盐处理在金红石型钛白粉生产中的影响研究.pdf

总第2 13期2023年第8 期科研与开发摘要：在硫酸法生产金红石钛白粉的过程中，盐处理是重要工序，影响产品的白度、消色力等指标性能。采用二洗后偏钛酸浆料，经氧化锌、氢氧化钾、硫酸镁、五氧化二磷处理后，经相应工艺制备生产金红石型钛白粉，明确了氧化锌、氢氧化钾、硫酸镁4种盐处理剂对钛白粉颜色指标L值和b值、pH、金红石转化率的影响，为金红石型钛白粉生产提供参考。关键词：钛白粉；盐处理；氧化锌；氢氧化钾；硫酸镁中图分类号：TF8230引言钛白粉主要有红石型、锐钛矿型、板钛矿型三种类型。金红石型钛白粉是立方晶体，钛原子与氧原子排列紧密,结晶稳定。金红石型钛白粉的衍射角位于27.5，金红石型晶体细长，呈菱形晶体，常是牵晶；对紫外线的反射率较小，耐候性较好；作为白色颜料金红石型钛白粉的密度为4.2 g/cm。当前主要是采用硫酸法生产金红石型钛白粉，该生产工艺具有技术成熟、设备简单、防腐材料易解决等优点，得到了广泛的应用。在硫酸法生产工艺中,水解生成偏钛酸经洗涤去除杂质粒子后，送回转窑烧前必须进行盐处理，否则成品的白度、消色力、吸油量等远远达不到钛白颜料质量要求2 。对于偏钛酸质量和成品质量的不同要求,加人盐处理的种类和数量是不同的。固定其他工艺及反应条件的基础上，对硫酸法生产工艺氧化锌、氢氧化钾、硫酸镁、五氧化二磷4种盐处理的试剂及加入量对金红石型钛白粉的质量研究进行研究，主要考察指标有颜色指标L值和b值、pH和金红石转化率31实验材料与方法1.1实验材料低浓度偏钛酸，焦作某钛白公司；氧化锌（AR）、氢氧化钾（AR）、硫酸镁（AR）、五氧化二磷（AR）,国药集团化学试剂有限公司上海分公司。HZS25型电动搅拌器；菲斯福SX4-7-12P型陶瓷纤维马弗炉;PHS-206A实验室pH计；英检达品牌LAB值色差仪；XPertProMPD型X射线衍射仪；立式JC-DZS-6090 型烘箱。1.2实验方法取钛白粉现场稳定生产的二洗后偏钛酸浆料，在不断搅拌条件下，向偏钛酸浆料中依次加人磷酸溶收稿日期：2 0 2 2-10-2 8作者简介：曹青喜，女，198 7 年出生，毕业于淮北师范大学，硕士学位，中级职称，研究方向为钛白粉表面处理以及涂料级钛白粉研发及技术服务。山西化工Shanxi Chemical Industry盐处理在金红石型钛白粉生产中的影响研究曹青喜（龙佰集团股份有限公司，河南焦作4540 0 6）文献标识码：A液、氧化锌粉末、氢氧化钾溶液、硫酸镁溶液，搅拌均匀后，放入马弗炉中设置相应的升温曲线进行锻烧，即可得到金红石钛白粉。白度检测方法：2 g金红石钛白粉和1.2 mL麻油混合用平磨仪磨4次，每次50 转，用色差计检测L、b值。采用pH计测试pH值。金红石转化率计算：使用XRD进行晶型分析,扫描步长0.0 2，扫描角度580，根据公式(1)计算金红石转化率X。X=-1+0.81/R式中：X为金红石转化率；IA为锐钛相2 0=2 5.5的射线衍射峰强度;IR为金红石相2 0=2 7.5的射线衍射峰强度。2结果与讨论2.1氧化锌加人量对钛白粉产品的影响取同批次偏钛酸，固定其他物质加人量及反应条件不变，研究不同的氧化锌加入量（0.0.1%、0.2%、0.3%0.4%)对生产的金红石产品的影响，结果如表1所示。表1氧化锌的加入量对钛白粉的影响结果序号氧化锌加人量/%1020.130.240.350.4从表1数据可知，当氧化锌加人量从0 增加至0.4%的过程中，钛白粉的颜色指标明度L值的变化较小，整体处于9 8.47 9 8.7 2 之间，氧化锌的加人对钛白粉的颜色指标明度L几乎没有影响；钛白粉的颜色指标黄蓝色b值表现为增加趋势，在氧化锌加入量为0.4%时6 为最大值2.7 5，氧化锌的加人会加速粒子成Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.004文章编号：10 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 0 10-0 2(1)Lb98.722.0298.632.1998.472.7298.522.7398.492.751pH7.587.467.407.737.69转化率1%74.9897.3999.0199.4899.862023年第8 期曹青喜：盐处理在金红石型钛白粉生产中的影响研究长速度，钛白粉底相变红，在烧结作业下白度会下降；氧化锌的加人对pH影响较小;金红石转化率表现为增加趋势，在氧化锌加入量为0.4%时为最大值99.8 6%，加人氧化锌可促使钛白粉由锐钛型向金红石型进行转化。2.2氢氧化钾加入量对钛白粉产品的影响取同批次偏钛酸，固定其他物质加入量及反应条件不变，研究不同的氢氧化钾加人量（0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)对生产的金红石产品的影响，结果如表2所示。表2 氢氧化钾加入量对钛白粉的影响结果氢氧化钾序号加人量/%1020.230.440.650.8从表2 数据可知，当氢氧化钾加人量从0 增加至0.8%的过程中,钛白粉的颜色指标明度L值表现为增加趋势，在氢氧化钾加人量为0.8%时L为最大值98.51；钛白粉的颜色指标黄蓝色b值表现为下降趋势，在氢氧化钾加人量为0.6%和0.8%时b为最小值2.31,氢氧化钾是一种晶型调整剂,能在熳烧过程中脱硫,能改善钛白粉颜料性能;氢氧化钾的加人对pH影响较小；金红石转化率表现为先增加后下降趋势，在氢氧化钾加人量为0.4%时为最大值99.8 6%，氢氧化钾为一种负促进剂,当其与氧化锌一起加人在相应合理范围内可以提高金红石的转化率，当氢氧化钾过量后，会降低转化率的转化率。2.3硫酸镁加人量对钛白粉产品的影响取同批次偏钛酸，固定其他物质加人量及反应条件不变，研究不同的硫酸镁加入量（0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)对生产的金红石产品的影响，结果如表3所示。表3硫酸镁的加入量对钛白粉的影响结果硫酸镁序号加人量/%1020.130.240.350.4从表3数据可知，当硫酸镁加入量从0 增加至0.4%的过程中，钛白粉的颜色指标明度L值的变化较小，整体处于98.39 98.6 1之间，硫酸镁的加人对钛白粉的颜色指标明度L几乎没有影响；硫酸镁的加人量对钛白粉的颜色指标黄蓝色6 值有影响，随硫酸镁加人量的增加整体表现为b值增大,降低了钛白粉颜料性能;硫酸镁的加人对pH有一定影响;金红石转化率表现为增加趋势，在硫酸镁加入量为0.4%时为最大值99.7 9%，硫酸镁为金红石转化促进剂，能提高硫酸镁金红石的转化率。2.4?五氧化二磷加入量对钛白粉产品的影响取同批次偏钛酸，固定其他物质加入量及反应条件不变，研究不同五氧化二磷加入量（0、0.0 3%、0.06%、0.0 9%、0.12%）对生产金红石产品的影响，结果如表4所示。L697.992.9098.302.6998.392.4098.482.3198.512.31L698.612.5998.532.4998.522.8098.392.8998.502.79pH8.297.998.017.627.40pH7.817.617.417.708.20转化率/%99.0199.4599.8699.5699.03转化率/%95.9798.7798.8699.2599.79表4硫酸镁的加入量对钛白粉的影响结果序号五氧化二磷加人量/%1020.0430.0840.1250.16从表4数据可知，当五氧化二磷加人量从0 增加至0.16%过程中，磷盐的加人对钛白粉颜色指标明度L值有影响，在除加入五氧化二磷加人量在0.0 40.16%之间时L值整体处于97.95 98.17 之间；五氧化二磷的加人量对钛白粉的颜色指标黄蓝色b值有影响，随五氧化二磷加人量增加整体表现为b值下降，提高了钛白粉颜料性能；五氧化二磷加人对pH有一定影响,pH呈降低趋势;金红石转化率表现为先增加后下降趋势，在五氧化二磷加人量为0.0 8%时为最大值99.54%，在一定范围内，加人磷盐能促进金红石转化，提高金红石的转化率。3结论采用二洗后偏钛酸浆料,经氧化锌、氢氧化钾、硫酸镁、五氧化二磷处理后,经相应工艺生产金红石型钛白粉。明确了氧化锌、氢氧化钾、硫酸镁、五氧化二磷4种盐处理剂分别对钛白粉颜色指标L值和6 值、pH、金红石转化率的影响，主要结论有：氧化锌处理剂加入量对钛白粉颜色指标6 值和金红石转化率影响较为明显，对钛白粉颜色指标L值和pH影响较小；氢氧化钾处理剂加人量对钛白粉颜色指标L值和b值影响较为明显，对金红石转化率和pH影响较小；硫酸镁处理剂加人量对钛白粉颜色指标L值b值、pH、金红石转化率影响较为明显,对钛白粉颜色指标L值影响较小；五氧化二磷处理剂加入量对钛白粉颜色指标L值b值、pH、金红石转化率均有明显影响。在金红石型钛白粉生产中，可以综合考虑到钛白粉颜(下转第14页）L95.8898.1797.9598.0497.9962.572.632.282.212.03pH转化率1%7.9752.827.6292.137.6199.547.3089.357.1818.53山西化工第43卷到最大值。6应用前景6.1 有益效果本文所提出技术具有以下优势：其一，可保证原料充分反应，收率良好。其二，过程安全且成本较低。其三,不会生成氯代反应所生成污染物，确保原料价值得到最大化实现。其四,反应条件相对温和,具有良好的选择性，可满足工业化生产需求。6.2社会效益推广该技术能够使市场需求得到满足,在丰富产品种类的同时，使产品竞争力得到提升。另外，改用该技术还能够在一定程度上缓解就业矛盾，为社会日后稳定且持续的发展助力。7结论本文对合成丙硫菌唑中间体的技术进行了优化，Intermediate Technology and Optimization Analysis for the Synthesis of Prophionazole(Weifang Zhongnong United Chemical Co.,Ltd.,Weifang Shandong 262737,China)Abstract:Objective:To analyze the synthesis technology and optimization measures of intermediate of propionazole.Method:By usingvarious techniques such as Lewis acid catalysis and solid phosgene chlorination,the extraction of intermediates was completed,and theexperimental reagents were thoroughly studied through synthesis-acetyl group-chlorine-butyrolactone(replaced by A rawmaterial in the following text)is used to prepare 3,5-dichloro-2-pentanone(replaced by B raw material in the following text),achieving theintermediate preparation goal.Result:After the reaction between alcohol and hydrogen halide acid,a large amount of halogenatedhydrocarbons are generated.Controlling the amount of catalyst at O.08 mol can improve the recovery rate of reaction products.For rawmaterial A,the reaction temperature needs to be controlled at 45 C.The optimal reaction temperature for raw material B is 75 C.Conclusion:By utilizing optimized synthesis technology,the recovery rate of reactants can be ensured to reach 95%,which is consistentwith the current industrial production demand and has promotion value.Key words:intermediates;propethionazole;synthetic technology(上接第11页）料性能、生产成本、节能环保等因素，合理选择盐处理剂及用量，实现各盐处理剂的合理配比。1徐振,邓林，王彬.盐处理剂对金红石型钛白粉制备的影响研究Study on the Effect of Salt Treatment on the Production of Rutile Titanium DioxideAbstract:In the process of producing rutile titanium dioxide using sulfuric acid method,salt treatment is an important process that affectsthe whiteness,fading power,and other performance indicators of the product.The production of rutile type titanium dioxide was carried outusing a secondary washed metatitanic acid slurry,which was treated with zinc oxide,potassium hydroxide,magnesium sulfate,andphosphorus pentoxide.The corresponding process was used to prepare and produce rutile type titanium dioxide.The effects of four salttreatment agents,zinc oxide,potassium hydroxide,and magnesium sulfate,on the color indicators L and b values,pH,and rutile conversionrate of titanium dioxide were clarified,providing reference for the production of rutile type titanium dioxide.Key words:titanium dioxide;salt treatment;zinc oxide;potassium hydroxide;magnesium sulfate指出要想保证产品收率，同时避免给周围环境带来不可逆的影响，关键是要将A原料作为主要原料，先利用磺酰氯对其进行氯化,再酌情加人Lewis催化剂以及相转移催化剂,并将浓盐酸作为反应氯代剂,制备所需产品。分析可知,该技术具有操作简单的优势，且收率能够达到约95%，符合工业化生产需求，今后可对该技术进行大范围推广。参考文献1林凤翔,赵素霞,施艳红,等.一株丙硫菌唑降解菌的筛选及其降解条件的优化J.安徽农业大学学报，2 0 2 2，49（2)：2 7 9-2 8 5.2杜红旭,王放放,牛洪斌,等.小麦笛醇14去甲基酶TaCYP51H6d基因克隆及其对丙硫菌唑处理的应答J.植物生理学报,2 0 2 1,57(10):2033-2042.3高，王怡，庞怀林，等.丙硫菌唑和菌酯混剂产品高效液相色谱分析方法J.世界农药，2 0 2 1,43（8)：55-6 0.TechnicalFeng HuansenJ.广州化工,2 0 2 1,49(7):49-51.2邓贤榉，黄慧娟，胡晓洪，等.盐处理对钛白粉金红石型转化的影响J.广东化工,2 0 17,44(14)：12 1-12 5.参考文献3马昭.盐处理对金红石钛白粉的影响J.广东化工,2 0 16,43（19)：40.Cao Qingxi(Longbai Group Co.,Ltd.,Jiaozuo Henan 454006,China)