制备非颜料二氧化钛粉末的方法技术

本发明专利技术是关于一种制备非颜料二氧化钛粒状聚集体的自由流动粉的方法，这一方法包括，提供絮凝颜料二氧化钛的经过干燥的预成型料，以及将预成型料破碎成粒状聚集体的粉末，它具有预定的颗粒度并且堆积密度增大了。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

Process for preparing non pigment titanium dioxide powder

The invention relates to a method for the free flow of a powder for preparing nonpigmentary titanium dioxide granular aggregates, this method includes pre molding material drying provides titania pigment and flocculation, the prepreg broken into granular aggregates of powder, it has a predetermined particle size and bulk density increased.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备适用于生产玻璃和陶瓷制品的自由流动粉的方法，更具体一些说，本专利技术涉及一种制备自由流动的二氧化钛粉末的方法，这种粉末由颗粒度大于颜料二氧化钛的粒状聚集体组成，它可以十分容易地分散于玻璃和陶瓷熔体中。非颜料二氧化钛被用于生产具有广泛用途的各种玻璃和陶瓷制品，例如，它可以用于制造在生产玻化搪瓷和釉料型涂层时使用的玻璃熔块，此外还用于制造在导弹天线罩和微波发射机中使用的玻璃陶瓷。在上述前一种应用中，它起到了遮光剂的作用并提高了涂层的耐酸性;在上述后一种应用中，它起到成核剂的作用，促进玻璃的主晶相成核和生长。使用二氧化钛还可以影响各种玻璃和陶瓷组合物的其它性能，这些性能包括热膨胀、化学耐久性、折射率等等。一般认为，目前在玻璃和陶瓷工业中使用的市售非颜料二氧化钛是采用人们所熟知的硫酸盐法生产的。这种看法是基于下面的事实，即通过在硫酸盐法中使用的结晶或煅烧工艺步骤或者是这二种工艺步骤的操作，可以十分便利地制造出非颜料二氧化钛。这一看法得到美国专利NO.3434853(1969年3月25日颁布)的支持。根据这个专利，非颜料二氧化钛可以用下述方法来制备在800℃-1000℃的温度下煅烧钛的水合物，形成集结的二氧化钛颗粒的不规则球体，然后将这些球再细分成小粒，其中所述钛的水合物是在低温下使低钛浓度的硫酸钛溶液水解而制成的。据说，这些小粒在掺入到熔融的玻璃配合料组合物中时是自由流动的并能迅速熔化、彻底分散。与此相反，颜料二氧化钛是采用另一种用来生产二氧化钛的重要工业方法-氯化物法来生产的，它通常不适合在玻璃和陶瓷制造中使用。一般地说，颜料二氧化钛很细小，其堆积密度非常低，因此往往浮到玻璃熔体的表面上，结果，由于在玻璃制造时用的容器中产生的热空气对流，很容易将其从容器中带出去而损失掉。颗粒细小的颜料二氧化钛还常常在熔融的玻璃配合料中形成烧结块，这些烧结块不能适当地熔化而沉积到容器的底部，在玻璃熔体中形成烧结物。本专利技术涉及一种制备自由流动粉的方法，所述自由流动粉由非颜料二氧化钛粒状聚集体组成，用于制造玻璃和陶瓷。本专利技术的方法包括一系列工艺步骤。其中，第一步骤包括，提供絮凝状颜料二氧化钛的固体预成型料，所述预成形料的自由水分含量为预成型料总重量的约25%至约50%;在这一方法的第二步骤中，将上述固体预成型料在高温下干燥，使其自由水份含量降低到大约5%(重量)以下;最后，将经过干燥的预成型料磨碎，使其颗粒尺寸减小，得到非颜料二氧化钛粒状聚集体的自由流动粉。这种自由流动粉的特征是，其堆积密度在约0.5-约3.5g./cc.范围内。它由非颜料二氧化钛粒状聚集体组成，这些粒状聚集体中大部分的颗粒度在大约150微米(最下限颗粒度)至1700微米(最上限颗粒度)的范围内。在本专利技术的一个实施方案中，可以使该自由流动粉的颗粒尺寸增大，颗粒度的上限仍为1700微米左右，不过，由于颗粒尺寸小于约150微米的那些粒状聚集体的附聚作用，使得粒状聚集体的粒子大小分布变窄。现已出人意料地发现了一种方法，可以十分便利和经济地将颜料二氧化钛转变成非颜料二氧化钛粒状聚集体的自由流动粉。概括地说，本专利技术包括提供颜料二氧化钛的紧实固体预成型料;对该预成型料进行干燥，降低其自由水分含量;然后，将经过干燥的预成型料磨碎，得到非颜料二氧化钛粒状聚集体的自由流动粉。本专利技术特别适合用于由所谓“氯化物法”生产的颜料二氧化钛的转变。简单地说，氯化物法包括，使含钛的矿石氯化，生成四氯化钛，然后在蒸汽相中将四氯化钛氧化，得到热的、固-气反应混合物。通常，这种热、固-气反应混合物包括粒状的颜料二氧化钛，它悬浮于末反应的四氯化钛、氯、氧和氢的气体混合物中。这种热的固-气反应流还可以含有惰性的耐火材料，例如石英砂，其颗粒度大于要生产的颜料二氧化钛的粒子尺寸。通常，将这惰性耐火材料加到进行气相氧化反应的反应容器中，是为了防止粒状颜料二氧化钛沉积在反应容器的内表面上或者使这种沉积减少到最低程度。热的固-气反应混合物离开反应器后，使之迅速冷却以防止粒状颜料二氧化钛产物进一步生长，然后，将这一反应产物分离成它的固体粒子和气体组成部分。通常，进行这种分离最常用的装置是旋风分离器和袋滤器，不过也可以使用其它各种装置。为了提高氯化物法的经济性，通常将末反应的四氯化钛和氯化物回收，在该工艺过程中循环使用。随后，在适当的容器中将分离和回收的粒状颜料二氧化钛及可用于氧化步骤的任何惰性耐火材料分散于水中，形成固体颜料二氧化钛含量为约25%-约70%(重量)特别是约30%-约50%(重量)的淤浆。一般地说，淤浆的pH值低于大约4、高于大约8时，颜料二氧化钛在淤浆中的分散比较好。为了保持这一良好的分散并防止在氯化物法中后续使用的研磨和颗粒分级工艺步骤中分散的颜料二氧化钛絮凝，通常的作法是向淤浆中加入稳定量的适当的无机酸或无机碱。所谓稳定量包括任何能使淤浆的pH值保持在低于大约4或高于大约8的量。适用的无机酸的有代表性的例子是盐酸和硫酸，适用的无机碱包括任何人们所熟知的氨及碱金属、碱土金属的氢氧化物、碳酸氢盐和碳酸盐。这些碱类物质的有代表性的例子包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾等。为了进一步增加上述淤浆的稳定性，通常还向淤浆中额外添加分散剂。这些附加的分散剂可以包括用于这一目的的各种伯胺、仲胺和叔胺以及各种水溶性磷酸盐，特别是钠、钾、锂和氨的磷酸盐。可以用来改善淤浆的分散特性的特别有效的附加分散剂是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和四磷酸钠。如果淤浆中含有颜料二氧化钛和惰性耐火材料(例如石英砂)的混合物，则还要对淤浆进行分级，将淤浆中所含粒度较大的惰性耐火材料与粒度较小的颜料二氧化钛分离开。在将惰性耐火材料从淤浆中分离出去后，对淤浆进行研磨并进一步分级。然后使含有分散的颜料二氧化钛的淤浆絮凝，具体作法是，添加前面所述的酸或碱，将淤浆的pH值调整到大约4至大约8的范围内，或者是添加絮凝剂。适用的絮凝剂包括无机试剂如硫酸镁以及有机试剂如聚丙烯酰胺。最后，絮凝的淤浆经过洗涤除去不需要的副产物和盐，再脱水得到絮凝颜料二氧化钛的滤饼。淤浆的脱水可十分便利地采用已知的方法来完成，例如使用常规的旋转式真空转鼓或盘滤机或者使用板式、叶式和盘式压滤器进行过滤。所得到的絮凝颜料二氧化钛的滤饼，以滤饼重量计算，含有约25%-约50%(重量)的自由水分以及约50%-约75%(重量)的絮凝颜料二氧化钛。滤饼中自由水分的确切含量取决于所用过滤装置的类型。在常规的氯化物法中，还要对上述滤饼进行干燥及流体动力研磨，才能得到颗粒度在约0.01-约0.5微米范围内(最理想的是在约0.2-约0.4微米范围内)的成品颜料二氧化钛。这种颜料二氧化钛特别适合用于制备各种涂料配方。但是，如前所述，这种颜料二氧化钛由于其颗粒尺寸极小并且堆积密度很低因此不适合用来制造玻璃和陶瓷制品。现已发现，如果按照本专利技术的方法对上述氯化物法中所制备的滤饼进行处理，就可以制造出适用于制造玻璃和陶瓷的非颜料二氧化钛产品。根据本专利技术，先将上述滤饼转变成密实的预成型料，具体作法是，将滤饼破碎成形状不规则的块或将滤饼挤压成预定的形状，例如片、棒等形状。用何种方法将滤饼转变成这些密实的预成型料以及所制备的密实预成型料的具体形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备非颜料二氧化钛粒状聚集体的自由流动粉的方法，该方法包括：提供絮凝颜料二氧化钛颗粒的密实的预成型料；对所述密实的预成型料进行干燥，降低其自由水分含量；对经过干燥的密实的预成型料进行粉碎以使该密实的预成型料的尺寸减少，从而得 到上述非颜料二氧化钛粒状聚集体的自由流动粉、该自由流动粉的体积密度在大约０．５ｇ／ｃｃ至大约３．５ｇ／ｃｃ的范围内，构成所述自由流动粉的非颜粒粒状聚集体中大部分的尺寸是在从约１５０微米的最下限颗粒尺寸到约１７００微米的最上限颗粒尺寸的范围内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：菲力普迈尔斯斯托里，约翰罗勃特布兰德，
申请(专利权)人：科尔麦克基化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]