6,0 до 7,0, с выдержкой 60 мин; (7) доводят pH до пределов от 6,0 до 6,5, с выдержкой 30 мин, получают спек; переносят полученный спек в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 200-300 мкСм/см, получают осадок после третьей промывки; переносят осадок после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинирования, поддерживают температуру кристаллизации в пределах 700-800°С во время кальцинирования, получают грубый диоксид титана анатазной формы; полученный грубый диоксид титана анатазной формы размалывают на валковом прессе, получают порошок мелких фракций; переносят полученный порошок диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, в упомянутой операции измельчения газовой струей давление измельчения газовой струей составляет 1,5-2,0 МПа, давление подачи составляет 1,5-1,8 МПа, в качестве агента для нанесения органической оболочки можно выбрать триметилолпропан, органический кремний или триметилолетан, одновременно проводят измельчение газовой струей для получения готового диоксида титана.

Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью согласно настоящему изобретению, осуществляющий нанесение неорганической оболочки до получения грубого диоксида титана, позволяет исключать часть операций для получения готового диоксида титана и отличается тем, что: отфильтрованный осадок после второй промывки подвергают суспендированию, подвергают диспергированию фосфорной кислотой, затем подвергают нанесению оболочки на основе кремния, в этой операции добавляют силикат натрия для нанесения оболочки, подвергают кальцинированию, после этого диоксид кремния может перейти в фотоактивные точки в процессе кальцинирования при высокой температуре, что значительно повышает атмосферостойкость диоксида титана.

Автором настоящего изобретения в результате многочисленных испытаний и анализов было обнаружено, что кальцинированный силикат натрия обладает очень высокой атмосферостойкостью, и что кальцинирование приводит к снижению температуры для получения диоксида титана анатазной формы, температура кальцинирования диоксида титана анатазной формы ниже, чем температура кальцинирования диоксида титана рутильной формы, что приводит к снижению энергопотребления, возможная причина состоит в том, что при высокой температуре силикат натрия разлагается, выделяя оксид натрия и диоксид кремния, оксид натрия имеет низкую температуру плавления, что приводит к снижению температуры кальцинирования; в процессе кальцинирования при высокой температуре диоксид кремния может перейти в фотоактивные точки, что значительно повышает атмосферостойкость диоксида титана; диоксид титана анатазной формы имеет больше преимуществ по сравнению с нормальной рутильной формой диоксида титана; более того, разбавленная фосфорная кислота прежде всего используется для диспергирования, далее в процессе кальцинирования используется в качестве замедлителя рутильной формы диоксида титана, уменьшая превращение диоксида титана в рутил; гидроксид калия используется для регулирования уровня pH, убедиться в нейтральном pH до добавления силиката натрия; разбавленная серная кислота может использоваться для регулирования уровня pH и стабилизации уровня pH до соляной обработки.

ПРИМЕР 1

Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему примеру включает в себя следующие шаги: переносят отфильтрованный осадок после второй промывки в бак для приготовления суспензии, переносят полученную суспензию в бак для обработки неорганическими солями, содержание твердых частиц в осадке после упомянутой второй промывки составляет 40 %; полученную суспензию подвергают разбавлению, нагреву паром и выдержке, поверхностной обработке неорганическими соединениями: (1) полученную суспензию подвергают разбавлению обессоленной водой до 250 г/л, нагревают до 90^°С; (2) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленный раствор фосфорной кислоты массовой концентрацией 110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ - 0,4 %, с выдержкой 30 мин; (3) при постоянном перемешивании добавляют раствор гидроксида калия массовой концентрацией 15 % и доводят pH до значения 8,0, с выдержкой 30 мин; (4) при постоянном перемешивании добавляют раствор силиката натрия концентрацией SiO₂ 110 г/л, содержание SiO₂ в нанесенной оболочке составляет 15 %, с выдержкой 60 мин; (5) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленную серную кислоту массовой концентрацией 120 г/л и доводят pH до значения 7,5, с выдержкой 30 мин; (6) при постоянном перемешивании добавляют одновременно одним потоком растворы сульфата алюминия с концентрацией Al₂O₃ - 110 г/л и гидроксида калия, поддерживают содержание Al₂O₃ в нанесенной оболочке на уровне 2%, поддерживают величину pH на уровне 7,0, с выдержкой 60 мин; (7) доводят pH до значения 6,5, с выдержкой 30 мин, получают спек; переносят спек в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 300 мкСм/см, получают осадок после третьей промывки; переносят осадок после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинирования, поддерживают при этом температуру кристаллизации на уровне 800°C, получают грубый диоксид титана анатазной формы; полученный грубый диоксид титана анатазной формы размалывают на валковом прессе, получают порошок мелких фракций; переносят порошок диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, в упомянутой операции измельчения газовой струей давление измельчения газовой струей составляет 2,0 МПа, давление подачи составляет 1,8 МПа, в качестве агента для нанесения органической оболочки выбирают триметилолпропан, одновременно измельчают газовой струей для получения готового диоксида титана.

ПРИМЕР 2

Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему примеру включает в себя следующие шаги: переносят отфильтрованный осадок после второй промывки в бак для приготовления суспензии, переносят полученную суспензию в бак для обработки неорганическими солями, содержание твердых частиц в осадке после упомянутой второй промывки составляет 35%; полученную суспензию подвергают разбавлению, нагреву паром и выдержке, поверхностной обработке неорганическими соединениями: (1) полученную суспензию подвергают разбавлению обессоленной водой до 220 г/л, нагревают до 80°С; (2) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленный раствор фосфорной кислоты массовой концентрацией 100 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ - 0,2%, с выдержкой 30 мин; (3) при постоянном перемешивании добавляют раствор гидроксида калия массовой концентрацией 15% и доводят pH до значения 7,5, с выдержкой 30 мин; (4) при постоянном перемешивании добавляют раствор силиката натрия с концентрацией SiO₂ 90 г/л, содержание SiO₂ в нанесенной оболочке составляет 10 %, с выдержкой 60 мин; (5) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленную серную кислоту массовой концентрацией 130 г/л и доводят pH до значения 7,5, с выдержкой 30 мин; (6) при постоянном перемешивании добавляют одновременно одним потоком растворы сульфата алюминия с концентрацией Al₂O₃ - 90 г/л и гидроксида калия, поддерживают содержание Al₂O₃ в нанесенной оболочке на уровне 3%, поддерживают величину pH на уровне 7,0, с выдержкой 60 мин; (7) доводят pH до значения 6,0, с выдержкой 30 мин, получают спек; переносят спек в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 200 мкСм/см, получают осадок после третьей промывки; переносят осадок после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинирования, поддерживают при этом температуру кристаллизации на уровне 700°C, получают грубый диоксид титана анатазной формы; полученный грубый диоксид титана анатазной формы размалывают на валковом прессе, получают порошок мелких фракций; переносят порошок диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, в упомянутой операции измельчения газовой струей давление измельчения газовой струей составляет 1,5 МПа, давление подачи составляет 1,5 МПа, в качестве агента для нанесения органической оболочки выбирают органический кремний, одновременно измельчают газовой струей для получения готового диоксида титана.

ПРИМЕР 3

Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему примеру включает в себя следующие шаги: переносят отфильтрованный осадок после второй промывки в бак для приготовления суспензии, переносят полученную суспензию в бак для обработки неорганическими солями, содержание твердых частиц в осадке после упомянутой второй промывки составляет 38%; полученную суспензию подвергают разбавлению, нагреву паром и выдержке, поверхностной обработке неорганическими соединениями: (1) полученную суспензию подвергают разбавлению обессоленной водой до 240 г/л, нагревают до 85°С; (2) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленный раствор фосфорной кислоты массовой концентрацией 105 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ - 0,3%, с выдержкой 30 мин; (3) при постоянном перемешивании добавляют раствор гидроксида калия массовой концентрацией 20% и доводят pH до значения 7,5, с выдержкой 30 мин; (4) при постоянном перемешивании добавляют раствор силиката натрия с концентрацией SiO₂ 100 г/л, содержание SiO₂ в нанесенной оболочке составляет 14%, с выдержкой 60 мин; (5) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленную серную кислоту массовой концентрацией 125 г/л и доводят pH до значения 7,5, с выдержкой 30 мин; (6) при постоянном перемешивании добавляют одновременно одним потоком растворы сульфата алюминия с концентрацией Al₂O₃ - 100 г/л и гидроксида калия, поддерживают содержание Al₂O₃ в нанесенной оболочке на уровне 3%, поддерживают величину pH на уровне 6,5, с выдержкой 60 мин; (7) доводят pH до значения 6,5, с выдержкой 30 мин, получают спек; переносят спек в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 250 мкСм/см, получают осадок после третьей промывки; переносят осадок после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинирования, поддерживают при этом температуру кристаллизации на уровне 750°C, получают грубый диоксид титана анатазной формы; полученный грубый диоксид титана анатазной формы размалывают на валковом прессе, получают порошок мелких фракций; переносят порошок диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, в упомянутой операции измельчения газовой струей давление измельчения газовой струей составляет 1,8 МПа, давление подачи составляет 1,6 МПа, в качестве агента для нанесения органической оболочки выбирают триметилолетан, одновременно измельчают газовой струей для получения готового диоксида титана.

ПРИМЕР 4

Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему примеру включает в себя следующие шаги: переносят отфильтрованный осадок после второй промывки в бак для приготовления суспензии, переносят полученную суспензию в бак для обработки неорганическими солями, содержание твердых частиц в осадке после упомянутой второй промывки составляет 38%; полученную суспензию подвергают разбавлению, нагреву паром и выдержке, поверхностной обработке неорганическими соединениями: (1) полученную суспензию подвергают разбавлению обессоленной водой до 240 г/л, нагревают до 85°С; (2) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленный раствор фосфорной кислоты массовой концентрацией 100 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ - 0,4%, с выдержкой 30 мин; (3) при постоянном перемешивании добавляют раствор гидроксида калия массовой концентрацией 16% и доводят pH до значения 7,5, с выдержкой 30 мин; (4) при постоянном перемешивании добавляют раствор силиката натрия с концентрацией SiO₂ 110 г/л, содержание SiO₂ в нанесенной оболочке составляет 12%, с выдержкой 60 мин; (5) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленную серную кислоту массовой концентрацией 120 г/л и доводят pH до значения 7,5, с выдержкой 30 мин; (6) при постоянном перемешивании добавляют одновременно одним потоком растворы сульфата алюминия с концентрацией Al₂O₃ - 110 г/л и гидроксида калия, поддерживают содержание Al₂O₃ в нанесенной оболочке на уровне 2%, поддерживают величину pH на уровне 7,0, с выдержкой 60 мин; (7) доводят pH до значения 6,5, с выдержкой 30 мин, получают спек; переносят спек в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 280 мкСм/см, получают осадок после третьей промывки; переносят осадок после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинирования, поддерживают при этом температуру кристаллизации на уровне 780°C, получают грубый диоксид титана анатазной формы; полученный грубый диоксид титана анатазной формы размалывают на валковом прессе, получают порошок мелких фракций; переносят порошок диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, в упомянутой операции измельчения газовой струей давление измельчения газовой струей составляет 1,8 МПа, давление подачи составляет 1,5 МПа, в качестве агента для нанесения органической оболочки выбирают триметилолпропан, одновременно измельчают газовой струей для получения готового диоксида титана.

ПРИМЕР 5

Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по настоящему примеру включает в себя следующие шаги: переносят отфильтрованный осадок после второй промывки в бак для приготовления суспензии, переносят полученную суспензию в бак для обработки неорганическими солями, содержание твердых частиц в осадке после упомянутой второй промывки составляет 40%; полученную суспензию подвергают разбавлению, нагреву паром и выдержке, поверхностной обработке неорганическими соединениями: (1) полученную суспензию подвергают разбавлению обессоленной водой до 230 г/л, нагревают до 90°С; (2) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленный раствор фосфорной кислоты массовой концентрацией 100 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ - 0,25%, с выдержкой 30 мин; (3) при постоянном перемешивании добавляют раствор гидроксида калия массовой концентрацией 17% и доводят pH до значения 7,5, с выдержкой 30 мин; (4) при постоянном перемешивании добавляют раствор силиката натрия с концентрацией SiO₂ 105 г/л, содержание SiO₂ в нанесенной оболочке составляет 14%, с выдержкой 60 мин; (5) при постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленную серную кислоту массовой концентрацией 125 г/л и доводят pH до значения 7,0, с выдержкой 30 мин; (6) при постоянном перемешивании добавляют одновременно одним потоком растворы сульфата алюминия с концентрацией Al₂O₃ – 90 г/л и гидроксида калия, поддерживают содержание Al₂O₃ в нанесенной оболочке на уровне 3%, поддерживают величину pH на уровне 6,0, с выдержкой 60 мин; (7) доводят pH до значения 6,0, с выдержкой 30 мин, получают спек; переносят спек в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 220 мкСм/см, получают осадок после третьей промывки; переносят осадок после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинирования, поддерживают при этом температуру кристаллизации на уровне 720°C, получают грубый диоксид титана анатазной формы; полученный грубый диоксид титана анатазной формы размалывают на валковом прессе, получают порошок мелких фракций; переносят порошок диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, в упомянутой операции измельчения газовой струей давление измельчения газовой струей составляет 1,5 МПа, давление подачи составляет 1,6 МПа, в качестве агента для нанесения органической оболочки выбирают органический кремний, одновременно измельчают газовой струей для получения готового диоксида титана.

Ниже представлены результаты испытания диоксидов титана анатазной формы, полученных по примерам 1-5 настоящего изобретения.

L(%) Значение b Сила осветления Атмосферостойкость (ΔE) Дисперсность (мкм) Сравнительный образец 95,41 1,94 1980 0,45 25 Пример 1 95,69 1,35 1890 0,33 25 Пример 2 95,78 1,31 1880 0,30 22,5 Пример 3 95,72 1,42 1890 0,33 25 Пример 4 95,77 1,43 1880 0,29 22,5 Пример 5 95,79 1,38 1870 0,25 25

Исходя из вышеизложенного: диоксид титана анатазной формы обладает большими преимуществами по значениям L и b. В настоящее время цель отрасли диоксида титана заключается в максимальном повышении белизны (L) и снижении значения b, получении диоксида титана синего цвета, но из-за высокой температуры кальцинирования диоксида титана рутильной формы, который обычно имеет желтый цвет. Кроме того, температура кальцинирования диоксида титана анатазной формы низкая, что эффективно уменьшает удельный расход природного газа, более того, диоксид титана анатазной формы не подвергают большинству операций переработки, можно осуществить эффективный контроль затраты на оборудование, вспомогательные материалы, рабочую силу, охрану окружающей среды и др.

Вышеприведенные варианты осуществления используются только для описания технического решения настоящего изобретения, а не для его ограничения; несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано в предыдущих вариантах осуществления, специалисты в данной области должны понимать, что они по-прежнему могут вносить изменения в технические решения, описанные в предыдущих вариантах осуществления, или эквивалентно заменять некоторые из технических характеристик; эти изменения или замены не приводят к отклонению сущности соответствующих технических решений от сущности и объема технических решений каждого из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Изобретение относится к области технологий получения диоксида титана, а именно к способу получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью. Предложен способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью, включающий в себя следующие шаги: шаг S101: минерал подвергают кислотному расщеплению, осаждению и фильтрации, кристаллизации и удалению железного купороса, концентрированию и получают концентрированный раствор титана, который подвергают гидролизу и первой промывке водой, получают суспензию гидратированного диоксида титана после первой промывки; полученную суспензию подвергают отбеливанию; отбеленный гидратированный диоксид титана подвергают второй промывке водой; переносят отфильтрованный осадок после второй промывки в бак для приготовления суспензии, переносят полученную суспензию в бак для соляной обработки. Шаг S102: разбавляют полученную суспензию, нагревают паром и выдерживают, подвергают поверхностной обработке неорганическими соединениями, а именно: разбавляют полученную суспензию обессоленной водой до концентрации 220-250 г/л, нагревают до 80-90°C. При постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленный раствор фосфорной кислоты, с выдержкой 30 мин; при этом, массовая концентрация разбавленного раствора фосфорной кислоты составляет 100-110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ в TiO₂ 0,2-0,4%. При постоянном перемешивании добавляют в суспензию раствор гидроксида калия и доводят pH до пределов от 7,5 до 8,0, с выдержкой 30 мин. При постоянном перемешивании добавляют в суспензию раствор силиката натрия, с выдержкой 60 мин. При постоянном перемешивании добавляют в суспензию разбавленную серную кислоту и доводят pH до пределов от 7,0 до 7,5, с выдержкой 30 мин. При постоянном перемешивании добавляют одновременно одним потоком растворы сульфата алюминия и гидроксида калия, поддерживают pH в пределах от 6,0 до 7,0, с выдержкой 60 мин. Доводят pH до пределов от 6,0 до 6,5, с выдержкой 30 мин, получают спек. Шаг S103: переносят спек в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 200-300 мкСм/см, получают осадок после третьей промывки. Шаг S104: переносят осадок после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинации, поддерживают при этом температуру кристаллизации в пределах 700-800°C, получают грубый диоксид титана анатазной формы. Шаг S105: размалывают на валковом прессе полученный грубый диоксид титана анатазной формы, получают порошок мелких фракций, D50 в пределах 0,3-0,4 мкм. Шаг S106: переносят порошок диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, одновременно проводят измельчение газовой струей для получения готового диоксида титана. Технический результат – предложенный способ позволяет получить диоксид титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 5 пр.

1. Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью, отличающийся тем, что настоящий способ включает в себя следующие шаги:

Шаг S101: минерал подвергают кислотному расщеплению, осаждению и фильтрации, кристаллизации и удалению железного купороса, концентрированию и получают концентрированный раствор титана, который подвергают гидролизу и первой промывке водой, получают суспензию гидратированного диоксида титана после первой промывки; полученную суспензию подвергают отбеливанию; отбеленный гидратированный диоксид титана подвергают второй промывке водой; перенос отфильтрованного осадка после второй промывки в бак для приготовления суспензии, перенос полученной суспензии в бак для соляной обработки;

Шаг S102: разбавление полученной суспензии, нагрев паром и выдержка, поверхностная обработка неорганическими соединениями:

(1) разбавление полученной суспензии обессоленной водой до концентрации 220-250 г/л, нагрев до 80-90°C;

(2) при постоянном перемешивании добавление в суспензию разбавленного раствора фосфорной кислоты, с выдержкой 30 мин; при этом, массовая концентрация разбавленного раствора фосфорной кислоты составляет 100-110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание P₂O₅ в TiO₂ 0,2-0,4%;

(3) при постоянном перемешивании добавление в суспензию раствора гидроксида калия и доведение pH до пределов от 7,5 до 8,0, с выдержкой 30 мин;

(4) при постоянном перемешивании добавление в суспензию раствора силиката натрия, с выдержкой 60 мин;

(5) при постоянном перемешивании добавление в суспензию разбавленной серной кислоты и доведение pH до пределов от 7,0 до 7,5, с выдержкой 30 мин;

(6) при постоянном перемешивании добавление одновременно одним потоком растворов сульфата алюминия и гидроксида калия, поддерживание pH в пределах от 6,0 до 7,0, с выдержкой 60 мин;

(7) доведение pH до пределов от 6,0 до 6,5, с выдержкой 30 мин, получение спека;

Шаг S103: перенос спека в рамный фильтр-пресс для проведения третьей промывки обессоленной водой, чтобы обеспечить удельную электропроводность 200-300 мкСм/см, получение осадка после третьей промывки;

Шаг S104: перенос осадка после третьей промывки во вращающуюся печь для кальцинации, поддерживание при этом температуры кристаллизации в пределах 700-800°C, получение грубого диоксида титана анатазной формы;

Шаг S105: размалывание на валковом прессе полученного грубого диоксида титана анатазной формы, получение порошка мелких фракций, D50 в пределах 0,3-0,4 мкм;

Шаг S106: перенос порошка диоксида титана в паровой измельчитель для нанесения органической оболочки, одновременно проведение измельчения газовой струей для получения готового диоксида титана.

2. Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по п.1, отличающийся тем, что содержание твердых частиц в упомянутом осадке после второй промывки составляет 35-40%.

3. Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по п.1, отличающийся тем, что массовая концентрация упомянутого раствора гидроксида калия составляет 15-20%.

4. Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по п.1, отличающийся тем, что концентрация SiO₂ в упомянутом растворе силиката натрия составляет 90-110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание SiO₂ в TiO₂ 10-15%.

5. Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по п.1, отличающийся тем, что массовая концентрация упомянутой разбавленной серной кислоты составляет 120-130 г/л.

6. Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по п.1, отличающийся тем, что концентрация Al₂O₃ в упомянутом растворе сульфата алюминия составляет 90-110 г/л, объем добавления в пересчете на содержание Al₂O₃ в TiO₂ 2-3%.

7. Способ получения диоксида титана анатазной формы с высокой атмосферостойкостью по п.1, отличающийся тем, что в упомянутой операции измельчения газовой струей, давление измельчения газовой струей составляет 1,5-2,0 МПа, давление подачи составляет 1,5-1,8 МПа, в качестве агента для нанесения органической оболочки можно выбрать триметилолпропан, органический кремний или триметилолетан.