一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，所述方法以富鈦料為原料，將富鈦料在水熱條件下與氫氧化鈉反應(yīng)得到鈦酸鈉中間體，然后將所述鈦酸鈉中間體水洗得到鈦酸，再將所述鈦酸進(jìn)行氨浸反應(yīng)，將反應(yīng)之后的產(chǎn)物靜置、過(guò)濾、烘干和煅燒制備得到高純二氧化鈦。所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)鈦鐵分離，將95％以上的富鈦料轉(zhuǎn)化為純度在99.5％以上的高純二氧化鈦，并實(shí)現(xiàn)了氫氧化鈉、氨水和水的循環(huán)利用，極大的降低了原材料的消耗，達(dá)到了清潔生產(chǎn)的目的，是一種技術(shù)可行、設(shè)備簡(jiǎn)單且工藝流程短的制備高純二氧化鈦的新方法。
【專利說(shuō)明】 一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)化合物的制備和礦產(chǎn)資源加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]高純T12是指T12純度為99.3% -99.9%的T1 2，主要用于高檔食品醫(yī)藥、化妝品、化學(xué)分析純、試劑型和電子工業(yè)等。由于高純1102具有半導(dǎo)體性能，且介電常數(shù)和電阻率較高，在我國(guó)，高純打02是新型電子元器件用主晶相原料之一，廣泛用于高壓陶瓷電容、MLCC、半導(dǎo)體電容、半導(dǎo)體陶瓷及壓電陶瓷等。
[0003]高純T12的主要制備方法有硫酸法、TiCl 4直接水解法、氯化法和鈦醇鹽水解法等，現(xiàn)國(guó)內(nèi)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的方法主要為硫酸法和TiCl4直接水解法。
[0004]硫酸法為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)顏料級(jí)T12的主要方法，用該方法也可制備高純T1 2。其生產(chǎn)工藝為:(1)鈦鐵礦(高鈦渣)的酸解，硫酸鹽溶液的制備。先把固體的鈦鐵礦(高鈦渣)用硫酸分解制備成可溶性鈦的硫酸鹽溶液，同時(shí)礦(渣)中的鐵和大部分金屬雜質(zhì)也變成可溶性的硫酸鹽，以便在以后工序中被分離；(2)硫酸鹽的水解，水合二氧化鈦粒子的制備，即黑色的硫酸鈦溶液與水反應(yīng)生成白色的水合二氧化鈦沉淀的過(guò)程，該過(guò)程為制備高純1^02的核心；(3)水合二氧化鈦的煅燒，該過(guò)程為水合二氧化鈦在高溫下，經(jīng)過(guò)脫水、脫硫和晶型轉(zhuǎn)化，最終成為具有穩(wěn)定的晶型結(jié)構(gòu)、符合質(zhì)量要求的高純T12產(chǎn)品。硫酸法具有對(duì)鈦原料質(zhì)量要求相對(duì)不高、設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝成熟易掌握等優(yōu)點(diǎn)，因此，國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)采用此法生產(chǎn)高純Ti02。但硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，每生產(chǎn)It鈦白會(huì)副產(chǎn)3?4t硫酸亞鐵，排放20%左右廢硫酸7?lit，酸性廢水100?250t，廢渣0.2?0.3t，嚴(yán)重污染環(huán)境，成為鈦白行業(yè)發(fā)展的瓶頸。
[0005]TiCl4直接水解法為工業(yè)生產(chǎn)高純1102的主要方法之一，其化學(xué)方程式如式(I)和式⑵:
[0006]TiCl4+4NaOH —Ti(0H)4+4NaCl(I)
[0007]Ti(0H)4—Ti02+2H20(2)
[0008]該方法為TiCljK解生成Ti (OH) 4，Ti (OH) 4煅燒生成高純T1 2產(chǎn)品。在TiCl 4水解過(guò)程中，向TiCl4和液堿反應(yīng)體系中可加入不同種類的添加劑以促進(jìn)水解，添加劑的種類有表面活性劑、晶種、H2C2O4等。采用此法得到的T1 2產(chǎn)品純度主要由TiCl 4和純水的質(zhì)量控制；水解反應(yīng)的條件決定了產(chǎn)品的形貌、粒徑、粒徑分布；煅燒溫度和時(shí)間控制了產(chǎn)品的晶型和顏色。TiCl4直接水解法制備高純T12,由于工藝流程短、原料純凈等優(yōu)點(diǎn)，因此該法在國(guó)內(nèi)企業(yè)中得到了應(yīng)用。
[0009]氯化法為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)顏料級(jí)二氧化鈦的主要方法之一，同時(shí)也能生產(chǎn)高純T12，該工藝過(guò)程為天然金紅石礦(人造金紅石或高鈦渣))在還原劑(焦炭或石油焦)的存在下，經(jīng)過(guò)高溫氯化生成粗TiCl4,粗TiCl4經(jīng)過(guò)蒸餾提純得到純凈的精TiCl 4;精TiCl 4在氧化反應(yīng)器中氣相氧化生成高純Ti02。氯化法具有工藝流程短、產(chǎn)品質(zhì)量好、自動(dòng)化控制程度高、“三廢”排放量少等優(yōu)點(diǎn)，世界57%產(chǎn)量的顏料級(jí)二氧化鈦都采用此法生產(chǎn)，但集中在歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)讉€(gè)大企業(yè)中；由于氯化法技術(shù)難度較大、對(duì)鈦原料質(zhì)量要求高、設(shè)備材質(zhì)要求苛刻，國(guó)內(nèi)企業(yè)中只有錦州鈦業(yè)采用氯化法生產(chǎn)顏料級(jí)二氧化鈦，但未用該法工業(yè)生產(chǎn)高純Ti02。
[0010]鈦醇鹽水解法也是制備高純T12的方法之一。該工藝首先為鈦醇鹽的合成，在氨氣的作用下，TiCl4與醇類物質(zhì)，如乙醇、丁醇、異丙醇反應(yīng)生成鈦醇鹽；再為鈦醇鹽的水解，與硫酸法中鈦液水解一樣，鈦醇鹽在加熱的情況下，水解后得到偏鈦酸；最后，偏鈦酸在一定的溫度下煅燒得到一定晶型的高純Ti02。該工藝采用的原料純度較高，制備過(guò)程中無(wú)雜質(zhì)的引入，且利用醇類物質(zhì)水解的特性，制備得到純度較高、粒徑適宜、粒度分布較均勻的高純T12產(chǎn)品，工藝重復(fù)性較好，產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。但該工藝流程較長(zhǎng)，輔助材料價(jià)格較高，乙醇等醇類物質(zhì)、溶劑油、氨等均為可燃物質(zhì)或有毒，制備過(guò)程中安全生產(chǎn)問(wèn)題十分突出，且成本高，故在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，還未采用此法生產(chǎn)高純Ti02。
[0011]專利CN 100542968C公開(kāi)了一種利用氫氧化鈉清潔生產(chǎn)二氧化鈦的方法，該方法以高鈦渣為原料，在350?550°C與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)得到中間產(chǎn)物，然后將中間產(chǎn)物進(jìn)行水洗(或碳酸化)、酸溶、還原、水解和煅燒后制備銳鈦型或金紅石型二氧化鈦，但是因高鈦渣中所含鐵隨鈦酸鈉進(jìn)入固相，造成鈦鐵分離過(guò)程復(fù)雜的難題；專利CN 101190802B公開(kāi)了一種高鈦渣水熱法制備金紅石型二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，該方法以高鈦渣為原料，利用氫氧化鈉水熱法制得鈦酸鈉中間體，然后將中間體分離出來(lái)再經(jīng)水解直接制備金紅石型二氧化鈦。該發(fā)明利用簡(jiǎn)單的工藝制備出了金紅石型T12，但也存在鈦鐵分離過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題，因此亟待研發(fā)一種可實(shí)現(xiàn)鈦鐵高效分離的方法；專利CN102030367A公開(kāi)了一種高純二氧化鈦的制備方法，該方法將四氯化鈦水解后與草酸反應(yīng)，生成草酸氧鈦，焙燒得高純T12，但該方法對(duì)四氯化鈦純度有較高要求，須在99%以上；專利CN 1156690A公開(kāi)了一種金紅石型高純二氧化鈦的制造方法，該方法采用特殊的硫酸法進(jìn)行酸解，浸取還原，沉降過(guò)濾結(jié)晶分離，水解過(guò)濾洗滌干燥煅燒粉碎等工藝和特殊的助劑制成，但生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜；此外，專利CN 101993242A公開(kāi)了一種超細(xì)鈦酸鉛、鈦酸鉛鋇陶瓷粉末及其制備方法，該方法包括在反應(yīng)釜內(nèi)先加入一定量的偏鈦酸，然后加入過(guò)量的堿(如濃氨水)，再加入適量的強(qiáng)氧化劑過(guò)氧化氫(雙氧水)，使其完全溶解(并調(diào)節(jié)溶液的pH值為8?14)，然后加入等摩爾的鉛離子或鉛離子、鋇離子的混合溶液，得到絮凝狀沉淀，充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)后，抽濾并洗滌沉淀(可用表面活性劑浸漬I?2次)，再烘干沉淀，在700°C煅燒I?10小時(shí)即可得到鈦酸鉛、鈦酸鉛鋇超細(xì)粉末。但是該方法的目的是制備超細(xì)鈦酸鉛、鈦酸鉛鋇陶瓷粉末，尚未應(yīng)用于分離鈦和鐵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)鈦鐵分離，在溫度較低的條件下將富鈦料高效轉(zhuǎn)化為高純二氧化鈦，并實(shí)現(xiàn)了堿循環(huán)和氨水循環(huán)，極大的降低了原材料的消耗。
[0013]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0014]一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0015](I)水熱反應(yīng):將富鈦料與氫氧化鈉(NaOH)溶液混合均勻，進(jìn)行水熱反應(yīng)，將反應(yīng)之后的物料進(jìn)行液固分離，所得固相為水熱物料；
[0016](2)水洗轉(zhuǎn)型:將所述水熱物料加入水中洗滌，并進(jìn)行液固分離，所得固相為水洗轉(zhuǎn)型物料；
[0017](3)氨浸反應(yīng):將所述水洗轉(zhuǎn)型物料進(jìn)行氨浸反應(yīng)，并將反應(yīng)之后的產(chǎn)物進(jìn)行液固分離，所得液相為氨浸液；
[0018](4)凝膠析出:將所述氨浸液靜置，所述氨浸液中出現(xiàn)凝膠時(shí)進(jìn)行液固分離，將所得固相烘干；
[0019](5)煅燒:將步驟(4)得到的烘干固相粉碎，并煅燒得到高純高純二氧化鈦(T12)粉末。
[0020]本發(fā)明提供的高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法是以富鈦料為原料，將其在水熱條件下與氫氧化鈉反應(yīng)得到鈦酸鈉中間體(水熱物料)，然后將鈦酸鈉中間體水洗得到鈦酸(水洗轉(zhuǎn)型物料)，再在氨水和雙氧水作用下進(jìn)行氨浸反應(yīng)，氨浸反應(yīng)中含雜質(zhì)的鈦酸會(huì)與氨水選擇反應(yīng)生成過(guò)鈦酸銨(NH4)2T13.ηΗ20進(jìn)入溶液，而雜質(zhì)留在固相，15?40°C靜置條件下過(guò)鈦酸銨分解析出黃色凝膠水合氧化鈦，經(jīng)液固分離、烘干和煅燒得到高純二氧化鈦。
[0021]本發(fā)明所述富鈦料為公知的原料，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可輕易得到。本發(fā)明所述各種原料均可通過(guò)商購(gòu)或是自行制備輕易獲得，所述各設(shè)備均為本領(lǐng)域常用設(shè)備。
[0022]所述步驟⑴中氫氧化鈉溶液的濃度為300?500g/L，如320g/L、350g/L、380g/L、400g/L、420g/L、450g/L、470g/L或490g/L，氫氧化鈉與富鈦料的質(zhì)量比(堿礦比)為2?5:1，如 2.2:1、2.5:1、2.7:1、3.0:1、3.5:1、3.8:1、4.0:1、4.2:1、4.5:1 或 4.8:1 ;水熱反應(yīng)溫度為 130 ?240 °C，如 150°C、16(TC、17(rC、18(rC、19(rC、195°C、20(rC、21(rC、23(rC 或235°C，水熱反應(yīng)時(shí)間為I?5h，如1.5h、2.0h,2.5h、3.0h,3.5h、4.0h或4.5h，水熱反應(yīng)的攬拌速度為 300 ?600r/min,如 320r/min、350r/min、370r/min、390r/min、400r/min、450r/min、500r/min、520r/min、550r/min或580r/min ;所述水熱反應(yīng)在高壓反應(yīng)藎中進(jìn)行；所述液固分離得到的液相用于替代氫氧化鈉溶液。
[0023]所述步驟⑵中水的體積mL與水熱物料的質(zhì)量g之比為2?10:1，如3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1 或 9.5:1 洗滌溫度為 10 ?40 0C，如 15 °C、20 °C、25 °C、30 °C、35 °C 或 38 °C，洗滌時(shí)間為 10 ?60min，如 15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min 或 58min。所述步驟(2)中所得固相為水洗轉(zhuǎn)型物料，為含少量氧化鐵(Fe2O3)的鈦酸或偏鈦酸，所得液相為含硅、鋁的氫氧化鈉溶液，所得液相經(jīng)除雜、蒸發(fā)增濃后返回步驟(I)繼續(xù)使用。
[0024]所述步驟(3)中氨浸反應(yīng)具體為:將所述水洗轉(zhuǎn)型物料與純水混合均勻，向其中加入氨水和雙氧水；所述純水的體積HiL與水洗轉(zhuǎn)型物料的質(zhì)量g之比為2?4:1，如2.3:1、2.5:1,2.7:1,2.9:1,3.0:1,3.2:1,3.5:1,3.7:1 或 3.9:1 ;水洗轉(zhuǎn)型物料的質(zhì)量 g:氨水的體積 mL:雙氧水的體積 mL 為 1:3 ?8:4 ?16，如 1:3.5:15、1:4:4.5、1:5.5:5、1:5.5:6、1:6:14、1:6.5:7、1:7:7.5、1:7.5:8、1:7.5:9、1:7.5:10、1:7.5:11、1:6:13 或 1:3.5:12 ;所述氨浸反應(yīng)的溫度為O ?5°C，如 0.50CU0CU.5°C、2°C、2.5°C、3°C、3.5°C、4°C或4.5°C;所述氨浸反應(yīng)的時(shí)間為 10 ?60min，如 15min、20min、25min、28min、32min、35min、38、40min、45min、50min、55min或58min。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟(3)中純水與水洗轉(zhuǎn)型物料在磁力攪拌器上攪拌得到均勻的懸浮液后再在冰水浴中與氨水和雙氧水進(jìn)行氨浸反應(yīng)。所述雙氧水和氨水可同時(shí)加入也可先后加入。氨浸反應(yīng)之后，液固分離得到的固相為含鐵等的雜質(zhì)相，液相為含鈦的澄清透明黃綠色氨浸液，實(shí)現(xiàn)了鈦鐵分離。
[0025]所述步驟⑷中氨浸液靜置的溫度為15?40 °C，如20°C、22°C、25°C、28°C、30°C、35°C或 38°C，靜置的時(shí)間為 2 ?8h，如 2.5h、3.0h,3.5h、4.0h,4.5h、5.0h,5.5h、6.0h,6.5h、
7.0h或7.5h，由于氨浸反應(yīng)生成的過(guò)鈦酸銨在常溫或高溫下不能穩(wěn)定存在而分解析出黃色凝膠水合氧化鈦，靜置之后的氨浸液進(jìn)行液固分離后所得液相返回所述步驟(3)替代純水。靜置之后的氨浸液會(huì)產(chǎn)生黃色凝膠，液固分離后，將所得固相在烘箱中烘干，烘干溫度為 80 ?120°C，如 85°C、90°C、95°C、100°C、105°C、110°C、105°C或 108°C，烘干時(shí)間為 3 ?6h，如 3.5h、4.0h,4.2h、4.5h、4.8h、5.0h,5.2h、5.5h 或 5.8h，烘干后得到黃色固體顆粒。
[0026]步驟(5)所述煅燒是在馬弗爐中進(jìn)行的，煅燒前所述烘干固相粉碎至20目以下，所述煅燒溫度為 500 ?700 0C，如 520 °C、550 °C、580 V、600 °C、620 °C、650 °C 或 680 °C，該煅燒溫度有利于銳鈦礦二氧化鈦的產(chǎn)生，煅燒時(shí)間為2?3h，如2.2h、2.5h或2.8h。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0028]1、本發(fā)明提供的高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法工藝簡(jiǎn)單，在低溫條件下實(shí)現(xiàn)了富鈦料中鈦與其它雜質(zhì)的高效分離:富鈦料中鈦的轉(zhuǎn)化率在95%以上，所得銳鈦型T12的純度在99.5%以上；
[0029]2、本發(fā)明提供的高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法實(shí)現(xiàn)了氫氧化鈉溶液、氨水和水的循環(huán)利用，極大的降低了原材料的消耗，達(dá)到了清潔生產(chǎn)的目的；
[0030]3、本發(fā)明提供的高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法由于采用水熱反應(yīng)，因此能在低溫條件下使得富鈦料與氫氧化鈉反應(yīng)，與傳統(tǒng)的硫酸法相比，避免了酸的消耗高，廢物及副產(chǎn)物多等缺點(diǎn)；與氯化法相比，反應(yīng)穩(wěn)定，反應(yīng)溫度降低了 800°C以上，大大降低了能耗；
[0031]4、本發(fā)明提供的高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法是一種技術(shù)可行、設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝流程短的制備高純二氧化鈦的新方法。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明提供的制備高純二氧化鈦的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0034]如圖1所示為本發(fā)明提供的制備高純二氧化鈦的工藝流程圖，從圖中可以看出，所述工藝主要包括以下步驟:
[0035](I)水熱反應(yīng):將富鈦料與氫氧化鈉溶液混合均勻，進(jìn)行水熱反應(yīng)，將反應(yīng)之后的物料進(jìn)行液固分離，所得固相為水熱物料，所得液相為氫氧化鈉循環(huán)液；
[0036](2)水洗轉(zhuǎn)型:將所述水熱物料加入水中洗滌，并進(jìn)行液固分離，所得固相為水洗轉(zhuǎn)型物料，所得液相經(jīng)處理后返回步驟(I)繼續(xù)使用；
[0037](3)氨浸反應(yīng):將所述水洗轉(zhuǎn)型物料與純水混合均勻，向其中加入氨水和雙氧水，進(jìn)行氨浸反應(yīng)，并將反應(yīng)之后的產(chǎn)物進(jìn)行液固分離，所得液相為氨浸液；
[0038](4)凝膠析出:將所述氨浸液靜置，所述氨浸液中出現(xiàn)凝膠時(shí)進(jìn)行液固分離，將所得固相烘干，所得液相返回所述步驟(3)替代純水；
[0039](5)煅燒:將步驟(4)得到的烘干固相粉碎，并煅燒得到高純二氧化鈦粉末。
[0040]本發(fā)明實(shí)施例中所用的富鈦料的成分為:Ti0281.57%, Fe20337 %, S120.38%,Al2O30.57%，富鈦料顆粒粒度在75 μ m以下。富鈦料組成也可為其它具體含量，富鈦料組成不能用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041]實(shí)施例1
[0042](I)富鈦料水熱反應(yīng):配制400g/L NaOH溶液400mL，按設(shè)定堿礦比4:1稱取富鈦料40g，混合均勻后加入高壓釜中在200°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，攪拌速度為400r/min，反應(yīng)Ih后取出漿料，液固分離，得到水熱物料和NaOH循環(huán)液；
[0043](2)水洗轉(zhuǎn)型:步驟(I)結(jié)束后，將水熱物料加入水中，按洗水體積(mL)與水熱物料質(zhì)量(g)之比為5:1，在25°C下洗滌30min，實(shí)現(xiàn)物料的水洗轉(zhuǎn)型，水洗轉(zhuǎn)型后液固分離，固相為水洗轉(zhuǎn)型物料，為含少量Fe2O3的鈦酸或偏鈦酸，液相為含硅、鋁的氫氧化鈉溶液，此氫氧化鈉溶液經(jīng)除雜、蒸發(fā)增濃后返回步驟(I);
[0044](3)氨浸反應(yīng):步驟(2)結(jié)束后，按形成鈦酸均勻懸浮液的水體積(mL)與鈦酸的質(zhì)量(g)之比為2:1，取1g水洗轉(zhuǎn)型物料與20mL純水混合，置于磁力攪拌器上攪拌，形成均勻懸浮液后移入冰水浴中，按鈦酸(g):氨水(mL):雙氧水(mL)之比為1:3:4向所述均勻懸浮液中加入一定量的雙氧水和氨水，在0°C下進(jìn)行氨浸反應(yīng)，反應(yīng)1min后，將得到的產(chǎn)物進(jìn)行液固分離，液固分離后的固相為鐵等雜質(zhì)相，液相為含鈦的澄清透明黃綠色氨浸溶液；
[0045](4)凝膠析出:步驟⑶結(jié)束后，將得到的黃綠色含鈦溶液在15°C下靜置此，得到黃色凝膠，液固分離后得到的固相置于烘箱中加熱至80°C烘干4h，獲得黃色固體顆粒，液相可返回步驟(3)替代純水；
[0046](5)煅燒:步驟(4)結(jié)束后，將黃色固體顆粒粉碎成60目以下顆粒后在馬弗爐中于550°C煅燒3h，便得到白色的純高純T12粉末。
[0047]經(jīng)化學(xué)滴定Ti或者ICP-OES分析，測(cè)得鈦轉(zhuǎn)化率為97.2%，得到的銳鈦礦型T12純度為99.2 0Z0o
[0048]實(shí)施例2
[0049](I)富鈦料水熱反應(yīng):配制500g/L NaOH溶液400mL，按設(shè)定堿礦比5:1稱取富鈦料40g，混合均勻后加入高壓釜中在220°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)，攪拌速度為500r/min，反應(yīng)5h后取出漿料，液固分離，得到水熱物料和NaOH循環(huán)液；
[0050](2)水洗轉(zhuǎn)型:步驟(I)結(jié)束后，將水熱物料加入水中，按洗水體積(mL)與水熱物料質(zhì)量(g)之比為8:1，在10°C下洗滌60min，實(shí)現(xiàn)物料的水洗轉(zhuǎn)型，水洗轉(zhuǎn)型后進(jìn)行液固分離，固相為水洗轉(zhuǎn)型物料，為含少量Fe2O3的鈦酸或偏鈦酸，液相為含硅、鋁的氫氧化鈉溶液，此氫氧化鈉溶液經(jīng)除雜、蒸發(fā)增濃后返回步驟(I);
[0051](3)氨浸反應(yīng):步驟(2)結(jié)束后，按形成鈦酸均勻懸浮液的水與鈦酸的體積質(zhì)量比為3:1，取1g水洗轉(zhuǎn)型物料與30mL純水混合后，置于磁力攪拌器上攪拌，形成均勻懸浮液后移入冰水浴中，按鈦酸(g):氨水(mL):雙氧水(mL)之比為1:4:6向所述均勻懸浮液中加入一定量的雙氧水和氨水，在5°C下進(jìn)行氨浸反應(yīng)，反應(yīng)20min后，將得到的漿料進(jìn)行液固分離，液固分離后的固相為鐵等雜質(zhì)相，液相為含鈦的澄清透明黃綠色氨浸溶液；
[0052](4)凝膠析出:步驟(3)結(jié)束后，將得到的黃綠色含鈦溶液在30°C下靜置5h，得到黃色凝膠，液固分離后得到的固相置于烘箱中加熱至120°C烘干5h，獲得黃色固體顆粒，液相可返回步驟(3)替代純水；
[0053](5)煅燒:步驟(d)結(jié)束后，將黃色固體顆粒粉碎成80目以下顆粒后在馬弗爐中于650°C煅燒3h，便得到白色的純高純T12粉末。
[0054]經(jīng)化學(xué)滴定Ti或者ICP-OES分析，測(cè)得鈦轉(zhuǎn)化率為95.3%，得到的銳鈦礦型T12粉末純度為99.3%。
[0055]實(shí)施例3
[0056](I)富鈦料水熱反應(yīng):配制300g/L NaOH溶液400mL，按設(shè)定堿礦比3:1稱取富鈦料40g，混合均勻后加入高壓釜中在220°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)，攪拌速度為300r/min，反應(yīng)4h后取出漿料，液固分離，得到水熱物料和NaOH循環(huán)液；
[0057](2)水洗轉(zhuǎn)型:步驟(I)結(jié)束后，將水熱物料加入水中，按洗水體積(mL)與水熱物料質(zhì)量(g)之比為2:1，在25°C下洗滌30min，實(shí)現(xiàn)物料的水洗轉(zhuǎn)型，水洗轉(zhuǎn)型后液固分離，固相為水洗轉(zhuǎn)型物料，為含少量Fe2O3的鈦酸或偏鈦酸，液相為含硅、鋁的氫氧化鈉溶液，此氫氧化鈉溶液經(jīng)除雜、蒸發(fā)增濃后返回步驟(I);
[0058](3)氨浸反應(yīng):步驟(2)結(jié)束后，按形成鈦酸均勻懸浮液的水與鈦酸的體積質(zhì)量比為4:1，取1g水洗轉(zhuǎn)型物料與40mL純水混合后，置于磁力攪拌器上攪拌，形成均勻懸浮液后移入冰水浴中，按鈦酸(g):氨水(mL):雙氧水(mL)之比為1:8:16向所述均勻懸浮液中加入一定量的雙氧水和氨水，在3°C下進(jìn)行氨浸反應(yīng)，反應(yīng)60min后，將得到的漿料進(jìn)行液固分離，液固分離后的固相為鐵等雜質(zhì)相，液相為含鈦的澄清透明黃綠色氨浸溶液；
[0059](4)凝膠析出:步驟(3)結(jié)束后，將得到的黃綠色含鈦溶液在35°C下靜置6h，得到黃色凝膠，液固分離后得到的固相置于烘箱中加熱至90°C烘干3h，獲得黃色固體顆粒，液相可返回步驟(3)替代純水；
[0060](5)煅燒:步驟(4)結(jié)束后，將黃色固體顆粒粉碎成20目以下顆粒后在馬弗爐中于600°C煅燒3h，便得到白色的純高純T12粉末。
[0061 ] 經(jīng)化學(xué)滴定Ti或者ICP-OES分析，測(cè)得鈦轉(zhuǎn)化率為95.1%，得到的銳鈦礦型T12純度為99.5%o
[0062]實(shí)施例4
[0063](I)富鈦料水熱反應(yīng):配制300g/L NaOH溶液400mL，按設(shè)定堿礦比2:1稱取富鈦料60g，混合均勻后加入高壓釜中在130°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)，攪拌速度為450r/min，反應(yīng)3h后取出漿料，液固分離，得到水熱物料和NaOH循環(huán)液；
[0064](2)水洗轉(zhuǎn)型:步驟(I)結(jié)束后，將水熱物料加入水中，按洗水體積(mL)與水熱物料質(zhì)量(g)之比為4:1，在35°C下洗滌lOmin，實(shí)現(xiàn)物料的水洗轉(zhuǎn)型，水洗轉(zhuǎn)型后液固分離，固相為水洗轉(zhuǎn)型物料，為含少量Fe2O3的鈦酸或偏鈦酸，液相為含硅、鋁的氫氧化鈉溶液，此氫氧化鈉溶液經(jīng)除雜、蒸發(fā)增濃后返回步驟(I);
[0065](3)氨浸反應(yīng):步驟(2)結(jié)束后，按形成鈦酸均勻懸浮液的水與鈦酸的體積質(zhì)量比為2.5:1，取1g水洗轉(zhuǎn)型物料與25mL純水混合后，置于磁力攪拌器上攪拌，形成均勻懸浮液后移入冰水浴中，按鈦酸(g):氨水(mL):雙氧水(mL)之比為1:6:5向所述均勻懸浮液中加入一定量的雙氧水和氨水，在2°C下進(jìn)行氨浸反應(yīng)，反應(yīng)30min后，將得到的漿料進(jìn)行液固分離，液固分離后的固相為鐵等雜質(zhì)相，液相為含鈦的澄清透明黃綠色氨浸溶液；
[0066](4)凝膠析出:步驟(3)結(jié)束后，將得到的黃綠色含鈦溶液在15°C下靜置8h，得到黃色凝膠，液固分離后得到的固相置于烘箱中加熱至100°c烘干4h，獲得黃色固體顆粒，液相可返回步驟(3)替代純水；
[0067](5)煅燒:步驟(4)結(jié)束后，將黃色固體顆粒粉碎成100目以下顆粒后在馬弗爐中于680°C煅燒2h，便得到白色的純高純T12粉末。
[0068]經(jīng)化學(xué)滴定Ti或者ICP-OES分析，測(cè)得鈦轉(zhuǎn)化率為97.4%，得到的銳鈦礦型T12純度為99.2 0Z0o
[0069]實(shí)施例5
[0070](I)富鈦料水熱反應(yīng):配制500g/L NaOH溶液400mL，按設(shè)定堿礦比2:1稱取富鈦料100g，混合均勻后加入高壓釜中在240°C下進(jìn)行水熱反應(yīng)，攪拌速度為600r/min，反應(yīng)2h后取出漿料，液固分離，得到水熱物料和NaOH循環(huán)液；
[0071](2)水洗轉(zhuǎn)型:步驟(a)結(jié)束后，將水熱物料加入水中，按洗水體積(mL)與水熱物料質(zhì)量(g)之比為10:1，在40°C下洗滌40min，實(shí)現(xiàn)物料的水洗轉(zhuǎn)型，水洗轉(zhuǎn)型后液固分離，固相為水洗轉(zhuǎn)型物料，為含少量Fe2O3的鈦酸或偏鈦酸，液相為含硅、鋁的氫氧化鈉溶液，此氫氧化鈉溶液經(jīng)除雜、蒸發(fā)增濃后返回步驟(a);
[0072](3)氨浸反應(yīng):步驟(2)結(jié)束后，按形成鈦酸均勻懸浮液的水與鈦酸的體積質(zhì)量比為2:1，取1g水洗轉(zhuǎn)型物料與20mL純水混合后，置于磁力攪拌器上攪拌，形成均勻懸浮液后移入冰水浴中，按鈦酸(g):氨水(mL):雙氧水(mL)之比為1:8:16向所述均勻懸浮液中加入一定量的雙氧水和氨水，在4°C下進(jìn)行氨浸反應(yīng)，反應(yīng)45min后，將得到的漿料進(jìn)行液固分離，液固分離后的固相為鐵等雜質(zhì)相，液相為含鈦的澄清透明黃綠色氨浸溶液；
[0073](4)凝膠析出:步驟(3)結(jié)束后，將得到的黃綠色含鈦溶液在40°C下靜置3h，得到黃色凝膠，液固分離后得到的固相置于烘箱中加熱至90°C烘干6h，獲得黃色固體顆粒，液相可返回步驟(3)替代純水；
[0074](5)煅燒:步驟(4)結(jié)束后，將黃色固體顆粒粉碎成200目以下顆粒后在馬弗爐中于580°C煅燒2.5h，得到白色的純高純T12粉末。
[0075]經(jīng)化學(xué)滴定Ti或者ICP-OES分析，測(cè)得鈦轉(zhuǎn)化率為96.7 %，得到的高純T12純度為 99.4%。
[0076] 申請(qǐng)人:聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開(kāi)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)水熱反應(yīng):將富鈦料與氫氧化鈉溶液混合均勻，進(jìn)行水熱反應(yīng)，將反應(yīng)之后的物料進(jìn)行液固分離，所得固相為水熱物料； (2)水洗轉(zhuǎn)型:將所述水熱物料加入水中洗滌，并進(jìn)行液固分離，所得固相為水洗轉(zhuǎn)型物料； (3)氨浸反應(yīng):將所述水洗轉(zhuǎn)型物料進(jìn)行氨浸反應(yīng)，并將反應(yīng)之后的產(chǎn)物進(jìn)行液固分離，所得液相為氨浸液； (4)凝膠析出:將所述氨浸液靜置，所述氨浸液中出現(xiàn)凝膠時(shí)進(jìn)行液固分離，將所得固相烘干； (5)煅燒:將步驟(4)得到的烘干固相粉碎，并煅燒得到高純二氧化鈦粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(I)中所述氫氧化鈉溶液的濃度為300?500g/L，氫氧化鈉與富鈦料的質(zhì)量比為2?5:1 ; 優(yōu)選地，所述水熱反應(yīng)的溫度為130?240°C，水熱反應(yīng)的時(shí)間為I?5h ; 優(yōu)選地，水熱反應(yīng)的攪拌速度為300?600r/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(I)中所述的水熱反應(yīng)在高壓反應(yīng)Il中進(jìn)行； 優(yōu)選地，所述液固分離得到的液相用于替代氫氧化鈉溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(2)中所述水的體積mL與水熱物料的質(zhì)量g之比為2?10:1 ; 優(yōu)選地，所述洗滌的溫度為10?40°C，洗滌的時(shí)間為10?60min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(2)所述液固分離后所得液相經(jīng)除雜和蒸發(fā)增濃處理后返回步驟(I)繼續(xù)使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(3)中所述氨浸反應(yīng)具體為:將所述水洗轉(zhuǎn)型物料與純水混合均勻，向其中加入氨水和雙氧水； 優(yōu)選地，所述純水的體積HiL與水洗轉(zhuǎn)型物料的質(zhì)量g之比為2?4:1 ; 優(yōu)選地，水洗轉(zhuǎn)型物料的質(zhì)量g:氨水的體積mL:雙氧水的體積mL為1:3?8:4?16 ; 優(yōu)選地，所述氨浸反應(yīng)在磁力攪拌器上進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(3)中所述的氨浸反應(yīng)在溫度為O?5°C的條件下進(jìn)行，所述反應(yīng)時(shí)間為10?60min ; 優(yōu)選地，所述氨浸反應(yīng)在冰水浴中進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟⑷中所述氨浸液靜置的溫度為15?40°C，靜置的時(shí)間為2?8h ; 優(yōu)選地，所述液固分離所得液相返回所述步驟(3)替代純水。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(4)中所述烘干的溫度為80?120°C，烘干的時(shí)間為3?6h ; 優(yōu)選地，所述烘干在烘箱中進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的一種高純二氧化鈦的清潔生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟(5)中所述煅燒的溫度為500?700°C，所述煅燒的時(shí)間為2?3h ;優(yōu)選地，所述烘干固相粉碎至20目以下。
【文檔編號(hào)】C01G23/053GK104477987SQ201410767931
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】王少娜, 鄭詩(shī)禮, 杜浩, 趙備備 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所