低濃度工業(yè)鈦液制備顏料鈦白之水解過程及機(jī)理研究.pdf

1、水解是硫酸法鈦白生產(chǎn)工藝的核心步驟，不僅決定著偏鈦酸結(jié)構(gòu)、粒子大小及其分布，還決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，國(guó)內(nèi)硫酸法鈦白存在著水解不可控性，從而影響水解過程和產(chǎn)品質(zhì)量。
　　本研究以低濃度工業(yè)鈦液為原料，采用自生晶種稀釋熱水解工藝，制備金紅石型顏料鈦白。通過粒度測(cè)試、XRD、SEM、TEM、XPS、BET、化學(xué)分析及顏料性能測(cè)試等分析技術(shù)，研究了水解過程中主要因素（底水量、加料速率、熟化時(shí)間、水解時(shí)間、總鈦濃度和F值）對(duì)金紅石型顏

2、料鈦白結(jié)構(gòu)和顏料性能的影響，優(yōu)化了制備金紅石型鈦白的水解工藝參數(shù)，探討了水解過程動(dòng)力學(xué)、水解過程及機(jī)理。通過以上研究，得到如下結(jié)論：
　?。?）低濃度工業(yè)鈦液水解時(shí)保持總鈦濃度在195g/L左右，F(xiàn)值在1.91左右，鐵鈦比在0.25左右，采用自生晶種熱水解工藝，并控制底水與鈦液的體積比為22％，加料速率為7.5ml/min，熟化時(shí)間為30min，水解時(shí)間為3h，制得質(zhì)量較好的偏鈦酸粒子。經(jīng)鹽處理和煅燒后，得到結(jié)構(gòu)良好、粒徑分布窄、

3、顏料性能好的金紅石型顏料鈦白。
　　（2）低濃度工業(yè)鈦液水解經(jīng)歷誘導(dǎo)期、水解期和熟化期三個(gè)階段，在水解期為一級(jí)反應(yīng)，表面生長(zhǎng)為控制步驟。由水解率曲線一階導(dǎo)數(shù)計(jì)算出的變灰點(diǎn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)變灰點(diǎn)時(shí)間基本一致，其變灰點(diǎn)時(shí)的水解率在15.5%~17.9%之間，并對(duì)水解反應(yīng)直線段擬合出的線性方程進(jìn)行計(jì)算，得到水解反應(yīng)的指前因子 lnk0=41.78s-1，活化能Ea=147.6kJ/mol。
　?。?）低濃度工業(yè)鈦液水解過程受SO42-的

4、影響，所得偏鈦酸樣品主要為無定型成分，含有少量銳鈦型的構(gòu)晶粒子，其TiO6八面體發(fā)生畸變，a軸減小，c軸增大。偏鈦酸樣品具有多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積在270m2/g附近，孔徑較小，孔容較大，煅燒后，偏鈦酸中的水分揮發(fā)和SO42-分解，比表面積急劇減小，晶粒合并、長(zhǎng)大，粒子間隙增大，孔容減小。隨水解時(shí)間延長(zhǎng)，晶粒尺寸逐漸增大，其晶粒的生長(zhǎng)可劃分為快速生長(zhǎng)階段、晶粒生長(zhǎng)過渡階段和緩慢生長(zhǎng)三個(gè)階段。晶粒的生長(zhǎng)和粒子聚集有重要關(guān)系，前期主要為粒子的