第10卷第1期 2010年2月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
硫酸溶液中钛水解物晶型的控制宋昊，梁斌，吕莉，吴潘，李春
(四川大学化工学院，四川成都610065)
Vol.10 No.1 Feb.2010
摘要：对硫酸溶液中低钛浓度下钛水解产物晶型与水解条件的关系进行了研究.结果表明，通过调节硫酸钛溶液的加入速度和硫酸浓度，可控制水解物晶型。在100C的2.5%(e)硫酸溶液中，当硫酸钛溶液加入速度不高于2mL/h，主要生成金红石型TiO2：而当加入速度增至8mL/h或硫酸浓度增至不低于10%(c)时，则主要形成锐钛矿型TiOz.水解速度较快的均相成核阶段较易生成锐钛型TiO2，面在晶核长大阶段，缓慢水解有助于形成酸性溶液中热力学上更稳定的金红石型TiO2
关键词：二氧化钛：晶型；硫酸钛；水解
中图分类号：TQ031.5 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)01-0091-06
中，配成TiO浓度为200g/L的硫酸钛溶液和一定浓度
硫酸钛溶液水解过程是硫酸法钛白生产中十分重要的环节，它决定了最终产品的质量和总钛收率许多研究者(1-9对硫酸钛溶液水解过程进行了大量研究，主要集中在高钛浓度(含TiO2200g/L)下优化水解工艺参数、控制水解产物粒度及其分布和杂质含量等方面，得到的水解产品均为锐钛型TiO2，而对硫酸溶液中水解产物晶型与水解条件的关系报道很少：尽管在其他体系中采用控制溶液初始物料浓度[10,1]、pH值[12-14]、添加杂质阴离子[15,16]等方法可获得不同晶型的TiO2，但一般认为，在硫酸体系中钛水解只能得到锐钛型TiO,产物(17), 因而硫酸法钛白工艺中制备金红石型TiOz必须先水解得到锐钛型TiO2，然后再进行高温热处理转型.如果能在硫酸体系中直接水解得到金红石型TiO2，必将大大降低热处理工序的能耗并简化流程，这对于颜料工业具有革命性的意义，同时也具有重要的科学价值，本课题组前期的研究(18发现，可以通过硫酸浸出机械活化钛铁矿过程中耦合的水解反应得到金红石型TiO2.这启示我们，硫酸溶液中钛可直接水解得到金红石型TiO2：本工作对硫酸溶液中低钛浓度下钛的水解进行了实验研究，着重考察了硫酸钛溶液的加料速度和硫酸浓度等对水
解产物晶型的影响，并初步探讨了影响机理。 2
实验 2.1实验原料
硫酸钛为化学纯(≥96%)，浓硫酸为分析纯
先取一定量硫酸钛固体和浓硫酸分别落于蒸馏水收稿日期：2009-1012，修回日期：2009-1123
基金项目：教有部博土点基金资助项目(编号：20070610125)
的硫酸溶液备用。 2.2实验方法
硫酸钛溶液水解反应在带有机械搅拌、温度计和冷凝装置的500mL三颈玻璃烧瓶中进行.首先加入一定浓度的硫酸溶液300mL，预热至100℃后，开启BT50-1J 型微量蠕动泵(保定兰格恒流泵有限公司)，将一定量 TiO2浓度为200L的硫酸钛溶液以一定流速加入三颈瓶中，钛液加入时开始计时
水解过程中定时取样，样品经过滤后测定滤液中钛含量，水解反应完成后，对所得浆料固液分离，固体产品于100℃下干燥2h，然后进行表征
2.3分析及表征 2.3.1钛含量测定
溶液中TiO含量采用硫酸高铁铵容量滴定法(GB/T6730.23)测定.溶液中T*先用金属铝还原为3 价，然后用硫酸高铁铵氧化滴定至终点，记录硫酸高铁
铵消耗体积，计算溶液中钛含量 2.3.2物相表征
采用DX-1000型X射线衍射仪(丹东方圆仪器有限公司)对样品物相进行表征，Cu靶(^=0.154056nm)，测试范围26=20~80，扫描步长0.06，扫描速度1%min，管电压40kV，管电流25mA.不同晶型TiOz的相对含.量根据XRD衍射数据采用Rietveld全谱拟合方法[19-2] 在Maud程序上计算得到
用谢乐公式d=Ka/βcos9确定产品的平均晶粒尺寸 d，式中，K为常数(一般取0.9)，β为衍射峰半峰宽减去仪器因素引起的衍射峰宽化
作者篇介：宋吴(1985-)，男，重庆市车节县人，硕士研究生，有色金属冶金专业；李春，通讯联系人，E-mail:lichunlailai@sobu.com
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