已解決
對(duì)于顏料鈦白粉，除了生產(chǎn)上采取一些措施來提高白度以外，關(guān)鍵還在于雜質(zhì)的去除，雜質(zhì)對(duì)白度的不良影響是很大的，雜質(zhì)去除得越徹底，產(chǎn)品白度就越高，這對(duì)用在涂料中的意義就更大。
在鈦白粉生產(chǎn)過程中，如果雜質(zhì)去除不徹底，當(dāng)用高溫煅燒時(shí)，很多雜質(zhì)元素如鐵、錳、釩、鉛、鉻、鈷、鈰、銅、鎘、鎳、鉬等以氧化物狀態(tài)存在，這些帶色的氧化物就表現(xiàn)出各種色相，使整個(gè)鈦白粉的色相受到影響而不純白，以致大大影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，必須采用多種方法除去雜質(zhì)。
1 選礦除雜質(zhì)
要除去雜質(zhì)，首先就要選礦。因?yàn)槿魏吴佽F礦一般都混雜有不少脈石和共生、伴生、復(fù)合的其它礦物。選礦就是利用礦物不同的物理化學(xué)性質(zhì)，采用各種有效方法，將鈦鐵礦與它們分離。例如搖床的重力選礦，可以除去鑄鐵礦中的大部分脈石，再用磁選機(jī)進(jìn)行磁選，讓礦物通過磁場(chǎng)，由于鈦鐵礦是導(dǎo)磁率高、能被磁鐵吸引而本身不能吸鐵、可磁化又可去磁的順磁性礦物，而能被磁盤吸引，其它導(dǎo)磁率低的非鈦鐵礦，不能被磁盤吸引而得到分離。
2 除不溶性雜質(zhì)
硫酸法生產(chǎn)鈦白粉，由酸解浸取得到的是渾濁不清的鈦液，其不溶性雜質(zhì)主要是顆粒較大的機(jī)械雜質(zhì)和顆粒較小的膠體雜質(zhì)。機(jī)械雜質(zhì)是未起反應(yīng)的鈦鐵礦物，屬于粗分散狀態(tài)，很容易沉析下來；膠體雜質(zhì)主要是硅酸鋁酸鹽等，由于顆粒小，吸附H+ 而帶有相同的正電荷，由于同種電荷相斥，膠粒很難接近成比較大的顆粒而沉淀下來，因而具有較高的穩(wěn)定性。解決的辦法是用帶負(fù)電荷的改性的聚丙烯酰胺膠體進(jìn)行電性中和，使膠體粒子凝聚沉降而除去。但是由于膠體沉降不完全，經(jīng)過硫酸亞鐵的過濾后，仍有一些穿濾而存在于鈦液中，必須用帶有木炭粉為助濾層的板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，直到檢測(cè)濾液的澄清度合格為止。
3 除鐵雜質(zhì)
在鈦鐵礦中，非鈦雜質(zhì)最多的是鐵，并以二價(jià)和三價(jià)兩種狀態(tài)存在。將鈦鐵礦與硫酸作用，即生成FeSO4和 Fe2(SO4)3。由于FeSO4 只有在pH 值大于6.5時(shí)才開始水解，因此在鈦液水解過程中，因鈦液的酸性較大，F(xiàn)eSO4 就始終保持溶解狀態(tài)，在偏鈦酸洗滌時(shí)得以除去。而Fe2(SO4)3在pH值為1.7的酸性溶液中即開始水解生成Fe(OH)3 沉淀，其混雜在偏鈦酸中，煅燒時(shí)即生成紅棕色的Fe2O3而使成品不夠純白。所以應(yīng)用鐵屑把Fe2(SO4)3還原為FeSO4。為了保證鈦液中的三價(jià)鐵全部還原為二價(jià)鐵，還原反應(yīng)還應(yīng)略為過度，此時(shí)鈦液中就有小部分四價(jià)鈦還原為三價(jià)鈦。三價(jià)鈦的存在就可保證三價(jià)鐵還原完全，可避免三價(jià)鐵水解生成Fe(OH)3進(jìn)而影響產(chǎn)品白度。經(jīng)過還原，鈦液中全部是FeSO4，此時(shí)冷凍鈦液，F(xiàn)eSO4即達(dá)到過飽和狀態(tài)而大量結(jié)晶析出，過濾即可除去大部分鐵。鈦液中剩下的未結(jié)晶的FeSO4，待水解生成偏鈦酸進(jìn)行水洗時(shí)，用水洗除去。由于濾餅的Fe2 O 3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過90 ×10-6 時(shí)，產(chǎn)品白度將受到影響。所以可采取漂白措施，使Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到30×10-6，并進(jìn)一步除去痕量的釩、鉻、銅等雜質(zhì)。經(jīng)過漂白的偏鈦酸，仍有痕量的鐵雜質(zhì)，必須加入0.1%的磷酸以生成淡黃色的FePO4,以進(jìn)一步提高產(chǎn)品白度。
4 除微量重金屬雜質(zhì)
鈦鐵礦中還含有許多微量有害元素，在與硫酸作用時(shí)，可不同程度地被酸解而變成可溶性的硫酸鹽一起進(jìn)入溶液。通過沉降、壓濾，未分解的鈦鐵礦殘?jiān)凸杷徜X酸鹽膠體懸浮物，借助于重力作用，基本上被除去。但可溶性的非鐵雜質(zhì)元素仍存在于鈦液中，其在水解水洗中發(fā)生以下變化:①一些雜質(zhì)元素不發(fā)生水解反應(yīng)，沒有生成沉淀物，可以通過偏鈦酸的水洗而被除去；②銻等一些元素(含某些重金屬元素)，可以發(fā)生水解反應(yīng)，生成白色沉淀物，此對(duì)產(chǎn)品白度影響不大；③一些帶色的重金屬雜質(zhì)元素(含某些稀土元素)能發(fā)生水解反應(yīng)，生成帶色的沉淀物混于偏鈦酸中，最終影響產(chǎn)品純度和白度。如鈦鐵礦中含有Nb2O5，其可在煅燒時(shí)進(jìn)入TiO2 晶體中，增大TiO2 晶體的半導(dǎo)體性能，導(dǎo)致光的吸收，從而影響鈦白粉白度，對(duì)金紅石型鈦白粉影響更大。故國(guó)外硫酸法生產(chǎn)中，在偏鈦酸中加入三價(jià)鋁，以補(bǔ)償Nb 的第五個(gè)電子，可提高產(chǎn)品白度。所以要在生產(chǎn)中從根本上除去重金屬，以免帶色而影響產(chǎn)品白度。
在鈦白粉生產(chǎn)過程中，如果雜質(zhì)去除不徹底，當(dāng)用高溫煅燒時(shí)，很多雜質(zhì)元素如鐵、錳、釩、鉛、鉻、鈷、鈰、銅、鎘、鎳、鉬等以氧化物狀態(tài)存在，這些帶色的氧化物就表現(xiàn)出各種色相，使整個(gè)鈦白粉的色相受到影響而不純白，以致大大影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，必須采用多種方法除去雜質(zhì)。
1 選礦除雜質(zhì)
要除去雜質(zhì)，首先就要選礦。因?yàn)槿魏吴佽F礦一般都混雜有不少脈石和共生、伴生、復(fù)合的其它礦物。選礦就是利用礦物不同的物理化學(xué)性質(zhì)，采用各種有效方法，將鈦鐵礦與它們分離。例如搖床的重力選礦，可以除去鑄鐵礦中的大部分脈石，再用磁選機(jī)進(jìn)行磁選，讓礦物通過磁場(chǎng)，由于鈦鐵礦是導(dǎo)磁率高、能被磁鐵吸引而本身不能吸鐵、可磁化又可去磁的順磁性礦物，而能被磁盤吸引，其它導(dǎo)磁率低的非鈦鐵礦，不能被磁盤吸引而得到分離。
2 除不溶性雜質(zhì)
硫酸法生產(chǎn)鈦白粉，由酸解浸取得到的是渾濁不清的鈦液，其不溶性雜質(zhì)主要是顆粒較大的機(jī)械雜質(zhì)和顆粒較小的膠體雜質(zhì)。機(jī)械雜質(zhì)是未起反應(yīng)的鈦鐵礦物，屬于粗分散狀態(tài)，很容易沉析下來；膠體雜質(zhì)主要是硅酸鋁酸鹽等，由于顆粒小，吸附H+ 而帶有相同的正電荷，由于同種電荷相斥，膠粒很難接近成比較大的顆粒而沉淀下來，因而具有較高的穩(wěn)定性。解決的辦法是用帶負(fù)電荷的改性的聚丙烯酰胺膠體進(jìn)行電性中和，使膠體粒子凝聚沉降而除去。但是由于膠體沉降不完全，經(jīng)過硫酸亞鐵的過濾后，仍有一些穿濾而存在于鈦液中，必須用帶有木炭粉為助濾層的板框壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，直到檢測(cè)濾液的澄清度合格為止。
3 除鐵雜質(zhì)
在鈦鐵礦中，非鈦雜質(zhì)最多的是鐵，并以二價(jià)和三價(jià)兩種狀態(tài)存在。將鈦鐵礦與硫酸作用，即生成FeSO4和 Fe2(SO4)3。由于FeSO4 只有在pH 值大于6.5時(shí)才開始水解，因此在鈦液水解過程中，因鈦液的酸性較大，F(xiàn)eSO4 就始終保持溶解狀態(tài)，在偏鈦酸洗滌時(shí)得以除去。而Fe2(SO4)3在pH值為1.7的酸性溶液中即開始水解生成Fe(OH)3 沉淀，其混雜在偏鈦酸中，煅燒時(shí)即生成紅棕色的Fe2O3而使成品不夠純白。所以應(yīng)用鐵屑把Fe2(SO4)3還原為FeSO4。為了保證鈦液中的三價(jià)鐵全部還原為二價(jià)鐵，還原反應(yīng)還應(yīng)略為過度，此時(shí)鈦液中就有小部分四價(jià)鈦還原為三價(jià)鈦。三價(jià)鈦的存在就可保證三價(jià)鐵還原完全，可避免三價(jià)鐵水解生成Fe(OH)3進(jìn)而影響產(chǎn)品白度。經(jīng)過還原，鈦液中全部是FeSO4，此時(shí)冷凍鈦液，F(xiàn)eSO4即達(dá)到過飽和狀態(tài)而大量結(jié)晶析出，過濾即可除去大部分鐵。鈦液中剩下的未結(jié)晶的FeSO4，待水解生成偏鈦酸進(jìn)行水洗時(shí)，用水洗除去。由于濾餅的Fe2 O 3 質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過90 ×10-6 時(shí)，產(chǎn)品白度將受到影響。所以可采取漂白措施，使Fe2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到30×10-6，并進(jìn)一步除去痕量的釩、鉻、銅等雜質(zhì)。經(jīng)過漂白的偏鈦酸，仍有痕量的鐵雜質(zhì)，必須加入0.1%的磷酸以生成淡黃色的FePO4,以進(jìn)一步提高產(chǎn)品白度。
4 除微量重金屬雜質(zhì)
鈦鐵礦中還含有許多微量有害元素，在與硫酸作用時(shí)，可不同程度地被酸解而變成可溶性的硫酸鹽一起進(jìn)入溶液。通過沉降、壓濾，未分解的鈦鐵礦殘?jiān)凸杷徜X酸鹽膠體懸浮物，借助于重力作用，基本上被除去。但可溶性的非鐵雜質(zhì)元素仍存在于鈦液中，其在水解水洗中發(fā)生以下變化:①一些雜質(zhì)元素不發(fā)生水解反應(yīng)，沒有生成沉淀物，可以通過偏鈦酸的水洗而被除去；②銻等一些元素(含某些重金屬元素)，可以發(fā)生水解反應(yīng)，生成白色沉淀物，此對(duì)產(chǎn)品白度影響不大；③一些帶色的重金屬雜質(zhì)元素(含某些稀土元素)能發(fā)生水解反應(yīng)，生成帶色的沉淀物混于偏鈦酸中，最終影響產(chǎn)品純度和白度。如鈦鐵礦中含有Nb2O5，其可在煅燒時(shí)進(jìn)入TiO2 晶體中，增大TiO2 晶體的半導(dǎo)體性能，導(dǎo)致光的吸收，從而影響鈦白粉白度，對(duì)金紅石型鈦白粉影響更大。故國(guó)外硫酸法生產(chǎn)中，在偏鈦酸中加入三價(jià)鋁，以補(bǔ)償Nb 的第五個(gè)電子，可提高產(chǎn)品白度。所以要在生產(chǎn)中從根本上除去重金屬，以免帶色而影響產(chǎn)品白度。
謝謝