造纸专用二氧化钛制备方法技术

本发明专利技术提供了一种造纸专用二氧化钛制备方法，对工业钛白粉依次进行粉碎、筛分、除铁处理，对处理后的白粉进行SiO2无机包覆，再进行有机表面处理，制得造纸专用二氧化钛。本发明专利技术中首先对钛白粉进行除铁处理，避免了因铁元素含量过高而导致纸张发黄，白度降低的问题。再依次进行包覆SiO2涂层和有机改性，有效提高了二氧化硅的分散性，改性后的二氧化钛对纤维本身强度影响不大，但是增强了纤维之间的结合力，从而增加了纸张的强度，并且有效提高了其在纸浆中的留着率。

Preparation of special titanium dioxide for paper making

The invention provides a titanium dioxide preparation method for paper-making. The industrial titanium white powder is crushed, sieved and removed for iron treatment in order to make SiO2 inorganic coating on the treated white powder and then organic surface treatment, so as to prepare the special titanium dioxide for making paper. In the present invention, the titanium white powder is first treated with iron removal, which avoids the problem of the paper yellow and the whiteness reduced because of the high iron content. And then followed by coating SiO2 coating and organic modification can improve the dispersion of silica modified titanium dioxide after has little effect on the fiber strength, but to enhance the adhesion between the fibers, thereby increasing the strength of the paper, and effectively improve the pulp retention rate.

【技术实现步骤摘要】
造纸专用二氧化钛制备方法
本专利技术属于造纸领域，具体的，涉及一种造纸专用二氧化钛的制备方法。
技术介绍
目前，常规的造纸生产领域以文化用纸为例，是以大量的植物纤维纸浆为主作为纸张骨架，通过填加约10％～25％不等的碳酸钙或滑石粉等传统矿物填料和少量的化学助剂完成造纸。填料的应用不仅可以显著降低原料成本、改善纸品的性能和档次，还可以改善纸料滤水性能，降低能耗。然而，当前国内常规的造纸填料(如:轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉等)存在以下技术问题:1.填料本身密度较纤维密度相差较大,造成填料利用率低，纸张灰分较低。2.由于填料本身分散性差，导致滑石浆料的固含量变化较大,流变性能恶化现象可能会较严重,以此会使能耗增加,生产成本提高，同时纸张平滑度较低，印刷光泽度低，影响纸张质量。3.现有技术中，造纸填料储存在填料高位箱中，在纸浆即将上网抄造前利用冲浆泵快速加入纸浆中在进行混合，同时也在纸机流浆箱中与纤维进行二次快速混合运动，采取上述输送方式使填料不与纸浆沉降分层。虽然该方法解决了传统填料密度大沉降速度快的缺点，但是填料与纤维混合时间过短，不利于填料在纤维中的充分填充，并且随着填填量的增加，在高加填料下往往会带来纸张强度性能和填料留着率的下降，同时还会造成纸面“掉粉”的现象,纸张储存稳定性差等问题。钛白粉，其主要成分为二氧化钛，是目前性能最佳，应用最广的一种白色工业原料，广泛应用于涂料，造纸，塑料生产等行业。经过表面改性的二氧化钛具有良好的分散性、白度、不透明度、留着率。目前，钛白粉的改性分为湿法和干法两种：湿法即将钛白粉分散成悬浮液，然后对其表面进行无机包膜和有机包膜；干法即直接对粉体状的二氧化钛进行包膜。其中，中国专利CN103725045A公开了一种金红石型造纸专用钛白粉的生产方法，(1)将砂磨料浆计量导入包膜罐，稀释到270～340gTi02/L，通入蒸汽升温到为55～60℃；(2)加入硅酸钠溶液，然后均化0.5～0.8小时；(3)加入稀硫酸使料浆pH降低到6.0～6.5,熟化0.5～0.8小时；(4)加入硫酸铝溶液，均化0.5～0.8小时；(5)用稀碱液调节pH到6.8～7.2，熟化；(6)清洗、干燥，粉碎，加入有机活剂，即得成品。本专利技术采用湿法对钛白粉经重硅轻铝表面处理，有效的提高了其在纸浆中的分散性，制备的抄纸在纤维上的驻留率提高，但是该方法制备的填料依然存在纸张强度性能低，平滑度欠佳等问题，并且该制备过程经过多次条PH值，工艺复杂，不易工业化生产和应用。中国专利CN105199434A公开了一种造纸专用型铁白粉的表面处理方法，采用金红石型铁白粉制成溶浆，用分散剂进行分散，加入适量的三价可溶性铈盐调节到酸性环境，维持pH值在4～6范围，并流添加铝酸钠溶液、磷酸或磷酸氢二钠的一种或混合以及余量的铈盐溶液，熟化后形成第一层磷酸饰和磷酸铝的混合包覆膜；调节并维持pH值处于7～9.5范围，再加入铝酸钠溶液和硫酸或盐酸，熟化后形成第二层勃姆石氧化铝的包覆膜，洗涤，干燥，得成品。采用湿法在同一体系中多次调解PH值依次包覆多层无机膜层。总之，湿法的体工艺流程一般为：制浆－分散－添加包覆浆料－调节PH－熟化－干燥－粉碎－包装。如果多次包覆不仅工艺复杂，增大了生产的操作量，不利于提高生产效率，而且湿法处理过程中存在有较多的能源及物料的浪费，尤其在浆料中进行多层包覆时，多次调解PH值，多层包覆相互影响，包覆效果差。现有技术采用干法包膜时，有机改性剂与TiO2颗粒结合力较差，容易脱离，且改性工艺复杂、条件苛刻。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提供一种造纸专用二氧化钛制备方法，具体为以工业钛白粉为原料，通过干法处理制备造纸专用二氧化钛，以解决现有技术中采用干法对二氧化钛表面处理时，包覆剂与工业钛白粉的结合力差，容易脱落，以及在造纸的生产过程中，因二氧化钛中铁元素含量较高、分散性能较差，所导致的纸张制品白度、机械性能较差，影响产品效果等问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种造纸专用二氧化钛的制备方法，所述的制备方法包括：将工业钛白粉依次进行粉碎、筛分、除铁处理，对处理后的白粉进行SiO2无机包覆，在进行有机表面处理，制得造纸专用二氧化钛。具体的，所述的制备方法包括：(1)将工业钛白粉置于粉碎-筛分装置中进行多级粉碎、筛分处理；(2)将步骤(1)中得到的二氧化钛投入除铁装置，进行除铁处理；(3)将除铁后的二氧化钛加入流化床中，通入流化床气体，调节气流流量2.0-3.0m3/h，使二氧化钛处于悬浮状态，控制温度于220-250℃下，喷入正硅酸丁酯，形成SiO2包覆的初级改性二氧化钛；(4)初级改性完成后，流化床降温，在60-80℃下，向流化床中喷入丙烯酸丁酯和紫外助剂，开启紫外光照射，反应0.5-1h，即得改性二氧化钛；(5)在改性二氧化钛处于悬浮状态下，向流化床中添加增白剂，悬浮分散处理20-30min；(6)经步骤(5)处理后的二氧化钛在引风机的作用下，经旋风分离器收集产品至物料收集仓，过细的粉体通过布袋除尘器收集返回至物料收集仓，即得造纸专用二氧化钛。进一步，步骤(2)中除铁处理后二氧化钛中的铁元素含量≤30ppm。进一步，步骤(3)中，加入正硅酸丁酯的量，以Si02计，其中TiO2与SiO2的重量比为10:2-4。进一步，步骤(4)中，以100重量份的二氧化钛为基准，添加10-20重量份的丙烯酸丁酯。进一步，步骤(4)中，所述的紫外助剂为甲基乙烯基酮、苯甲酸二甲氨基乙酯、二苯甲酮、N’N-二甲基乙醇胺、N’N-二乙基乙醇胺任一种。具体的，本专利技术还提供了一种制备造纸专用二氧化钛的生产装置，所述的生产装置包括：粉碎-筛分装置，用于对工业钛白粉进行研磨和筛分；除铁装置，与粉碎-筛分装置连接；流化床系统，包括流化床进料口和流化床出料口，所述流化床进料口与除铁装置的出料管连接，所述流化床出料口与旋风分离器连接；旋风分离器，分别与流化床出料口、物料收集仓、布袋除尘器连接；以及引风机。进一步，所述流化床系统依次包括空压机、加热器、流化床反应器、物料储罐、液相储罐、其中所述的物料储罐、液相储罐分别通过进料管和进液管与流化床反应器相连，用于输送固体物料和液体物料；所述的空压机通过第三气路管道与加热器相连，所述的加热器通过第二气路管道与流化床反应器底部连接，所述的流化床系统还包括中央处理器。进一步，所述流化床反应器内部具有空腔结构，在流化床反应器的腔体下部设置有流化床板303，在流化床反应器的侧壁上位于流化床板上方设置有流化床进料口和流化床出料，在流化床反应器的腔体内部设置有至少一个紫外灯。具体的，流化床系统的控制过程包括以下步骤：A、开启流化床系统，由流化床进料口添加经过除磁装置处理后的二氧化钛，打开第二气体控制阀通入流化床气体，使物料处于悬浮状态，同时中央控制器打开空气加热器，对流化床气体进行加热；B、通过温度检测器检测流化床反应器内部的温度，当达到220-250℃时，中央控制器开启流化床进液阀，处于液相储罐的正硅酸丁酯溶液，经汽化处理之后，通过雾化喷嘴向流化床反应器301内部喷洒，对物料进行SiO2包覆处理，即得初级改性二氧化钛；C、初级改性完成后，中央控制器关闭空气加热器，当流化床反应器内部温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸专用二氧化钛的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括：将工业钛白粉依次进行粉碎、筛分、除铁处理，对处理后的钛白粉在流化床中进行SiO2无机包覆，再进行有机表面改性，制得造纸专用二氧化钛。

【技术特征摘要】
1.一种造纸专用二氧化钛的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括：将工业钛白粉依次进行粉碎、筛分、除铁处理，对处理后的钛白粉在流化床中进行SiO2无机包覆，再进行有机表面改性，制得造纸专用二氧化钛。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括：(1)将工业钛白粉置于粉碎-筛分装置中进行多级粉碎、筛分处理；(2)将步骤(1)中得到的二氧化钛投入除铁装置，进行除铁处理；(3)将除铁后的二氧化钛加入流化床中，通入流化床气体，调节气流流量2.0-3.0m3/h，使二氧化钛处于悬浮状态，控制温度于220-250℃下，喷入正硅酸丁酯，形成SiO2包覆的初级改性二氧化钛；(4)初级改性完成后，流化床降温，在60-80℃下，向流化床中喷入丙烯酸丁酯和紫外助剂，开启紫外光照射，反应0.5-1h，即得改性二氧化钛；(5)在改性二氧化钛处于悬浮状态下，向流化床中添加增白剂，悬浮分散处理20-30min；(6)经步骤(5)处理后的二氧化钛在引风机的作用下，经旋风分离器收集产品至物料收集仓，过细的粉体通过布袋除尘器收集返回至物料收集仓，即得造纸专用二氧化钛。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中除铁处理后二氧化钛中的铁元素含量≤30ppm。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，加入正硅酸丁酯的量，以Si02计，其中TiO2与SiO2的重量比为10:2-4。5.根据权利要求2-4中任一种所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，以100重量份的二氧化钛为基准，添加5-10重量份的丙烯酸丁酯。6.根据权利要求2-5中任一种所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的紫外助剂为甲基乙烯基酮、苯甲酸二甲氨基乙酯、二苯甲酮、N’N-二甲基乙醇胺、N’N-二乙基乙醇胺任一种。7.一种如权利要求1-6任一项所述制备方法制备造纸专用二氧化钛的生产装置，其特征在于：所述的生产装置包括：粉碎-筛分装置(1)，用于对工业钛白粉进行研磨和筛分；除铁装置(2)，与粉碎-筛分装置(1)连接；流化床系统(3)，包括流化床进料口(302)和流化床出料口(304)，所述流化床进料口(302)与除铁装置(2)的出料管连接，所述流化床出料口(304)与旋风分离器(4)连接；旋风分离器(4)，分别与流化床出料口(304)、物料收集仓(5)、布袋除尘器(6)连接；以及引风机(7)。8.根据权利要求7所述的生产装置，其特征在于：所述流化床系统(3)依次包括空压机(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐英杰，徐英豪，
申请(专利权)人：西藏亚吐克工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：西藏,54