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钛白粉的盐处理

硫酸法钛白粉的生产--偏钛酸的盐处理

一、偏钛酸在煅烧前要进行盐处理的原因

偏钛酸在锻烧前加人少量化学品添加剂进行改性处理的过程,称为盐处理,亦称前处理。

偏钛酸如不进行盐处理而直接锻烧,得到的产品颗粒往往很硬,色相及其他颜料性能很差,漆用性能低劣。

因此,生产颜料钛白粉时,都要根据不同品级的需要,在偏钛酸中加人少量化学品进行改性,然后再在适当的温度下锻烧,使产品具有良好的色相、光泽,较高的消色力、遮盖力,较低的吸油量和合适的晶粒大小、形状以及在漆料介质中的易分散性。

某些非颜料型产品中,有时也需要加人某些化学品,使产品具有某种特殊性能。

二、生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理常使用的添加剂及其作用

生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理时,常使用的添加剂有钾盐和磷酸(或磷酸盐)。

加人添加剂的作用主要有两个:

①使产品具有优良的颜料性能;②使锐钛晶型起稳定作用,抑制形成金红石晶态,防止产品中混有金红石晶型。

但是添加剂加人量过多会使钛白粉的水溶性盐含量明显增加和水选时水分散性下降,只有严格控制加人量,才能既发挥添加剂本身的作用,又不影响钛白粉的其他性能。

三、生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理要添加钾盐的原因及其添加量

生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理时,加人碳酸钾或硫酸钾等钾盐,其作用是:

①可以使偏钛酸在较低温度下脱硫,从而降低锻烧温度,使物料在较低温度下达到中性,避免高温烧结而引起产品的变黄或变灰或出现色变现象,造成产品漆用性能低劣,分散性能极差。

添加了钾盐,即使在较高温度下煅烧,也不失去钛白粉的优良的颜料性能,因为在较高温度锻烧时,Ti02颗粒比较致密,有利于提高耐候性和降低吸油量;②能促进锐钛型Ti02微晶体的成长;③可以改善颜料性能,使钛白粉颗粒松软、色泽洁白、消色力提高。

钾盐的添加量一般为Ti02的0.4%-2.0%,相当于0.25%-1.40%的K2O。

四、生产锐钛型颜料钛白粉时要添加磷酸的原因

在生产电焊条级钛白粉时,由于钛白粉含磷高,对焊缝有冷脆性,因而要求钛白粉的含磷量不能大于0.05%,这样,在生产中不仅不能加人磷酸,而且还要严格控制,特别在矿源上不允许有偏高的含磷量。

但是在生产锐钛型颜料钛白粉时,不仅没有严格的含磷要求,而且还要加入磷酸或其盐,使之提高钛白粉的白度和耐候性。

不过钛矿含磷过高也不好,因为酸解后磷以磷酸或磷酸二氢盐的形式而存在,很容易与钛结合成对应的难溶钛盐随着残渣被除去,而造成钛回收率降低。

基于在生产锐钛型钛白粉时,偏钛酸经水洗或漂白后,pH值仍在2-3之间,硫酸亚铁仍未达到其水解的pH值6.5,仍以二价铁离子存在。

有些厂家没有漂白工序,一部分二价铁在水洗时受到水中的溶解氧氧化而变成三价铁,三价铁在水洗至pH值为1.5时,即水解生成氢氧化铁沉淀,夹杂在偏钛酸中。

这些二价铁和氢氧化铁杂质,如果不加处理,直接送去锻烧,则在锻烧条件下,会生成红棕色的氧化铁,这就大大地影响到钛白粉的白度。

因此,在锻烧前必须进行盐处理,在盐处理中加人适量的磷酸或其盐,使磷酸与氢氧化铁反应生成淡黄色的稳定的磷酸铁;使磷酸与二价铁反应生成白色或灰白色的亚铁的磷酸一元或二元盐,这些二价铁的磷酸盐,在锻烧的条件下,也被氧化成淡黄色的磷酸铁。

由于淡黄色的磷酸铁远比红棕色的氧化铁淡得多,这样,对钛白粉的白度影响就小得多,以达到提高钛白粉白度的目的。

其磷酸与氢氧化铁的反应式如下:

五、加入磷酸过多或过少的弊端

在盐处理时,加入适量的磷酸或其盐,可以提高钛白粉的白度和耐候性,并且使颗粒松软、容易粉碎,在生产锐钛型钛白粉时能促进其向锐钛晶型转化和防止金红石晶型生成。

但是若加入的磷酸过多,则其入窑偏钛酸的酸度增大,脱硫困难,使达到最大消色力的煅烧温度移向较高温度处,提高了煅烧温度,使物料在较高温度下煅烧,有时还会产生烧结现象,不仅浪费燃料,而且会使煅烧物粒子坚硬,难以粉碎,钛白粉的白度和消色力降低,吸油量升高。

若加入磷酸过少,相对地增大碳酸钾的用量,使酸度降低,有利于物料在较低温度下脱硫,使煅烧物颗粒松软,色泽洁白和消色力提高及吸油量降低。

甚至由于碳酸钾用量相对增大,即使在较高温度下煅烧,也不失去其优良的颜料性能,因为较高温度煅烧时,二氧化钛的颗粒致密,有利于提高产品的耐候性和降低吸油量。

但是磷酸用量过少,不足以将全部铁转化为淡黄色的磷酸铁,而未转化的铁最终仍以红棕色的氧化铁出现,达不到提高钛白粉白度的目的。

六、添加磷酸的量及添加方法的研究

根据计算,水洗偏钛酸含铁为100*10-6的话,其真正与铁作用所需的磷酸并不多,若加入总钛0.1%的磷酸,则其与铁作用所需的磷酸只占加入总磷酸量的15.1%,即使含铁为150*10-6,则其与铁作用的磷酸也只有占加入总磷酸量的22.7%,由此可见,所加入的磷酸已绰绰有余。

但是事实并非如此,检测盐处理后偏钛酸的滤液中,根本就没有磷酸根离子,说明磷酸已全部生在难溶的磷酸盐了。

为什么加入的比计算量剩余那么多的磷酸,而最终在滤液中没有磷酸呢?

原因是偏钛酸中含有较多的能与磷酸根离子生成难溶磷酸盐的金属离子,这些金属离子都需要与磷酸作用,生成难溶的磷酸盐而消耗了磷酸,因此在盐处理后的滤液中便测不到磷酸根离子。

另外,从盐处理后的滤液中,还发现含有不少的二价铁离子,说明偏钛酸中还有可溶铁,这样的铁带人到回转窑去锻烧,最终会生成红棕色的氧化铁而影响钛白粉的白度。

按计算量所加磷酸全部与铁作用后,应该仍有较多的磷酸剩余,但是最后不仅滤液中没有磷酸剩余,甚至连铁也没有作用完。

究其原因如下。

①是由于偏钛酸中含有能与磷酸根生成难溶磷酸盐的金属离子过多,这些金属离子浓度与磷酸根离子浓度积,比二价铁离子浓度与磷酸根离子浓度积小得多。

这些金属离子先与磷酸根离子作用,生成难溶的磷酸盐而消耗了全部或大部分磷酸,使整个体系已经没有或者很少有磷酸根与二价铁作用了,以至于在滤液中仍有较多的二价铁。

②偏钛酸中的铁为二价铁,二价铁在pH值为2-3的酸度下,难以生成难溶的亚铁磷酸盐沉淀,而需要在pH值为6的酸度下,才能全部生成亚铁磷酸盐沉淀。

根据上述分析,要使偏钛酸的滤液没有铁离子而稍有微量磷酸根离子,就必须采取下列措施。

1.除去重金属离子

先除去与磷酸根离子容易生成难溶磷酸盐的重金属离子,从而减少盐处理时磷酸根的消耗。

一般重金属离子与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度积都很小,虽然在酸解后浸取时,已加入铁屑将三价铁还原为二价铁,有些重金属离子已被铁还原而除去,但是仍有一些重金属未被还原,这些未被还原的重金属中,虽然有些重金属离子与磷酸根离子生成的难溶磷酸盐是白色的,对影响钛白粉白度无碍,但是有些难溶的磷酸盐却是带色的,会影响到钛白粉的白度。

另外,这些重金属离子与氢氧根离子生成重金属氢氧化物的离子浓度积也很小,在偏钛酸水洗的酸度较大时,就能生成难溶的重金属氢氧化物沉淀夹杂在偏钛酸中,最终通过缎烧生成重金属氧化物,其中有些氧化物也是带色的,影响钛白粉的白度。

再有,重金属杂质的混人,不仅由于重金属元素本身的显色作用而使钛白粉带色,最终影响钛白粉的白度,更重要的是重金属离子的引人,使二氧化钛晶格扭曲或晶格变形,失去对称性而发生色彩反应,使钛白粉带色而不够纯白。

因此必须从根本上将重金属除去。

除去重金属的方法,是在酸解浸取得到的钛液中,加入少量某种无机物,让其与重金属离子作用生成重.金属化合物沉淀,随着残渣被除去。

由于容易与磷酸根生成难溶磷酸盐的重金属,浸取时已被除去,因此,在盐处理时消耗的磷酸或磷酸盐就会减少。

2.增大磷酸的用量,生成难溶磷酸盐

有些金属离子虽然不是重金属离子,但是其与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度积也很小,也很容易生成难溶的磷酸盐沉淀,如钛离子与磷酸根离子生成难溶的磷酸钛就是一例。

虽然磷酸钛是白色的,对影响钛白粉的白度无碍,但是它毕竟要消耗磷酸根,而使磷酸或其盐的加人量增大。

既然所加磷酸不足,就应多加磷酸来满足要求,即由原来的0.1%逐渐增加,至偏钛酸滤液中没有铁离子而稍有磷酸根为止。

但是这种做法不可取。

因为水洗合格的偏钛酸本身就含有8%-10%的硫酸,这些硫酸已经不利于偏钛酸的锻烧和分解,再多加磷酸,使其酸度增大,会使锻烧脱硫温度提高,产品的白度和消色力降低、吸油量升高。

也可以在增大磷酸用量的同时,也增大碳酸钾用量,用碳酸钾中和过大的酸性。

但是这种做法会增大产品的水溶性盐,水溶性盐过高,除了使浆料胶凝和发胀外,还不利于钛白粉质量的全面改善和提高。

要使磷酸根与铁能生成难溶的磷酸铁,从而提高钛白粉的白度,同时又不影响钛白粉的其他质量指标,就必须达到以下三点要求:

①有足够而又不太多的磷酸根离子;②整个体系的酸度不能太高,pH值要控制在6;③水溶性盐要达到产品质量指标的要求。

要达到这三点要求,应按以下方法。

(1)增加足够的磷酸后,增加碳酸钾,使之中和其过高的酸性,降低酸度,直至达到二价铁与磷酸根生成难溶的亚铁磷酸盐为止。

这种方法虽然水溶性盐会高,但是可以在盐处理时,在偏钛酸中多加一些水,使浆料稀一些,盐处理后尽量把偏钛酸吸得干一些,以吸去更多的水溶性盐。

(2)用适量的可溶性磷酸二氢铵或磷酸二氢钾来代替磷酸,既可保证有足够的磷酸根离子或磷酸二氢根离子,又可使其酸度和产品的水溶性盐不至于有较大的增加。

(3)在偏钛酸中由于酸性越弱(甚至碱性),就越有利于磷酸根与二价铁生成难溶的亚铁磷酸盐,也越有利于偏钛酸的煅烧和分解脱硫。

因此国外有些厂家用氨水将偏钛酸中的硫酸中和到pH值为5-8,然后洗去硫酸根,再加磷酸进行盐处理,用这种降低整体酸度的方法,促进亚铁与磷酸根的结合和促进偏钛酸的易分解,从而降低煅烧温度,使煅烧物松软,钛白粉的白度和消色力得到提高。

尽管通过加磷酸或其盐可以使铁生成淡黄色的磷酸铁,而不像生成红棕色的氧化铁那样对钛白粉的白度影响那么大,但是磷酸铁毕竟是淡黄色的,而不是白色的,若含铁过高,则得到淡黄色的磷酸铁就多。

何况偏钛酸的酸度常常是达不到pH值为6的,这样二价铁便难以生成亚铁磷酸盐,不少的二价铁仍以离子状态存在于偏钛酸中,这些二价铁经过缎烧最终仍以红棕色氧化铁存在,由于氧化铁的红棕色和磷酸铁的淡黄色混在一起,使钛白粉出现黄相,对钛白粉的白度影响较大。

为此,在水洗时应该延长一些时间,尽量多洗去一些偏钛酸中的铁,使其含铁量小于90*10-6,因为大于90*10-6锐钛型颜料铁白粉的白度就要受到影响,但是寄希望于通过水洗把铁降得很低也是不可能的,因为随着水洗的进行,滤饼的酸度越来越低,当pH值≥1.5时,被洗水氧化的三价铁离子即水解生成难溶的无法洗去的氢氧化铁。

正是由于靠延长水洗时间难以把铁降得很低,因此有些厂家就增加了漂白工序,加人硫酸将氢氧化铁溶解,然后加人铝粉将三价铁还原为二价的硫酸亚铁,再通过水洗将硫酸亚铁洗去,最终使铁降低到30*10-6以下(同时也可以除去钒、铬、铜等有害杂质),使钛白粉的白度得到较大的提高。

七、生产锐钛型钛白粉盐处理的操作程序

生产锐钛型颜料钛白粉的盐处理,一般是在装有搅拌机的圆筒锥底形塑料质或铁质衬软塑的盐处理槽内进行。

将漂洗合格的偏钛酸送人盐处理槽,开动搅拌机将偏钛酸搅拌均匀后,取样化验含铁量,再测定浆料浓度两次(对于涂料品种浆料浓度控制在270-310g/L)。

然后根据含铁量(一般控制在0.012%以下)和Ti02浓度,计算出所需碳酸钾和磷酸的量,先加人碳酸钾,经搅拌1h后,再加入磷酸,继续搅拌1h,即可打开放料阀,将处理好的浆料放到方槽,用叶滤机通过真空吸滤吸上叶片,再将叶片吊起来,继续用真空将其残液吸干,然后放到料槽上面,将偏钛酸铲下,开动挤压泵将其送到偏钛酸贮槽,备煅烧之用。

现在大厂引进技术是将盐处理后的浆液用真空转鼓过滤机抽干,配用螺杆泵把物料送人回转窑。

这样做会使偏钛酸含水量大减,煅烧耗能也大减。

也有在打浆脱水后再加盐处理剂的,这样盐处理剂利用率高,加人量稳定。

八、偏钛酸浆料浓度要控制在一定范围的原因

按一定比例加人的盐处理添加剂,必须充分吸附在偏钛酸颗粒表面或夹带在间隙之中,才能在煅烧时发挥最好的盐处理效果。

如果偏钛酸浆料浓度过低,则大部分可溶性添加剂在吸片抽干时被带走,以至于降低了实际被偏钛酸吸附的量,会影响盐处理效果;如果偏钛酸浆料浓度过高,则添加剂不能在浆料里均匀分散,也会影响盐处理效果。

为此应该把偏钛酸浆料控制在TiO2含量为270-310g/L为宜。

九、偏钛酸浆料浓度的测定方法

将偏钛酸打浆均匀后,取出一定的浆料,测出单位体积内Ti02的含量,同时测出浆料的相对密度,然后按其近似方程式求出结果:

Ti02含量(g/L)=(d一1)*1190

式中,d为浆料相对密度;1190为实验常数。

再绘成偏钛酸浆料相对密度与浓度的关系曲线,便于生产时查找。

生产时偏钛酸浆料相对密度与浓度的关系如下图所示。

测定浆料浓度可用沥青比重瓶或用泥浆比重瓶或用圆形薄壁塑料称量瓶。

这些比重瓶的体积都是事先校正好的,其上部的盖都有一个小孔,待浆料搅拌均匀后,取出一部分浆料装入称量瓶内,盖紧盖,多余的浆料自小孔溢出,然后用干的滤纸将溢出的浆料擦去,称量,即可从曲线图查出浆料浓度,或用方程式计算出浆料浓度。

十、盐处理剂的浓度要控制在一定范围的原因

为了使盐处理剂能与偏钛酸充分混合,生产上使用的盐处理剂尽可能采用可溶性盐类,将其配制成溶液加人。

盐处理剂所配成的溶液浓度,不宜过浓或过稀,过浓时混合不易均匀,过稀时真空抽滤损失相对增大。

一般碳酸钾浓度可配成(400士5)g/L;磷酸可配成100-140g/L(以P205计)。

十一、碳酸钾和磷酸不能同时加入的原因

要使磷酸发挥其隐蔽杂质元素铁的作用,就必须保证添加的磷酸同偏钛酸中的氢氧化铁充分反应。

而碳酸钾是碱性物,磷酸是酸性物,要是将磷酸与碳酸钾同时加人,则这两种盐处理剂会相互发生酸碱中和反应,大大地削弱磷酸与氢氧化铁的作用,从而达不到磷酸隐蔽杂质元素铁的应有作用。

因此碳酸钾和磷酸不能同时加入,而应当先加入碳酸钾,充分搅拌让其与偏钛酸中的硫酸完全作用,再加入磷酸。

当然,同时加入对盐处理没有副作用,但是所加入的量就要进行适当的调整,方能收到应有的效果。

现代改进的方法,可以将各种盐处理添加剂预先配制成混合液,然后一次性加入。

这样做既可减少添加剂的配制设备,又可缩短浆料搅拌混合的时间。

十二、硫酸法金红石型钛白粉生产亦需要进行盐处理的原因

金红石型钛白粉在紫外区具有较大的吸收,在可见光区的反射率高于锐钛型钛白粉,因此,金红石型钛白粉的光化学稳定性和光泽度均高于锐钛型钛白粉,具有更大的实用价值。

用硫酸法钛液水解制得的偏钛酸是无定形的(使用金红石型晶种除外),在高温下(1050℃以下)长时间锻烧虽然可以使产品全部转化为金红石晶型,但是结晶过程会产生严重烧结,晶格缺陷很多,晶粒过大而且很硬,产品颜料性能极差,另外,高温常使晶格脱氧,使产品呈灰相。

因此在生产中,必须在偏钛酸中添加一些金红石化的促进剂和晶型调节剂,使Ti02以合理的速度成长,在较低的锻烧温度下生产出晶型转化完全、大小适中、外形规整的颜料粒子。

十三、金红石型促进剂所起的作用及其添加量

大多数金属氧化物在钛白粉的锐钛型向金红石型转化过程中都具有诱导、促进和正催化剂的作用,一般认为阳离子的离子半径越小,促进金红石化的作用就越强。

但是有实用价值的必须是能生成白色氧化物的那些金属化合物。

常用的促进剂有锌、镁、锑、锡、铿等元素的氧化物和盐类以及二氧化钛溶胶。

锌盐是很强也是最广泛使用的金红石化促进剂,常用硫酸锌、氯化锌和氧化锌。

采用锌盐可加速晶型转化,提高转化率,降低达到最高转化率的温度,提高产品耐候性和抗粉化性。

但是若单独添加锌盐,由于粒子生长过快,容易造成烧结而降低产品的颜料性能,使底相泛红、颗粒变硬、分散性下降、制成的涂料黏度增加、贮存稳定性下降。

如同时添加二氧化钛凝胶或铝盐,可以改善颗粒形状及减少烧结,因而锌盐大都与钾盐、磷酸、铝盐、二氧化铁溶胶等组合使用。

一般锌盐添加量为TiO2的0.2%-1.2%(以Zn0计)。

镁盐是一种弱的金红石型转化剂,它对加速锻烧品的pH值达到中性具有显著的作用,一般用量为TiO2的0.2%-0.5%。

TiO2溶胶俗称煅烧晶种、乳化晶种或偏钛酸外加晶种,有相当强的促进作用,能提高产品消色力,降低转化温度,改善锻烧物粒子外形,使之较为圆滑规整,使产品疏松易于粉碎。

常和锌盐、铝盐组合使用、相辅相成。

添加量为TiO2的2%-5%。

晶种用量偏高,金红石型化的诱导期缩短,转变速度加快,形成金红石晶粒减少。

Ti02溶胶可以作添加在偏钛酸中的煅烧晶种,也可以作水解晶种,更能促进金红石型转化。

工业上往往采用双晶种法,即用两种不同方法,如钛酸盐法和四氯化钛法制成Ti02溶胶。

其中一种作水解晶种(通常用四氯化钛法制成),现代常采用普通锐钛型晶种;另一种作煅烧晶种(通常用钛酸盐法制成)能够得到颜料性能更为优良的产品。

十四、金红石晶粒调整剂所起的作用及其添加量

为使金红石型钛白粉在煅烧时转化速度不至于过快,并能形成圆滑规整、性能优良的颜料颗粒,以及满足各种品级钛白粉的特殊要求,需要在偏钛酸中添加一些调整剂(又称晶型稳定剂)。

常用的调整剂有钾盐、铝盐、磷盐、铵盐和锑盐等。

这些调整剂大多是金红石型化的负催化剂。

1.钾盐

常用的有碳酸钾、硫酸钾和硫酸氢钾(是负催化剂的一种)。

添加钾盐对改善产品的颜料性能有很大的好处,可以使颗粒疏松,提高白度和消色力,可以使二氧化钛在较高温度下锻烧而不失去优良的颜料性能,因为在较高温度下煅烧时二氧化钛颗粒比较致密,有利于提高耐候性和降低吸油量。

添加量一般为Ti02的0.25%一0.70%(以K20计)。

2.铝盐

目前国外采用铝盐添加剂日益增多,一般使用硫酸铝并配成溶液加人偏钛酸中。

添加铝盐能防止二氧化钛烧结,避免颗粒过分长大,产品比较柔软,即使在1000-1100℃下锻烧,产品白度仍很好。

由于添加铝盐后能在更高的温度下锻烧,产品颗粒较致密,耐光性和耐候性都很好。

但铝盐是一种负催化剂,因而必须和其他正催化剂(如TiO2溶胶)组合使用,才能达到较高的转化率和消色力。

添加量为TiO2的0.8%-1.0%(以Al2O3计)时,产品遮盖力为最高。

3.磷酸或磷酸盐(也是负催化剂)

能改善产品白度和耐候性,颗粒比较柔软,容易粉碎。

添加量一般为Ti02的0.1%(以P2O5计)。

如同时增加锌盐,则磷酸用量可适当提高,少量磷酸不会阻碍金红石型化,可通过适当提高晶种加人量来克服消极影响,不过会使消色力稍有降低,并使达到最大消色力的锻烧温度提高。

若偏钛酸浆料中可溶性钛及稀土等重金属的量增多的话,则要多加磷酸,因为有一部分磷酸要先消耗在与钛及稀土等重金属元素的结合上。

4.氨水或铵盐

水洗合格的偏钛酸中约含有硫酸8%-10%,用氨水中和到pH值为5-8,产品容易研磨,但会降低金红石型化的能力,如在氨水中和后,将硫酸铵洗去,再加人1%的氧化锌,所得产品消色力可相对提高一些。

一般而言,添加氨能使产品疏松柔软,白度和消色力提高,但吸油量较高。

单加氨水会使金红石型化能力降低,因而要与金红石型化促进剂配合使用。

5.锑盐

在锐钛型钛白粉中加人锑盐,可以与物料中的铁生成偏锑酸铁,有遮蔽铁的作用,可使产品略带蓝相,可改善产品光泽度,提高耐候性,更重要的是能防止光色互变现象,但用量不能大,否则会影响分散性,一般只加0.05%-0.15%。

十五、生产搪瓷、陶瓷和电容器钛白粉所用的盐处理剂

生产搪瓷、陶瓷钛白粉时,添加0.10%-0.15%的氯化镁和0.05%-0.10%的乙酸钻。

氧化镁为金红石型化促进剂,使产品中金红石晶型保持在一定比例(80%-83%),提高使用效果,乙酸钻使制成的搪瓷和陶瓷光泽度高,使产品光亮,色泽鲜艳;生产电容器钛白粉时,添加0.3%-0.4%的碳酸镁,可使电绝缘性提高,产品有一定程度的金红石型化。

二价镁离子可以避免四价钛还原为三价钛,因为三价钛的存在会大大地降低电性能。

十六、盐处理的操作

1.搅拌要均匀

能配成溶液的盐类[K2C03、H3P04、Al2(S04)3],一定要配成一定浓度的溶液后才能使用,不能配成溶液的盐处理剂(ZnO、MgO),要用水调成浆状后加人。

加人后在常温下搅拌1~2h。

2.偏钛酸浆料浓度不宜过低或过高

浆料Ti02浓度低,反应比较均匀,但一些可溶性盐处理剂在过滤时会随滤液带走而影响盐处理效果;浆料浓度过高,虽然过滤流失少,但物料黏度较大,不容易分散均匀,也影响盐处理效果。

通常浆料浓度以Ti02计控制在270-300g/L。

若能解决稠厚浆料的搅拌与分散问题,浆料浓度应该高一些为好,国外有些工厂采用螺旋输送搅拌,其浆料浓度就提高到300-400g/L,这样还可以减少回转窑锻烧时脱水的能耗。

3.盐处理剂的添加量及添加顺序

在考虑配方时要注意正、负催化剂之间的搭配和加人顺序,既要考虑降低煅烧温度、促进晶型转化,又要考虑不能转化得太快,以免粒子过大或烧结,同时还要考虑对消色力、白度、耐候性、松软度等颜料性能的影响。

通常加人量多少要通过试验来确定,加人量过多不仅会降低产品纯度,造成水溶性盐增高,还会降低分散性。

一般加人量(按Ti02计)和加人顺序如下。

(1)锐钛型

①K2C03,0.5%~1.0%;

②H3P04,0.20%一0.35%。

(2)金红石型

①锻烧晶种(Ti02溶胶),2%-5%;

②ZnO,0.2%-1.5%;

③MgO,0.2%-0.5%;

④K2C03,0.5%-1.0%;

⑤H3PO4,0.01%-0.02%。

十七、各种盐处理剂的配合使用

在颜料钛白粉生产中,必须掌握下列三种作用,才能使产品取得完整的颜料性能。

1.损害作用

所添加的盐处理剂,虽能提高产品的某种性能,但往往会损害另一种颜料性能。

如添加磷酸或其盐,虽然能改善钛白粉的白度,但会增高吸油量;增加钾盐和磷酸可使颗粒松软,容易粉碎,但又使水溶性盐含量增高,影响以后水选时的分散性。

2.加合作用

在添加金红石化促进剂时,同时添加两种或两种以上促进剂会起到加合作用。

即在相同锻烧温度下提高金红石化转化率,或可降低转化温度。

如添加6.0%TiCl4制的溶胶,再加人1.85%的硫酸锌,转化温度约降低100℃。

3.互补作用

如单独添加锌盐,产品消色力不高,若同时添加钾盐,则消色力显著提高;同时单独添加铝盐,消色力不高,如再添加钾盐,则消色力得到补偿而显著提高。

在金红石型钛白粉生产过程中,在偏铁酸中添加Ti02的0.2%氧化锌、0.2%氧化镁、0.5%碳酸钾和2%Ti02溶胶,在800℃下锻烧,金红石型转化率达98%,消色力可达日本R-930钛白粉的90%以上。

但是盐处理剂的添加量,在保证颜料质量的情况下,应该越少越好,因为大部分添加剂是水溶性的,用量过多会造成水溶性盐升高和水选时水分散性下降。

也有说盐处理剂增加了,吸油量和吸水量也随之增加。

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