一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法技术

本发明专利技术属于材料技术领域，公开了一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法，制备系统包括：温度检测模块、定时模块、操作模块、中央控制模块、称取原料模块、碾磨模块、煅烧模块、粉碎模块、包膜模块。本发明专利技术的制备得到的复合型钛白粉，简化了生产工艺，节约了生产成本，而且这种复合型钛白粉粒度分布均匀，性能优越；本发明专利技术通过包膜模块以原硅酸为硅源，以低碱度偏铝酸钠，或者以低碱度偏铝酸钠和硫酸铝为包铝原料，对二氧化钛进行致密硅铝包覆，为二氧化钛表面包覆提供了一种新途径；本发明专利技术方法操作简单，生产工艺劳动强度低，成本低，值得推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法
本专利技术属于材料
，尤其涉及一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：金红石是就是较纯的二氧化钛，一般含二氧化钛在95％以上，是提炼钛的重要矿物原料，但在地壳中储量较少。它具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能，被广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工、海水淡化等方面。金红石本身是高档电焊条必须的原料之一，也是生产金红石型钛白粉的最佳原料。金红石中的二氧化钛广泛应用于光触媒材料中，添加镧系稀土元素、纳米氧化锌吸波材料、硅藻土、硅碳链纳米聚合物等纯天然矿物质，经科学配制和特殊加工工艺制作而成，其内部孔隙的孔径在0.27－0.98纳米之间，呈晶体排列，带弱电性，同时具有较好的光氧化活性；而甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯等有机物分子直径都在0.4－0.62纳米之间，且都是极性分子。通过rutile晶体结构独特的捕捉吸附功效，将甲醛、苯、TVOC等有毒气体牢牢锁住并分解，能有效净化室内空气，且不会造成二次污染。同时净化过程中产生负氧离子有效浓度达到2000ions左右。然而，现有钛白粉生产工艺复杂，性能差；同时，现有钛白粉包膜包覆效果差，不均匀。随着科技的快速发展和工业需求的不断提高，各种软硬件设计的的复杂度也日益增加，对于可靠性和安全性的要求也不断提高。系统的可靠性，安全性和正确性已经受到了科学界和工业界的广泛关注。形式化验证和测试是解决该问题的主要方法。形式化验证方法始于20世纪60年代末的Floyd、Hoare和Manna等在程序规范和验证方面的研究。形式化验证方法分为两大类：基于定理证明和基于模型。20世纪80年代初提出的模型检测(ModelChecking)属于基于模型的形式化验证方法，思想相对简单和自动化程度高，可以广泛用于硬件电路系统和网络协议系统的验证。模型检测就是先把系统建模为有限状态转移系统，并用时态逻辑描述特验证的规范，在有限状态转移系统上进行穷尽搜索，确定规范是否被满足，若没有满足，给出反例指出为什么没有满足。模型检测面临状态爆炸问题，所谓状态爆炸问题即系统状态数随着状态规模的增加呈指数级增加。所以该领域的研究人员使用各种方法缩减搜索的状态空间，基于反例引导的抽象模型检测是常用的技术。基于反例路径的抽象细化(Counterexample-GuidedAbstractionRefinement，CEGAR)技术的过程如下：给定一个模型和性质，首先通过抽象的方法生成一个抽象模型。抽象模型包含的行为可能会多于原始模型，但是，抽象模型的结构和描述都比原始模型简单，所以可以缓解状态空间爆炸问题。然后调用模型检测器，检测公式是否在抽象模型中有效。如果有效，则程序终止；否则，会给出反例路径，然后进行重构(reconstruction)过程，即在原始模型中，如果成功找到一条路径对应于反例路径，则程序结束；否则，反例路径为虚假反例路径，下一个迭代过程开始，重新生成抽象模型，进行验证。重复此过程，直到返回有效或者无效，或者状态空间爆炸造成程序停止。动态符号执行技术是一种符号执行与具体执行相结合的测试手段。符号执行是指在不执行程序的前提下，用符号值表示程序变量的值，然后模拟程序执行来进行相关分析。首先，对待分析代码构建控制流图(ControlFlowGraph，CFG)，它是编译器内部用有向图表示一个程序过程的抽象数据结构。在CFG上从入口节点开始模拟执行，在遇到分支节点时，使用约束求解器判定哪条分支可行，并根据预先设计的路径调度策略实现对该过程所有路径的遍历分析，最后输出每条可执行路径的分析结果。动态符号执行是以具体数值作为输入，同时启动代码模拟执行器，并从当前路径的分支语句的谓词中搜集所有符号约束。然后根据策略反转约束中的一个分支，构造一条新的可行的路径约束，并用约束求解器求解出一个可行的新的具体输入，接着符号执行引擎对新输入值进行新一轮的分析。通过使用这种输入迭代产生新输入的方法，理论上所有可行的路径都可以被计算并分析一遍。动态符号执行技术的主要瓶颈是路径爆炸问题，即随着程序中分支数的增多，路径呈指数级增加。插值是缓解路径爆炸问题的有效方法，主要是一种搜索剪枝的思想，通过利用不可行路径给行节点标记插值，插值是指一定不会到达被标记为错误行的条件约束。对于分支节点，若该节点的每个分支都被探索过，那么在该节点标记的插值为全插值，否则为半插值。在动态符号执行中，若从开始节点到当前节点的路径约束满足当前节点的全插值，则该路径可被归并，即不被探索，从而有效缓解了路径爆炸问题。钛白粉生产工艺中，粘附性极强的物质，很难分散，很难有效的和热风接触，并且极易在干燥机内粘附，导致干燥机堵塞，在干燥机内部粘附的处理物不定期的剥落会造成处理物处理后的含水率不均一，产生极大误差，干燥后的处理物排出量不一定等问题。综上所述，现有技术存在的问题是：现有钛白粉生产工艺复杂，性能差；同时，现有钛白粉包膜包覆效果差，不均匀。智能化程度低。现有控制技术中，对于大规模系统，抽象模型在进行验证时细化次数过多，且模型检测的瓶颈是状态爆炸问题，因此提出一种行之有效并加快抽象模型验证的方法刻不容缓。对于大规模系统，抽象模型在进行验证时细化次数过多，且模型检测的瓶颈是状态爆炸。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法。本专利技术是这样实现的，一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备系统包括：温度检测模块，与中央控制模块连接，用于通过温度传感器检测燃烧室内温度；定时模块，与中央控制模块连接，用于通过时间表进行煅烧定时时间；操作模块，与中央控制模块连接，用于通过操作按键进行控制制备设备；中央控制模块，与温度检测模块、定时模块、操作模块、称取原料模块、碾磨模块、煅烧模块、粉碎模块、包膜模块连接，用于调度各个模块正常工作；称取原料模块，与中央控制模块连接，用于按质量百分比称取煅烧高岭土1.5％～2％，份硅烷偶联剂1％～3％，铁矿粉35％～60％，硫酸15％～20％，增白剂3％～5％，硅酸钠5％～6％，铵盐7％～8％，三氧化钨6％～8％；碾磨模块，与中央控制模块连接，用于将各组分原料进行碾磨混合，得到混合原料；煅烧模块，与中央控制模块连接，用于将混合原料放入燃烧室进行煅烧，得到煅烧产物；粉碎模块，与中央控制模块连接，用于将煅烧产物利用粉碎机进行冷却粉碎，最后得到复合型钛白粉；包膜模块，与中央控制模块连接，用于对复合型钛白粉进行包膜处理。制备设备包括：由圆筒和圆筒内部长轴方向上架设的能够自由回转的搅拌结构构成，所述圆筒和搅拌结构由投入侧机框，排出侧机框和支持滚轴支撑；所述的圆筒通过投入侧的支持滚轴附近的圆筒外周上设置的链轮和在基础部分上设置的拥有链轮的驱动电机的出力，通过链条带动，圆筒两侧的开口部分，由投入侧盖和排出侧盖进行密封；所述的搅拌结构的回转轴拥有回转固定部，垂直支撑的支撑部，每隔120°进行设置。在支撑部上有像天线一样设置的搅拌部件，回转轴由轴承的支撑能够自由回转；所述的投入侧机框上设置有投入装置，投入装置由料斗和螺旋输送机构成；在所述的圆筒的内侧，每隔90°的圆周上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法，其特征在于，所述表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法包括以下步骤：步骤一，通过温度检测模块检测燃烧室内温度；通过定时模块设定煅烧时间；通过操作模块进行控制制备设备；步骤二，中央控制模块调度称取原料模块按质量百分比称取煅烧高岭土1.5％～2％，份硅烷偶联剂1％～3％，铁矿粉35％～60％，硫酸15％～20％，增白剂3％～5％，硅酸钠5％～6％，铵盐7％～8％，三氧化钨6％～8％；步骤三，通过碾磨模将各组分原料进行碾磨混合，得到混合原料；通过煅烧模块将混合原料放入燃烧室进行煅烧，得到煅烧产物；步骤四，通过粉碎模块将煅烧产物利用粉碎机进行冷却粉碎，最后得到复合型钛白粉；步骤五，通过包膜模块对复合型钛白粉进行包膜处理。

【技术特征摘要】
1.一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法，其特征在于，所述表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法包括以下步骤：步骤一，通过温度检测模块检测燃烧室内温度；通过定时模块设定煅烧时间；通过操作模块进行控制制备设备；步骤二，中央控制模块调度称取原料模块按质量百分比称取煅烧高岭土1.5％～2％，份硅烷偶联剂1％～3％，铁矿粉35％～60％，硫酸15％～20％，增白剂3％～5％，硅酸钠5％～6％，铵盐7％～8％，三氧化钨6％～8％；步骤三，通过碾磨模将各组分原料进行碾磨混合，得到混合原料；通过煅烧模块将混合原料放入燃烧室进行煅烧，得到煅烧产物；步骤四，通过粉碎模块将煅烧产物利用粉碎机进行冷却粉碎，最后得到复合型钛白粉；步骤五，通过包膜模块对复合型钛白粉进行包膜处理。2.如权利要求1所述的表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法，其特征在于，所述包膜模块包膜方法如下：首先，将复合型钛白初品打浆，控制打浆浓度以TiO2计为150～350g/L，加入无机碱控制浆料pH值至10.0～11.0，得料浆a；然后，将浆料a加热至60～90℃，加入原硅酸和无机碱，控制浆料pH值至9.0～11.0，熟化2～3h，得料浆b；最后，调节浆料b温度至50～90℃，加入无机酸和偏铝酸钠，或者加入无机酸、偏铝酸钠、硫酸铝和无机碱，控制终点浆料pH值至5.0～10.0，熟化2～3h，包膜完成。3.如权利要求2所述的表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法，其特征在于，所述偏铝酸钠和硫酸铝的总加入量以Al2O3计为钛白初品中TiO2重量的2～5％。4.如权利要求2所述的表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法，其特征在于，所述无机酸为硫酸、盐酸中的至少一种；优选质量浓度为6～10％的盐酸。5.如权利要求2所述的表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法，其特征在于，所述无机碱为氨水、氢氧化钠中的至少一种；优选质量浓度为15～20％的氢氧化钠溶液。6.如权利要求1所述的表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法，其特征在于，中央控制模块的信号控制方法包括：步骤一，根据待验证的程序，生成控制流图CFG，给CFG中的结点添加3个属性:R插值，S插值和E插值，R插值是结点可达的约束条件，判断一个状态的可达性；S插值和E插值对路径进行规约，加快程序的验证；给CFG的边添加属性W；一条边的W值表示以该边指向的结点为根结点的子图中，还没有被遍历的分支的个数；步骤二，根据生成的CFG，生成抽象可达图ARG，如果沿着一条路径生成一个新状态s，如果s对应的R插值被满足，说明状态s可达，继续沿着状态s遍历该路径；否则，状态s不可达，则该路径终止，遍历其他路径；对于一个可达的状态s，如果状态s对应的E插值被该路径对应的路径公式蕴含，说明沿着该状态存在一条到达目标状态的路径，程序不安全；如果状态s对应的S插值被蕴含，说明以状态为起点的所有路径都是安全的，不需要沿着状态s探索程序；如果状态s是可达的，且E插值和S插值都不被蕴含，则继续沿着状态s遍历该路径；步骤三，在生成ARG的过程中，发现一条反例路径，到达目标状态，则需要进一步判断反例路径是否虚假；不是虚假反例，则说明程序是不安全的；否则，根据虚假反例，细化模型，分别计算并更新对应状态的R插值，S插值和E插值，执行重新生成ARG，直到找到一条真反例路径或不存在反例路径；所述步骤一生成待验证程序的CFG，并且初始化结点和边的属性，包括以下步骤：(1)找到CFG中的目标结点，从目标结点开始反向遍历CFG，遍历的结点和边都保留，没有遍历到的结点和边都删除；(2)得到裁剪后的CFG，初始化属性的值，对各个结点的三种插值进行初始化，初次遍历CFG，生成ARG的过程中，每一个结点的R插值的初始值都为{true}；对于S插值，定义了为一个二元组:(F,Is)，其中，F的值域为{full,half}，Is的值是一个由谓词组成的合取式；对于一个结点l，如果l没有后继结点或者l的所有后继结点的S插值都是full,记为f，表示l的所有后继结点都被遍历过，则l的S插值也是full，否则，l的S插值为half，记为h，具体的形式如下：l是终结点，S插值的初始值为(full,true)，表示如果到达终结点，路径一定是安全的；l是目标结点，S插值的初始值为(full,false)，表示如果到达目标结点，路径一定是反例路径；对于其他结点，S插值的初始值为(half,true)，具体的形式如下:l是目标结点，E插值的初始值为true，表示路径一定是真反例；l是终结点，E插值的初始值为false，表示路径一定不可能到达目标结点；对于其他结点，E插值的初始值为false，初始认为都不能到达目标结点；对于每一条迁移的W属性，初始值为⊥，表示还没开始遍历，其中，W的值域为{N+,⊥}，N+是正整数集合；所述步骤二中，利用W属性决定分支边的遍历顺序，同时，利用S插值和E插值，加快验证的效率，具体的步骤包括：(1)得到一个可达状态s'，根据CFG的迁移关系，产生后继状态；如果存在多个可能的后继，根据边的W值，决定遍历顺序；边的W值的优先级为：(>0)>⊥>0；如果边的W值相同，则随机选择；对于一个后继状态s，根据R插值，如果状态s不可达，则当前路径终止，遍历其他路径；如果当前状态s可达，首先判断s的E插值是否为false；如果是false，说明s[0]的后继结点还没被遍历过，跳转到(2)；如果不是false,首先采用SSA原则，每一个变量至多被赋值一次，得到从初始状态s0到达s的路径公式，记为Pf(s0,…,s)；用求解器判断Pf(s0,…,s)是否蕴含s的E插值；如果蕴含，则说明程序存在一条真反例，程序不安全，验证结束；否则跳转到(2)；(2)判断s的S插值是否为full插值；如果不是full插值，则跳转到(3)；如果是full插值，得到从初始状态s0到达s的路径公式，记为Pf(s0,…,s)，然后用求解器判断Pf(s0,…,s)是否蕴含s的S插值；如果蕴含，则说明以状态s为起点的所有路径都是安全的，不需要探索，当前路径终止，遍历其他路径；(3)判断s是否目标状态，如果是目标状态，则发现一条反例路径，执行步骤三；如果不是，进一步判断s是否被其他状态覆盖；如果s被覆盖，则不需要探索当前路径，遍历其他路径；如果s不被覆盖，则继续探索当前路径；(4)如果存在没有被遍历的可达状态，则跳转到(1)；否则，验证结束...

【专利技术属性】
技术研发人员：段海婷，侯清麟，饶居华，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43