CN108976845B - 钛白粉无机包膜后水洗方法，钛白粉无机包膜后水洗用碱性水的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钛白粉无机包膜后水洗方法，包括以下步骤：A、采用碱性水对无机包膜结束料进行水洗；B、固液分离水洗结束料；C、利用碳源热直接接触烘干滤饼。其中，碱性水的制备包括以下步骤：(1)原水预处理；(2)预处理原水经过阴离子交换树脂交换吸附后得到碱性水；其不包括对预处理原水进行阳离子交换的步骤。此外本发明还公开了一种钛白粉无机包膜后水洗用碱性水的制备方法，采用该方法制得的碱性水可按照本发明的方法直接用于无机包膜结束料的水洗。本发明的优点是：1)简化了无机包膜结束料水洗工序用水的生产工艺；2)无需使用盐酸对离子交换树脂进行再生处理，降低了钛白粉生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛白粉生产技术，尤其是一种钛白粉后处理方法。
背景技术
钛白粉化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应。在自然界中二氧化钛有三种结晶：板钛型、锐钛和金红石型。板钛型是不稳定的晶型，无工业利用价值，锐钛型(Anatase)简称A型，和金红石型(Rutile)简称R型，都具有稳定的晶格，是重要的白色颜料和瓷器釉料，与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性，特别是没有毒性，是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。
金红石型钛白粉的典型的生产工艺包括硫酸法和氯化法，两种工艺的主要差异在于通过不同的化学、物理过程得到金红石粗品，但是两种方法得到的金红石粗品都需要经过预粉碎，砂磨，分级，无机和有机表面包膜处理，过滤，干燥、气流粉碎和计量包装等，从而获得表面性质好，高白度，分散性高的金红石型二氧化钛成品。为了使得到的钛白粉产品的pH和盐分更加稳定，在无机包膜结束后，必须采用脱盐水(电导率小于20μs，pH＝6.0～8.0)进行充分水洗，以达到完全除去盐分的目的，同时能够确保产品的酸碱度不发生大的波动。
脱盐水处理工艺，一般系指将原水中易于去除的强导电质去除又将原水中难以去除的硅酸及二氧化碳等弱电解质去除至一定程度的水。脱盐水处理工艺很多，主要有电渗析法、离子交换法、反渗透法、EDI法等。本领域所熟知的脱盐水处理工艺主要为预处理+阳床+阴床的全离子交换工艺，即传统法处理流程。对于地表水，常规的预处理方法多是多介质过滤+活性炭过滤，再用阳床+阴床的全离子交换可确保出水水质稳定达标。其主要原理是：经充分过滤除去机械悬浮杂质的原水中的阳离子缓慢的经过阳离子交换树脂，原水中的主要阳离子基团钙、镁和阳离子交换树脂上的氢离子发生交换吸附，钙镁离子固定在树脂上，氢离子进入溶液，此时得到的一次处理水相比较原水而言阳离子完全转换成氢离子，阴离子浓度和成分未发生任何改变；一次处理水再次经过阴离子交换树脂，水中的阴离子基团和阴离子交换树脂上的OH-发生交换吸附，碳酸根，碳酸氢根等主要阴离子基团被固定在阴离子树脂上，氢氧根进入水中和水中的氢离子发生中和反应得到水，通过上述两个主要的交换过程得到脱盐水，其电导率基本小于10μs。长期实践已证明，传统法处理工艺是一种成熟有效的水处理工艺，在钛白粉后处理中被广泛采用。离子交换树脂运行一段时间后需要采用盐酸和液碱进行再生处理。几乎所有钛白粉厂家在钛白粉表面无机包膜处理后都采用脱盐水进行洗涤，因此采用传统工艺进行脱盐水制备过程中，液碱、盐酸消耗较大，且还存在着设备占地面积大、系统操作维护频繁复杂的缺陷。
发明内容
为简化钛白粉生产工艺，同时降低生产成本，本发明提供了一种钛白粉无机包膜后水洗方法。
本发明所采用的技术方案是：钛白粉无机包膜后水洗方法，包括以下步骤：
A、在钛白粉无机包膜结束后，采用碱性水对无机包膜结束料进行水洗，得到水洗结束料；
B、固液分离水洗结束料得到滤饼；
C、利用碳源燃料燃烧产生的碳源热与滤饼直接接触烘干滤饼，得到基料；
其中，步骤A中所述的碱性水的制备方法包括以下步骤：
(1)原水经充分过滤除去机械悬浮杂质，得到预处理原水；
(2)预处理原水经过阴离子交换树脂充分交换吸附，直到出水pH不再变化后得到碱性水；
其中，上述碱性水的制备方法中不包括对预处理原水进行阳离子交换的步骤。
本发明所述的原水和本领域熟知的脱盐水处理工艺中的原水含义相同，即指的是能够用于脱盐水处理的水源，包括自来水、饮用水、未被污染的地表水和地下水等。这是本领域技术人员能够理解的，因此是清楚的。
本发明基于原水中主要的阳离子元素是钙、镁离子，其对应的氢氧化物显示碱性，通常pH＝10～11，但是其氢氧化物在碳源燃料(煤气、天然气)直接接触烘干过程中会与热空气中的二氧化碳发生反应，生成碳酸钙，碳酸镁等难溶于水且为中性的物质。
基于上述基本原理，发明人提出将进行预处理除去机械悬浮杂质的原水直接采用阴离子树脂进行处理，使氢氧根进入水中和水中的钙、镁离子结合形成对应微溶性质的钙镁氢氧化物，同时对原水中有害的阴离子进行彻底去除，然后将得到的碱性水用于钛白粉无机包膜处理后得到的浆料的水洗，水洗后产生的滤饼中含有钙镁氢氧化物，然后再用碳源燃料燃烧产生的碳源热与滤饼直接接触烘干滤饼，碳源燃料燃烧形成的热空气中含有大量二氧化碳，与滤饼中的氢氧化物接触后生成碳酸钙，碳酸镁。因为碱性水中的钙镁含量本来就很低，以三洗滤饼吃液40％计算，由该碱性水带入的钙镁碳酸盐总量质量占比不足0.1％，对于钛白粉产品本身而言，二氧化钛含量为90～97％(其余部分为硅、铝、锆、磷等无机包覆物)，因为在如此高的钛含量的情况下，是二氧化钛基料决定最终产品的颜料性能，无机包覆物只要不是致色离子，完全不会对产品颜料性能产生影响，且钙镁的碳酸盐实际也是白色颜料，因此碱性洗水带入的微量钙镁不会影响产品颜料性能。同时钙镁碳酸盐几乎不溶于水，后期产品在水性领域使用，也不会以可溶性盐的形式影响产品质量。
采用该方法简单，易行，无需阳离子交换树脂部分，且针对高硬度的原水依然可有效的应用于钛白粉表面包覆处理后的水洗过程，实验证明采用该方法水洗和烘干后得到的钛白粉质量亮度、蓝光白度、水溶物、pH值与正常生产工艺得到的产品无差异。
需要说明的是，由于本发明中采用的是碱性水进行水洗，因此步骤A中水洗终点洗液电导率的要求不应再沿用传统工艺的标准(由于碱性水的电导率远大于20μs，因此滤饼水洗产生的洗水的电导率也远大于20μs)。作为水洗结束的参考标准，可先测得碱性水的电导率，只要最终水洗结束时产生的洗水的电导率与所述碱性水的电导率之差不大于20μs即可认为水洗充分。当然，上述水洗结束的参考标准只是发明人提出的一种优选方案，本领域技术人员也可以根据其具体产品质量需求来确定水洗完成的参考标准，例如之差不大于30μs或10μs等。当然，本领域技术人员也可以采用其他常用方法来确定水洗终点，例如保证足够的水洗时间等。
通过上文的描述技术人员能够理解，本发明所述的碳源燃料指的是燃烧过程能产生二氧化碳气体的原料，例如天然气或煤气。
此外，本发明还提供一种钛白粉无机包膜后水洗用碱性水的制备方法，包括以下步骤：
(1)原水经充分过滤除去机械悬浮杂质，得到预处理原水；
(2)预处理原水经过阴离子交换树脂充分交换吸附，直到出水pH不再变化后得到碱性水；
其中，上述碱性水的制备方法中不包括对预处理原水进行阳离子交换的步骤。
采用该方法制备出的碱性水即可按照上文的方法用于无机包膜结束料的水洗，上文已清楚说明，在此不再重复。
本发明的有益效果是：1)提出直接使用碱性水对无机包膜结束料进行水洗，然后再使用碳源燃料对滤饼进行直接接触烘干，无需再使用传统的脱盐水进行水洗，简化了无机包膜结束料水洗工序用水的生产工艺；2)无需使用盐酸对离子交换树脂进行再生处理，无需设置阳离子交换设备，降低了钛白粉的生产成本。
具体实施方式
实施例一：
按照如下步骤进行钛白粉产品的生产：
1、取自来水作为原水经多介质过滤和活性炭过滤充分去除机械悬浮杂质，得到预处理原水；
2、预处理原水经过阴离子交换树脂充分交换吸附，直到出水pH不再变化后得到碱性水，检测碱性水的钙、镁、电导率及pH，检测结果见表1；
3、在钛白粉无机包膜结束后，采用上述碱性水对浆料进行水洗至产生的洗液的电导率接近碱性水的电导率，并记录(见表1)，然后过滤得到滤饼；
4、利用天然气燃烧热与滤饼直接接触对滤饼进行烘干，得到基料；
5、添加有机处理剂后对基料进行气流粉碎，得到钛白粉产品；检测钛白粉产品的亮度、蓝光白度、水溶物含量和pH，检测结果见表1。
实施例二：
按照如下步骤进行钛白粉产品的生产：
1、从都江堰引水作为原水经多介质过滤和活性炭过滤充分去除机械悬浮杂质，得到预处理原水；
2、预处理原水经过阴离子交换树脂充分交换吸附，直到出水pH不再变化后得到碱性水，检测碱性水的钙、镁、电导率及pH，检测结果见表1；
3、在钛白粉无机包膜结束后，采用上述碱性水对浆料进行水洗至产生的洗液的电导率接近碱性水的电导率，并记录(见表1)，然后过滤得到滤饼；
4、利用煤气燃烧热与滤饼直接接触对滤饼进行烘干，得到基料；
5、添加有机处理剂后对基料进行气流粉碎，得到钛白粉产品；检测钛白粉产品的亮度、蓝光白度、水溶物含量和pH，检测结果见表1。
对比例一：
按照如下步骤进行钛白粉产品的生产：
1、取自来水作为原水经多介质过滤和活性炭过滤充分去除机械悬浮杂质，得到预处理原水；
2、预处理原水经过阳离子交换树脂充分交换吸附，直到出水pH不再变化后得到一次处理水；
3、一次处理水经过阴离子交换树脂充分交换吸附，直到出水电导率为10μs，得到脱盐水，检测脱盐水的钙、镁及pH，检测结果见表1；
4、在钛白粉无机包膜结束后，采用上述脱盐水对浆料进行水洗至产生的洗液的电导率为15μs，然后过滤得到滤饼；
5、利用电加热方式对滤饼进行间接烘干，得到基料；
6、添加有机处理剂后对基料进行气流粉碎，得到钛白粉产品；检测钛白粉产品的亮度、蓝光白度、水溶物含量和pH，检测结果见表1。
对比例二：
按照如下步骤进行钛白粉产品的生产：
1、取自来水作为原水经多介质过滤和活性炭过滤充分去除机械悬浮杂质，得到预处理原水；
2、在钛白粉无机包膜结束后，采用上述预处理原水对浆料进行水洗至产生的洗液的电导率接近预处理原水的电导率，并记录(见表1)，然后过滤得到滤饼；
3、利用天然气燃烧热与滤饼直接接触对滤饼进行烘干，得到基料；
4、添加有机处理剂后对基料进行气流粉碎，得到钛白粉产品；检测钛白粉产品的亮度、蓝光白度、水溶物含量和pH，检测结果见表1。
表1
Claims (3)
1.钛白粉无机包膜后水洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、在钛白粉无机包膜结束后，采用碱性水对无机包膜结束料进行水洗，得到水洗结束料；
B、固液分离水洗结束料得到滤饼；
C、利用碳源燃料燃烧产生的碳源热与滤饼直接接触烘干滤饼，得到基料；
其中，步骤A中所述的碱性水的制备方法包括以下步骤：
(1)原水经充分过滤除去机械悬浮杂质，得到预处理原水；
(2)预处理原水经过阴离子交换树脂充分交换吸附，直到出水pH不再变化后得到碱性水；
其中，上述碱性水的制备方法中不包括对预处理原水进行阳离子交换的步骤。
2.根据权利要求1所述的钛白粉无机包膜后水洗方法，其特征在于：步骤A的水洗终点为：水洗至产生的洗水的电导率与所述碱性水的电导率之差不大于20μs。
3.根据权利要求1或2所述的钛白粉无机包膜后水洗方法，其特征在于：所述碳源燃料为天然气或煤气。
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