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钛白粉加入磷酸作用
发布时间:2013-7-10  阅读次数:3931  字体大小: 【】 【】【
钛白粉可分为锐钛型钛白粉金红石型钛白粉,它们都是工业上的重要增白剂。在锐钛型钛白粉的使用过程中需要加入磷酸,但是很多人都不知道加入磷酸会起到什么样的作用,下面我们就来了解一下锐钛型钛白粉加入磷酸会起到什么样的作用。

  1.为什么要加入磷酸?

  在生产电焊条级钛白粉时,由于钛白粉含磷高,对焊缝有冷脆性,因而要求钛白粉的含磷量不能大于0.05%,这样,在生产中不仅不能加人磷酸,而且还要严格控制,特别在矿源上不允许有偏高的含磷量。但是在生产锐钛型钛白粉颜料时,不仅没有严格的含磷要求,而且还要加入磷酸或其盐,使之提高钛白粉的白度和耐候性。不过钛矿含磷过高也不好,因为酸解后磷以磷酸或磷酸二氢盐的形式而存在,很容易与钛结合成对应的难溶钛盐随着残渣被除去,而造成钛回收率降低。

  基于在生产锐钛型钛白粉时,偏钛酸经水洗或漂白后,pH值仍在2-3之间,硫酸亚铁仍未达到其水解的pH值6.5,仍以二价铁离子存在。有些厂家没有漂白工序,一部分二价铁在水洗时受到水中的溶解氧氧化而变成三价铁,三价铁在水洗至pH二1.5时,即水解生成氢氧化铁沉淀,夹杂在偏钛酸中。这些二价铁和氢氧化铁杂质,如果不加处理,直接送去煅烧,则在煅烧条件下,会生成红棕色的氧化铁,这就大大地影响到钛白粉的白度。因此,在煅烧前必须进行盐处理,在盐处理中加入适量的磷酸或其盐,使磷酸与氢氧化铁反应生成淡黄色的稳定的磷酸铁;使磷酸与二价铁反应生成白色或灰白色的亚铁的磷酸一元或二元盐,这些二价铁的磷酸盐,在锻烧的条件下,也被氧化成淡黄色的磷酸铁。由于淡黄色的磷酸铁远比红棕色的氧化铁淡得多,这样,对钦白粉的白度影响就小得多,以达到提高钛粉白度的目的。

  2.过多或过少加入磷酸有何弊处

  在盐处理时,加人适量的磷酸或其盐,可以提高钛白粉的白度和耐候性,并且使颗粒松软、容易粉碎,在生产锐钛型钛白粉时能促进其向锐钛晶型转化和防止金红石晶型生成。但是若入的磷酸过多,则其入窑偏钛酸的酸度增大,脱硫困难,使达到最大消色力的煅烧温度移向较高温度处,提高了煅烧温度,使物料在较高温度下煅烧,有时还会产生烧结现象,不仅浪费燃料,而且会使煅烧物粒子坚硬,难于粉碎,钛白粉的白度和消色力降低,吸油量升高。

  若加人磷酸过少,相对地增大碳酸钾的用量,使酸度降低,有利于物料在较低温度下脱硫,使煅烧物颗粒松软,色泽洁白和消色力提高及吸油量降低。甚至由于碳酸钾相对增大,即使在较高温度下煅烧,也不失去其优良的颜料性能,因为较高温度煅烧时,二氧化钛的颗粒致密,有利于提高产品的耐候性和降低吸油量。但是磷酸用量过少,不足以将全部铁转化为淡黄色的磷酸铁,而未转化的铁最终仍以红棕色的氧化铁出现,达不到提高钛白粉白度的目的。

  3.应该怎样加磷酸才能达到要求

  根据计算,水洗偏钦酸含铁在l00ppm的话,其真正与铁作用所需的磷酸并不多,若加入总钛0.1%的磷酸,则其与铁作用所需的磷酸只占加入总磷酸量的15.1%,即使铁在150ppm,则其与铁作用的磷酸也只是占加人总磷酸量的22.7%,由此可见,所加人的磷酸已绰绰有余。

  但是事实并非如此,检测盐处理后偏钛酸的滤液中,根本就没有磷酸根离子。说明磷酸已全部生成难溶的磷酸盐了。

  为什么加入的比计算量剩余那么多的磷酸,而最终在滤液中没有磷酸呢?原因是偏钛酸中含有较多的能与磷酸根离子生成难溶磷酸盐的金属离子,这些金属离子都需要与磷酸作用,生成难溶的磷酸盐而消耗了磷酸,因此在盐处理后的滤液中便测不到磷酸根离子。

  另外,从盐处理后的滤液中,还发现含有不少的二价铁离子,说明偏钛酸中还有可溶铁,这样的铁带入到回转窑去煅烧,最终会生成红棕色的氧化铁而影响钛白粉的白度。

  按计算量所加磷酸全部与铁作用后,应该仍有较多的磷酸剩余,但是最后不仅滤液中没有磷酸剩余,甚至连铁也没有作用完。究其原因:①是由于偏钛酸中含有能与磷酸根生成难溶磷酸的金属离子过多,这些金属离子浓度与磷酸根离子浓度积,比二价铁离子浓度与磷酸根离子浓度积小得多。这些金属离子先与磷酸根离子作用,生成难溶的磷酸盐而消耗了全部或大部分磷酸,使整个体系已经没有或者很少有磷酸根与二价铁作用了,以至在滤液中仍有较多的二价铁;②偏钛酸中的铁为二价铁,二价铁在pH2-3的酸度下,难以生成难溶的亚铁磷酸盐沉淀,而需要在pH6的酸度下,才能全部生成亚铁磷酸盐沉淀。根据上述分析,要使偏钛酸的滤液没有铁离子而稍有微量磷酸根离子,就必须采取下列措施。

  3.1除去重金属离子

  先除去与酸酸根离子容易生成难溶磷酸盐的重金属离子,从而减少盐处理时磷酸根的消耗。

  一般重金属离子与磷酸根离子生成磷酸盐的离子浓度积都很小,虽然在酸解后浸取时,已加入铁屑将三价铁还原为二价铁,有些重金属离子己被铁还原而除去,但是仍有一些重金属未被还原,这些未被还原的重金属中,虽然有些重金属离子与磷酸根离子生成的难溶磷酸盐是白色的,对影响钛白粉白度无碍,但是有些难溶的磷酸盐却是带色的,会影响到钛白粉的白度。另外,这些重金属离子与氢氧根离子生成重金属氢氧化物的离子浓度积也很小,在偏钛酸水洗的酸度较大时,就能生成难溶的重金属氢氧化物沉淀夹杂在偏钛酸中,最终通过煅烧烧生成重金属氧化物,其中有些氧化物也是带色的,影响钛白粉的白度。再有,重金属杂质的混入,不仅由于重金属元素本身的显色作用而使钛白粉带色,最终影响钛白粉的白度,更重要的是重金属离子的引入,使二氧化钛晶格扭曲或晶格变形,失去对称性而发生色彩反应,使钛白粉带色而不够纯白。因此必须从根本上将重金属除去。除去重金属的方法,是在酸解浸取得到的钛液中,加入某种无机物少量,让其与重金属离子作用生成重金属化合物沉淀,随着残渣被除去。由于容易与磷酸根生成难溶磷酸盐的重金属,浸取时已被除去,因此,盐在处理时消耗的磷酸或磷酸盐就会减少

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