晶種制備的在線表征及鈦液水解動力學研究

王 焜路瑞芳黨樂平郝 琳?衛宏遠

(1.天津大學化工學院,天津 300072;2.釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室,四川 攀枝花 617000)

鈦白粉在染料、化學催化劑、造紙、食品、塑料、化纖等領域有廣泛的應用。 工業中制備鈦白粉的方法主要有硫酸法[1]和氯化法[2],而在中國,90%以上鈦白顏料來自硫酸法生產。 硫酸法制備鈦白粉的步驟包括鈦鐵礦酸解、濃縮鈦液水解、偏鈦酸漂洗、煅燒、后處理等,其中,水解過程會影響偏鈦酸的產率和粒度分布,繼而影響后續煅燒產品鈦白粉的產率和質量,是硫酸法制備鈦白粉中重要的一步。

除了鈦液質量和水解條件,晶種的數量和質量會對水解產生不容忽視的影響。 根據晶種的制備方法,水解可分為自生晶種稀釋水解法(布魯門菲爾德法)和外加晶種水解法(麥克倫堡法)。 目前的研究集中在自生晶種法[3-5],而外加晶種的研究較少。 朱榮梅等[6]研究了外加晶種的加量對水解產率和一次團聚粒子大小及最終二氧化鈦亮度的影響,得到了最佳晶種加量。 由于晶種中微觀粒子小,且不穩定,現缺乏系統的表征手段,對外加晶種的生成規律及晶種特性的報道幾乎沒有。

近年來對于鈦液水解機理及動力學的研究較多[7-10],但對于水解機理還沒有統一的解釋。 Wang等[11]探究了硫酸鈦液水解機理,得到水解動力學模型,揭示了初始鈦液、硫酸和水的濃度對水解的重要影響;扈玫瓏等[12]以硫酸鈦為前驅物水解得到球形TiO2,探究前驅物濃度和水解溫度對水解速率的影響,得到指數型水解動力學模型。……