[01091094]单分散颜料级二氧化钛的制备新技术

项目主要研究内容和发现点：该项目主要对二氧化钛生产工艺过程中硫酸钛液的水解和偏钛酸煅烧技术进行改进。即在表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作晶粒控制剂、尿素作沉淀剂的条件下，使硫酸钛液水解。将水解得到的产物经过冷却、三价钛漂白、隔膜压滤机过滤、稀硫酸洗涤、多次蒸馏水洗涤后，至洗涤液中不含亚铁粒子。然后将所得到的固体滤饼加入盐处理罐，搅拌均匀后经真空转鼓过滤机脱水后进回转窑。控制回转窑的煅烧温度和煅烧时间，以除去有机晶粒控制剂CTAB和沉淀剂尿素，可分别制备球型锐钛矿型二氧化钛和金红石型二氧化钛。最后采用连续砂磨分级，间隙无机Si、Al、Zr包膜，有机包膜，喷雾干燥，气流粉碎工艺等即得到商品用颜料级二氧化钛。该项目技术路线先进可行，创新性明显。1.在硫酸钛液水解过程中加入表面活性剂作晶粒控制剂，表面活性剂形成的胶束聚集体可控制硫酸氧钛水解产生的偏钛酸(水合二氧化钛)粒子的形状和粒度。解决了传统工艺中硫酸钛液水解产生的偏钛酸粒子形状和粒度的不均一性，实现了偏钛酸粒子形状和粒度的可控性。2.在硫酸钛液水解过程中加入尿素作为沉淀剂，易于水解产物偏钛酸的凝聚沉析，降低了硫酸氧钛的水解反应温度，减少了天然气的使用量，节约能源。解决了传统工艺中硫酸钛液水解温度偏高的问题；提出了表面活性剂作用下硫酸钛液水解制备球形二氧化钛的机理。3.由于表面活性剂的存在，降低了煅烧温度，节约能源消耗，煅烧过程不烧结团聚，使煅烧后制备的产品更加膨松，应用时易于分散。解决了传统工艺中二氧化钛颗粒易烧结、团聚、粒径分布不均匀的问题。制备的二氧化钛主要为200−300 nm的球形粒子，粒径均一，比表面积70−75 m<'2> g<'–1>，晶型可控、白度和纯度高、消色力和分散性好。项目的科学价值开发性能更优异、单分散的二氧化钛，一直是国内外二氧化钛行业的重点研究课题。因此对硫酸法二氧化钛的技术进行改进，通过技术创新制备单分散颜料级二氧化钛，不断提高产品质量和综合性能，以减少同类产品的进口，才能够与国家政策和长远发展相适应。项目研发的技术在山东东佳集团股份有限公司进行了推广应用。近3年新增产值18亿多元，获经济效益3.9亿多元。该技术设计合理先进、生产工艺简单、能耗低、操作方便、生产过程符合国家环保要求，对产业的可持续发展具有重要的现实意义。制备的单分散颜料级二氧化钛，可广泛应用于涂料和造纸等领域，提高了企业产品在国际市场上的竞争力和国际影响力，提升了中国二氧化钛产业的科学技术水平。项目已获授权发明专利8项，授权实用新型专利8项，另申报发明专利5项。通过项目研究和应用，培养硕士17名，有2篇硕士论文获山东省优秀硕士论文，为企业培养生产技术骨干等各类人才近10名。另外该项目已发表学术论文36篇，其中SCI收录论文18篇，EI收录论文7篇，分别发表在Chemical Engineering Journal(影响因子4.058，II区)等国际著名期刊上。