對于顏料鈦白粉,,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,,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。因為任何鈦鐵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,,再用磁選機進行磁選,讓礦物通過磁場,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械雜質(zhì)和顆粒較小的膠體雜質(zhì)。機械雜質(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電荷的改性的聚丙烯酰胺膠體進行電性中和,,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進行壓濾,,直到檢測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,并以二價和三價兩種狀態(tài)存在,。將鈦鐵礦與硫酸作用,,即生成FeSO和(SO)。由于FeSO只有在pH值大于6.5時才開始水解,,因此在鈦液水解過程中,,因鈦液的酸性較大,F(xiàn)eSO就始終保持溶解狀態(tài),,在偏鈦酸洗滌時得以除去,。而Fe(SO)在pH值為1.7的酸性溶液中即開始水解生成Fe(OH)沉淀,其混雜在偏鈦酸中,,煅燒時即生成紅棕色的FeO而使成品不夠純白,。所以應(yīng)用鐵屑把Fe(SO)還原為FeSO。為了保證鈦液中的三價鐵全部還原為二價鐵,還原反應(yīng)還應(yīng)略為過度,,此時鈦液中就有小部分四價鈦還原為三價鈦,。三價鈦的存在就可保證三價鐵還原完全,可避免三價鐵水解生成Fe(OH)進而影響產(chǎn)品白度,。經(jīng)過還原,,鈦液中全部是FeSO,此時冷凍鈦液,,F(xiàn)e即達到過飽和狀態(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FeSO,待水解生成偏鈦酸進行水洗時,,用水洗除去,。由于濾餅的FeO質(zhì)量分數(shù)超過90×10時,產(chǎn)品白度將受到影響,。所以可采取漂白措施使FeO質(zhì)量分數(shù)降低到30×10,,并進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.的磷酸以生成淡黃色的FePO,以進一步提高產(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,可不同程度地被酸解而變成可溶性的硫酸鹽一起進入溶液,。通過沉降,、壓濾,未分解的鈦鐵礦殘渣和硅酸鋁酸鹽膠體懸浮物,,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NbO,,其可在煅燒時進入TiO晶體中,,增大TiO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,,對金紅石型鈦白粉影響更大。故國外硫酸法生產(chǎn)中,,在偏鈦酸中加入三價鋁,,以補償Nb的第五個電子,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。
總之,,通過一系列的清除雜質(zhì)的技術(shù)措施并嚴(yán)格控制,,是完全可以提高鈦白粉的白度的。