一种以普通TiO2为原料通过干法表面处理加工成化纤钛白的方法技术

本发明专利技术公开了一种以普通ＴｉＯ↓［２］为原料通过干法表面处理加工成化纤钛白的方法。本发明专利技术以ＴｉＯ↓［２］为原料，先通过超细粉碎、分级等处理加工获得超细钛白粉，然后藉助压缩空气载带将超细钛白粉和表面活性剂分别分散成气－固物流和气雾物流，然后切向导入管式旋流器中，进行高速旋流运动，完成高效混合碰撞、粘附以及分级等多个过程，从而获得二个级别的钛白粉粘附体，最后再分别通过气－固分离、陈化处理获得优质的粒径＜１μｍ化纤钛白产品和粒径≥１μｍ至≤２μｍ的化纤钛白产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化纤钛白的生产领域，具体涉及一种以TiO2为原料通过表面处理加工成化纤钛白的方法。
技术介绍
二氧化钛是一种无机化合物，其分子式为TiO2。经过表面处理后的二氧化钛具有良好的遮盖力、折射率及其在亲水介质中较强的分散性，因而在涤纶、湿法腈纶和粘胶纤维等合成纤维和人造纤维的生产过程中，常被作为消光剂而得到广泛的应用，这种经过表面处理的二氧化钛亦称为化纤钛白。许多专利文献公开了具有不同性能的化纤钛白及其制备方法，如1、美国专利US 350588A和德国专利DE 1060378A公开了一种以水溶性的二价锰、钴或铈的磷酸盐或醋酸盐对钛白进行改性，从而降低二氧化钛的光敏性，提高聚酰胺纤维的拉伸率和撕裂强度；2、世界专利WO8301780A将铝化合物和硅化合物与碗酸锰同时沉淀在钛白颗粒的表面，强化了锰包膜的稳固程序，提高了锰包膜后粉体的白度和耐候性；3、日本专利JP 7883525A、前苏联专利SU 1114616A和美国专利US 4183768A公开了一种在煅烧得到的锐钛钛白表面进行铝、硅、磷和钛等的包膜处理，可以用作合成纤维颜料的化纤钛白。但上述专利所公开的化纤钛白，属于一类用无机化合物进行表面处理的化纤钛白，它们主要用作聚酰胺纤维(尼龙)的消光剂，一般其水分散性＜85％，因而不能用于要求具有高水分散性(＞95.5％)的涤纶等化纤生产过程，限制了这种化纤钛白的应用范围。《涂料工业》1994年第4期P22-24与1995年第6期P11-13报导了化纤钛白的小试工作以及CN1271746公开了一种化纤钛白的表面处理技术及其生产方法，但它们都是属于湿法表面处理技术，采用常规的打浆、研磨、分散、表面处理等湿法加工工艺，都存在着操作成本高、要求控制的工艺参数多(使产品质量难以保证)以及生产过程中难以避免废水排放等缺点，故至今未见有工业化生产报导。据我们调查所知，长期来我国所有的使用化纤钛白原料生产化纤产品的加工厂，其所用的化纤钛白原料几乎全部依赖进口，而且适用于涤纶、腈纶、丙纶等化纤产品加工用的化纤钛白的生产方法至今未见有国外的公开资料报导，可见上述的化纤钛自在国际上目前还处于商业秘密的生产之中。为了打破这种阻碍生产力发展和社会进步的国际垄断，产业部门希望有关的工程技术人员，研发一种与中国产业链相衔接的、无污染的优质高效的化纤钛白生产方法，以满足化纤产品加工工业的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以普通TiO2为原料通过干法表面处理加工成化纤钛白的方法，它完全克服了湿法表面处理技术的缺点，能满足工业化生产要求，得到一类优质的适用于涤纶、腈纶、丙纶等一类化纤加工用的化纤钛白产品。本专利技术的构思是这样的众所周知国产的钛白原料中存着较多粗颗粒(如大于3～5μm)杂质，所以严重地影响了它的分散性，限制了它的广泛应用，所以在本专利技术当中，当采用国产的钛白为原料时，首先必须将该原料进行超细加工、分级处理，除去粗颗粒(粒径大于3～5μm)杂质，分级处理得≤2μm的超细钛白粉体，对其中粒径大于2μm，而小于3μm的颗粒则返回超细加工装置中继续粉碎，直至粒径≤2μm为止。然后将上述超细钛白粉体和表面活性剂分别藉助净化的压缩空气的载带，分散形成气-固物流和气雾物流，并高速地切向导入管式旋流器中。在管式旋流器中，由压缩空气载带的超细钛白粉体颗粒与藉助压缩空气载带雾化的表面活性剂雾粒在管式旋流器的混合区(下面简称混合区)一边进行高速旋流运动，一边进行高效混合、碰撞、粘附，形成一股超细钛白粉粘附体的物流并继续沿管式旋流管的轴向推进，进入管式旋流器的分级区(下面简称分级区)；在分级区中，高速旋流运动物流中的超细钛白粉粘附体，在旋流离心力场的作用下，按照粒径的大小，沿径向自动梯度排列，小于1μm颗粒被推向中心导管的外壁处，而大于1μm的颗粒则被甩向于管式旋流器的外壳管内壁处，最后由不同的出口排出，至少可分成二种级别的超细钛白粉粘附体物流。将上述排出的超细钛白粉粘附体物流，在带压下分别导入气-固分离器，最后经气-固分离后收集的超细钛白粉粘附体再分别移置到陈化器中进行长时间的陈化处理，使粘附在超细钛白粉颗粒上的表面活性剂雾粒，在界面涨力的作用下，自动地均布于超细钛白粉体颗粒的表面，经陈化处理后的超细钛白粉体，即为本专利技术的化纤钛白产品，至少可得到二种级别的化纤钛白产品。本专利技术亦是这样实现的本专利技术至少包括三个步骤1、预处理加工将粒径为325目(相当于粒径为43μm)的国产普通的TiO2原料，通过超细粉碎加工和分级处理，分级后至少可得三种物流，其一为达标的粒径小于等于2μm的颗粒流，即超细钛白粉进入下一步操作；其二为粒径大于3至5μm的粗颗粒杂质流回收后另作它用；其三为粒径大于2μm至小于3μm的颗粒流则返回粉碎机中继续粉碎直至达标为止。所说的超细粉碎可选用气流粉碎机、附有分级装置的气流粉碎机、以及机械粉碎机中的一种。宜优选附有分级装置的气体粉碎机，它不仅可以一次完成粉碎和分级二个过程，而且使上述所说的三种物流各得其所，即将达标的等于小于2μm的颗粒流送入下一步处理的贮仓中；将大于3～5μm的颗粒流送入回收仓中回收后另作它用；将大于2μm、小于3μm的颗粒流自动返回气流粉碎机的料仓中循环粉碎。2、干法的旋流混合与分级处理将上述粒径小于等于2μm的超细钛白粉和表面活性剂分别藉助净化的压缩空气载带从管式旋流器的上端(同一个截面上)切向进入管式旋流器中，作高速旋流运动，并沿轴向通过管式旋流器的混合区(以下简称混合区)；在混合区中超细钛白粉的气固物流和表面活性剂的气-雾物流，其旋流运动受到设置于混合区的螺旋式导带(板)干扰，进行强烈的混合、碰撞、粘附，形成一股钛白粉粘附体的物流，同时沿轴向推进，进入管式旋流器的分级区(以下简称分级区)；在分级区中，上述的钛白粉粘附体，继续以气-固态物流的形式作高速旋流运动，在旋流离心力场的作用下，不同粒径的钛白粉粘附体沿径向梯度排列，小于1μm的颗粒被挤向中心导管的外壁处，当物流轴向运动至管式旋流器下端时，中心导管外壁处的小于1μm的钛白粉粘附体物流被进一步挤向轴心，并返身向上进入管式旋流器的中心导管中，由管式旋流器的上端出口排出；而靠近管式旋流器外壳管内壁处粒径大于1μm的钛白粉粘附体物流继续沿旋流器外壳管内壁轴向推进，进入锥管内汇集后，由旋流器下端出口排出(如果需要，下出口处，可设置二个同心的导管，则又可分级得到二个产品)。排出的物流分别带压导入下游的气-固分离装置中。所说的管式旋流器是一种主要由两根同心的管子构成，即由外壳管和中心导管构成，其长度为外壳管径的30～50倍；两管子的上端通过法兰同心定位密封固接，中心导管的顶端设有管式旋流器的上端出口(简称上出口)，通过管导将出口的物流导入气固分离器中。外壳管的上端外侧在同一截面上切向分别至少设有二个物流入口，分别使超细钛白粉的气-固物流和表面活性剂的气-雾物流沿切向进入管式旋流器中。中心导管较外壳管短3～5d(其中d指外壳管的直径，下同)，外壳管的下端部配合固接有长度至少3～5d的锥管，锥管的下端设有管式旋流器下端出口(简称下出口)，它同样通过导管将出口物流导入另一个气固分离装置中。在管式旋流器的上半部，即离物流切向入口15～25d范围内(轴向长度)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以ＴｉＯ↓［２］为原料通过干法表面处理加工成化纤钛白的方法，其特征在于该法包括如下三个步骤：（１）预处理加工将粒径为３２５目的普通ＴｉＯ２原料，通过超细粉碎加工和分级处理，除去粒径大于３μｍ的粗颗粒杂质，获得粒径≤２μｍ 的超细钛白粉作为下一步加工的原料；对于粒径大于２μｍ，小于等于３μｍ的颗粒，则返回粉碎机中继续进行超细加工，直至粒径小于２μｍ止；（２）干法的旋流混合与分级处理将步骤１所得的超细钛白粉和表面活性剂分别藉助０．４～１．０Ｍｐａ 压缩空气载带分散成气－固物流和气雾物流，然后沿切线方向导入管式旋流器中，作高速旋流运动；在管式旋流器的混合区中，上述两股物流进行高效的混合、碰撞、粘附，形成一股钛白粉粘附体颗粒物流，并沿旋流器轴向推进进入管式旋流器分级区；在分级区中，继续随物流作高速旋流运动的钛白粉粘附体颗粒，在旋流力场的作用下，按照粘附体颗粒的大小，沿径向自动梯度排列，较大粒径的钛白粉粘附体颗粒，即指粒径等于、大于１μｍ至２μｍ的钛白粉粘附体，被甩向旋流器外壳管内壁处，而较小粒径的钛白粉粘附体颗粒，即指粒径＜１μｍ的钛白粉粘附体，则被挤至旋流器中心导管的外壁处，直至整个物流沿轴向推进至中心导管的下端后，此时较小粒径的钛白粉粘附体流被进一步挤向轴心，同时该物流返身向上进入中心导管中，沿中心导管向上推进，由管式旋流器上出口（ｂ↓［１］）排出，被带压导入气固分离装置（７ａ）中；含有较大粒径钛白粉粘附体的流继续沿旋流器外壳管（１）内壁轴向推进，进入锥管（３）中汇集后由旋流器下出口（ｂ↓［２］）排出，并带压导入气－固分离装置（７ｂ）中；（３）气－固分离与陈化处理上述粒径＜ １μｍ的钛白粉粘附体和粒径等于大于１μｍ至２μｍ的钛白粉粘附体分别在气固分离装置中气固分离后，被移入陈化器（８ａ）、（８ｂ）中，进行静置陈化处理２４～４８小时，获得优质的粒径＜１μｍ一级化纤钛白和粒径≥１μｍ至２μｍ的二级化纤钛白产品。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛晓陵，季建平，王洪斌，蔡相涌，金海明，王象勤，钱洪，
申请(专利权)人：上海华力索菲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]