二氧化鈦（鈦白）是性能最好的白色顏料,應(yīng)用廣泛且前景廣闊。基于我國(guó)大量賦存的重大特色釩鈦磁鐵礦資源,本課題組提出鈉化冶煉新工藝以實(shí)現(xiàn)高效清潔分離鈦、釩和鐵。新工藝提取釩和鐵后,大量鈦組分仍以鈣鈦礦形式賦存于鈦渣中,現(xiàn)有鈦白生產(chǎn)工藝難以實(shí)現(xiàn)該鈦渣的高值化利用。而采用硫酸-鹽酸混合酸體系在低溫低酸度下即可高效溶解該鈦渣并獲得鈦液,后經(jīng)水解過程制備合格偏鈦酸。其中水解反應(yīng)是決定偏鈦酸與鈦白性能的關(guān)鍵控制步驟,目前尚無混酸體系鈦液水解研究報(bào)道。因此,本論文對(duì)硫酸-鹽酸混酸體系鈦液水解過程進(jìn)行重點(diǎn)研究,明晰混酸體系鈦水解機(jī)理,并將其應(yīng)用于含鈣鈦礦鈦渣的處理過程中,為混酸體系進(jìn)一步應(yīng)用制備鈦白產(chǎn)品奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。主要研究成果和創(chuàng)新如下:（1）對(duì)混酸體系鈦液水解過程進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控:（Ⅰ）升高反應(yīng)溫度及鈦液濃度可以提高水解率、減小偏鈦酸團(tuán)聚粒徑和增大晶粒尺寸;水解溫度的促進(jìn)作用明顯,當(dāng)水解溫度達(dá)到150～160℃時(shí),水解率>95%,且偏鈦酸團(tuán)聚粒徑降至2 μm。（Ⅱ）Cl-:SO42-摩爾比例對(duì)水解率影響較小,但對(duì)水解團(tuán)聚粒徑及其形貌影響明顯。當(dāng)Cl-:SO42-=1:1時(shí),水解粒徑達(dá)到2μm... 

【文章來源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：215 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２國(guó)內(nèi)鈦白粉產(chǎn)量與消費(fèi)走勢(shì)圖??

?Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ?＆?ｗａｓｈｉｎｇ?＜—Ｐｕｒｉｆｉｅｄ?ｗａｔｅｒ?????．?士??Ｗｅｔ－ｍｉｌｌｉｎｇ?＆?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ??－￣￣?士?一｜￣￣?Ｌ?＾??Ｗａｔｅｉ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏＱ?Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ?ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｏｎ??氣?＋?ｚ￣?＾??Ｓｕｒｆａｃｅ?ｃｏａｔｉｎｇ—＾?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?Ｐｉｇｍｅｎｔ?ｄｔａｉｉｉｕｍ?ｄｉｏｘｉｄｅ??ａｇｅｎｔ??「?」???圖１．４氯化法鈦白生產(chǎn)流程圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｉｔａｎｉｕｍ?ｄｉｏｘｉｄｅ?ｐｉｇｍｅｎｔ?ｂｙ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ?ｐｒｏｃｅｓｓ??為解決傳統(tǒng)硫酸法存在的環(huán)境污染等問題，并且進(jìn)一步提高鈦白產(chǎn)品質(zhì)量，??氯化法開始逐步興起。氯化法鈦白工藝的研究始于２０世紀(jì)３０年代，在７０年代??后迅速崛起，目前全球氯化法鈦白產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硫酸法鈦白產(chǎn)能，甚至在歐美??地區(qū)氯化法已大部分取代硫酸法［４７］，發(fā)展為國(guó)際上鈦白工業(yè)的主流趨勢(shì)。而我國(guó)??氯化法鈦白產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)緩慢，僅存在錦州鈦業(yè)一家企業(yè)。氯化法工藝流程如圖??１．４所示，其以高品位金紅石、人造金紅石和高鈦渣等為原料，經(jīng)氯化并提純得??到精四氯化鈦，四氯化鈦經(jīng)過氧化制取二氧化鈦，再經(jīng)后處理得到鈦白的方法［４８］。??其中，氧化過程是氯化法的核心工藝，反應(yīng)時(shí)間較短但溫度可達(dá)１５００？１６００??影響產(chǎn)品性能。氯化法優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)、簡(jiǎn)單且可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，產(chǎn)能大??可實(shí)現(xiàn)智能操作，綜合能耗低，減少人力成本，產(chǎn)品性能好且穩(wěn)定，其生產(chǎn)

Ｍａｉｎ?ｒｅａｇｅｎｔｓ?ａｎｄ?ａｐｐａｒａｔｕｓ??恒溫千燥箱?ＤＨ－２０１?天津中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司??電動(dòng)攪拌器?Ｄ－８４０１－ＷＺ?天津華興科學(xué)儀器廠??２．２．２實(shí)驗(yàn)方法??物扣??ｆ??Ｔ???ｌ??｜￣￣￣??ＳＣＭＡ?ｔａｇ）???ｉ???Ｉ?ｏｆ?ａｆｔｄ?ａｍｉ?ｌｉｔａｆｌｉＭｍ?＜？＞？＜ｔａｔｒａ＜ｉ？ｇ?ｊ??＿＿｜￣??Ｃｏｍｐｏｔｉｌｉ＾ａ?＾ｎＷａａｖｌ??ＶＩＡ?ｖｏｌｕｌｉｏａ?（４＜Ｄ??圖２．１混酸鈦液制備流程圖??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｉｘｔｕｒｅ?ａｃｉｄ?ｔｉｔａｎｉｕｍ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ??制備硫酸－鹽酸混酸體系鈦液流程如圖２．１所示。將一定質(zhì)量配比的硫酸鈦與??鹽酸溶液混于燒杯中，加入一定質(zhì)量的去離子水?dāng)埌柚镣耆芙饩鶆�，緩慢加�??碳酸鈣調(diào)節(jié)溶液酸濃度，過濾雜質(zhì)和生成的硫酸鈣沉淀后，引入容量瓶定容，制??備所需要的混酸鈦液。其鈦溶液中酸鈦摩爾比（一般以Ｔｉ０２計(jì)為鈦液的鈦濃度）??和ｓｏ４２－：?Ｃｌ－摩爾比例按照不同實(shí)驗(yàn)需要分別配制。并且通過添加適當(dāng)比例的氯??化鈉及氯化鋁，探宄Ａｌ３＋和Ｎａ＋對(duì)水解過程的影響規(guī)律。采用自生晶種方式，進(jìn)??行加壓水熱水解這一廣泛用于納米結(jié)構(gòu)材料的合成的方法［１２３］。加入ＰＥＧ?１０００??探宄分散劑對(duì)水解過程的影響，配制不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（〇、１％、２％和５％）的含有??ＰＥＧ?１０００的鈦液，自生晶種，常壓水解方法，即將模擬鈦液直接加熱到微沸后??水解４?ｈ，得到偏鈦酸沉淀。經(jīng)過濾洗滌后，分析偏鈦酸沉淀的顆粒性能。水解??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鈦液水解工藝對(duì)金紅石二氧化鈦消色力的影響[J]. 路瑞芳,吳健春,劉嬋.  無機(jī)鹽工業(yè). 2019(12)
[2]水解偏鈦酸粒度分布影響因素分析[J]. 吳健春,路瑞芳,劉嬋,邢慧晉.  無機(jī)鹽工業(yè). 2019(11)
[3]偏鈦酸煅燒過程中氫氧化鉀作用研究[J]. 馬維平.  鋼鐵釩鈦. 2019(04)
[4]全球鈦資源形勢(shì)分析[J]. 孫仁斌,王秋舒,元春華,張潮,張?chǎng)蝿?巴特爾.  中國(guó)礦業(yè). 2019(06)
[5]外加晶種對(duì)鈦白粉水解過程及其亮度的影響[J]. 朱容梅,陳葵,朱家文,周曉葵,林發(fā)蓉.  無機(jī)鹽工業(yè). 2019(02)
[6]世界鈦工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 何蕾,王運(yùn)鋒.  新材料產(chǎn)業(yè). 2018(01)
[7]朝陽釩鈦磁鐵礦工藝礦物學(xué)研究[J]. 唐志東,李文博,高鵬,韓躍新.  東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(12)
[8]全球鈦白市場(chǎng)供需現(xiàn)狀分析及預(yù)測(cè)[J]. 吳優(yōu).  鈦工業(yè)進(jìn)展. 2017(05)
[9]新常態(tài)下如何提升鈦白可持續(xù)發(fā)展能力[J]. 李楠.  企業(yè)研究. 2017(10)
[10]短流程制備金紅石鈦白的水解條件回歸分析[J]. 田從學(xué).  鋼鐵釩鈦. 2017(04)



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