鈦白粉

　鈦液的水解是二氧化鈦組分從液相(鈦液)從頭轉變為固相(偏鈦酸)的進程，從而與母液中的可溶性雜質別離以提取純二氧化鈦。 水解工序是硫酸法出產中及其重要的工序之一。水解作用的優劣不但影響工業出產的經濟性，而且對究竟產品的質量有極大的聯系，水解時構成的過錯往往在后工序是不能搶救的。

工業上對水解有如下要求：第一，水解率要高，即液相中的二氧化鈦組分轉變為固相的百分率要高，在不影響 制品質量和功用的條件下水解率越高越經濟;第二，水解產品有必要是具有必定巨細而均勻的粒子， 組成要恒定，一起易于過濾與洗刷;第三，工藝條件要成熟易于操控;水解產品的質量要安穩，設備要簡略，能適應工業出產的需求。

A、水解工藝基本原理
   
   a. 鹽類的水解

由弱酸或弱堿生成的鹽，溶于水時，會產生水解反響，而使溶液呈堿性或酸性。例如弱酸鹽醋酸鈉，水解后生成弱小電離的 HAC 分子而釋出 OH-離子，使溶液呈堿性。

弱堿鹽氯化銨，水解后則生成弱小電離的 NH OH 分子而釋出 H+離子，使溶液呈酸性。

反響進行到各有關濃度之比等于其水解常數值，反響便抵達平衡。 假如水解的生成物是難溶物質或氣體，就損壞了反響平衡，使反響持續進行，乃至可抵達徹底水解的程度。例如：混合氯化鋁溶液和碳酸鈉溶液時，溶液中便產生恰當于碳酸鋁徹底水解的反響?！?/p>

影響鹽類水解度的要素，有溶液的溫度、所含鹽的濃度和溶液的 pH 值。因為水解反響是吸熱反 應，所以行進反響溫度促進平衡向水解方向移動，添加水解的程度。下降溶液中所含鹽的濃度有利 于鹽的電離，也能使水解程度行進。但對水解率影響大的是 pH 值，因為在鹽類抵達水解平衡之后， 參與 H+或 OH-便能損壞平衡使反響向順或逆向移動。如對弱酸強堿的鹽，若行進溶液的酸度能遏止鹽 的水解使水解平衡向逆方向移動。所以關于鐵(Fe3+,Fe2+)，鋁(Al3+)，錳(Mn2+)，銅(Cu2+),鎳(Ni2+), 釩(VO2+),鉛(Pb2+)等金屬的硫酸鹽或鹽酸鹽，它們在酸度較高的溶液中一般不會水解，生成相應 的氫氧化物堆積。

在硫酸法鈦白出產進程中，因為鈦液的酸度很高，所以在熱水解進程中它所含的雜質金屬離子 受到酸度的克制而不會水解。

b. 鈦液的水解反響

鈦液的水解與一般鹽類的水解有所不同，它沒有一個固定的 pH 值，只要在加熱或許稀釋的條件 下它即能水解而分出氫氧化鈦的水合物堆積。乃至在酸度極高(如含 H2SO4 400～500g/l)時，經 長時期的煮沸也會分出堆積。因而在水解前的各工序中，鈦液的溫度應操控在 70℃以下，一起也應 防止過分稀釋以免產生早期水解的風險。

在常溫下用水稀釋鈦液時，分出的是膠體氫氧化鈦堆積。這種水合物即使在常溫下也很易溶于 有機酸、稀的無機酸、堿以及鈦鹽溶液中，這樣的溶液具有明顯的膠體特征。這種水合物的組成接 近于二氧化鈦二水合物 TiO2·2H2O 或許 Ti(OH)4。

當水合物陳化時，例如經過加熱則失掉膠體特征和易于膠溶的才干，也喪失了易溶于有機酸、弱 酸、堿和鈦鹽溶液的才干。此刻，其組成也產生改動，接近于一水合物——TiO2·H2O 或許 TiO(OH)2。

因為鈦的氫氧化物具有兩性的特征，且偏酸性，故可把它們看成是鈦酸，Ti(OH)4 便是正鈦酸或

α鈦酸 H4TiO4;TiO(OH)2 便是偏鈦酸或β鈦酸 H2TiO3。經 x 射線剖析標明，正鈦酸是無定型化合物， 而偏鈦酸具有不太明顯的晶體結構，它與銳鈦型二氧化鈦的晶體結構徹底相同。據此能夠以為鈦酸 實質上是高渙散和活性狀況的二氧化鈦，它牢固地吸附著必定數量的水。

假如將鈦液加熱使其保持歡娛也會產生水解反響，生成白色偏鈦酸堆積。這是硫酸法鈦白出產， 在工業上制取偏鈦酸的僅有方法。

水解生成的偏鈦酸具有無定型結構或許不明顯的銳鈦型微晶體結構，其直徑為 3～10 微米，它們按必定的方向(20～30)配位成為膠粒。膠粒在硫酸鹽離子的作用下加速凝聚，構成凝集體(偏鈦酸) 而沉分出來。它選擇著二氧化鈦粒子的巨細。凝集體的巨細為 0.4～2.0 微米(基本上為 0.55～0.75 微米)，它的比表面積約為 60～70m2/克。因為比表面積很大，所以能夠吸附恰當數量的水和硫酸根離子。每克分子偏鈦酸約吸附 0.1 克分子 SO4 ，所以 H2TiO3 的組成近乎是 10 H2TiO3SO3。也有些報導　以為凝集體的巨細僅 0.6～0.7 微米，這些顆粒是由大約 1000 個 60～75 毫微米的小微粒膠凝而成， 每個微粒約含有 20 個 20A°的微晶體，這是加到溶液中去的晶種。

水解進程中，不只產生粒子凝聚成為偏鈦酸堆積而分出，而且從前分出的堆積會從頭溶解，然 后又以組成改動了的固相形狀分出。偏鈦酸的詳細結構比較復雜，而且因水解條件的不同而各有所 異。咱們能夠 TiO2·xSO3·yH2O 來標明，式中 x 和 y 都是不固定的。因而工業上的水解產品的正確 名稱應是水合二氧化鈦而不是偏鈦酸，但為簡潔通俗，今后仍稱偏鈦酸。

水解在三氧化鈦出產中極為重要，水解的條件選擇著微晶體、膠粒和粒子的巨細，歸根到底也 便是選擇著究竟產品的質量。

以上便是一般所說的鈦液的熱水解進程。此反響是在較高的酸度下進行的，而且跟著反響的進 行，偏鈦酸的分出，使結合著的酸游離出來，添加了游離酸的濃度。因為其他金屬鹽類只能在很低 的酸度下才干產生水解而殘留在母液中(俗稱廢酸)，因而分出的偏鈦酸應是“純凈”的。但是，在 實踐出產時，偏鈦酸總會含有雜質，這是因為它具有很大的比表面積而吸附雜質，而且它是膠粒的 凝集體，在凝析聚沉時會夾著雜質一起沉析。

B、鈦液熱水解進程的過程

根據研討結果標明，水解進程大致能夠分為以下三個階段。

a. 第一階段----晶核的構成

水解的第一步，是從徹底弄清的溶液平分出第一批極為細微的結晶中心，稱為晶核。不同的水 解條件，得到的是不同數量和具有不同組成的晶核。晶核的數量與組成選擇了水解堆積物的組成， 也選擇了究竟制品的性質。因而水解是二氧化鈦出產中最首要的一環，而構成結晶中心是水解進程 中最重要的一環。

在實踐出產中，生成晶核有二種方法，一種是在本來溶液中培養晶核，即所謂自生晶種;另一 種是別的制作晶核，然后把它引人弄清的溶液中去，即所謂外加晶種。

b. 第二階段----晶核的成長與堆積的構成

當晶核構成后，假如使水解作用持續進行，則根據結晶原理，在晶核表面便產生鈦的固析。這就促進晶核逐步累積長大，當抵達恰當巨細時便成為堆積而沉分出來。

c. 第三階段----熟化

堆積物的組成以及溶液組成，跟著水解作用的發展而改動當堆積物開始分出后，水解作用仍以 較大的速度在進行，晶體持續成長。在這階段里，溶液的成分跟著堆積而不斷改動。TiO2 的含量逐 漸下降，而游離酸濃度不斷行進。這個改動直接影響了堆積物的組成，能使堆積的粒子部分溶解， 然后又從頭分出新組成的堆積，也可能是固體堆積物的直接轉化。這個進程不斷持續直到水解徹底， 溶液中只剩下極少數的鈦及較濃的硫酸，此刻堆積物的組成才究竟固定下來。

鈦液中三價鈦離子的水解 pH 值接近于3，而且不具有膠體特征，所以在熱水解進程中它不產生 水解反響，不產生堆積。在熱水解完畢后仍留在母液中。但因為攪拌及歡娛的影響，會有部分被空 氣氧化而成為硫酸氧鈦。

2Ti2(SO4)3+O2+2H2O=4TiOSO4+2H2SO4

水解后母液中應堅持 Ti+3 含量在 0.5 克/升左右。

C、水解的方法和操作

在工業出產上有三種水解方法：外加晶種加壓法水解;外加晶種常壓法水解;自生晶種稀釋法 水解。這里首要介紹第三種方法的水解操作。

自生晶種加壓法水解的操作進程如下：首先在水解鍋里注入必定量的沸水然后在攪拌下預熱至 90-98℃含二氧化鈦 250 克/升左右的濃鈦液于 16-18 分鐘內參與水解罐中，操控鈦液與沸水的體積 比為 4:1。用直接蒸汽加熱到歡娛進行水解。開始時鈦液因為稀釋生成堆積，但在持續注入濃鈦液 時因為酸度行從而從頭溶解，構成具有必定性質的晶核，這個進程大約在一分鐘之內就能完畢，加 完鈦液后，在必定的時刻內將鈦液升溫至歡娛，使之水解。當溶液抵達必定的比色標準后，即標明 水解的誘導期完畢，此刻水解反響活絡進行，為得到出色的偏鈦酸粒度，這時停一段時刻攪拌 和蒸汽加熱。在停攪攪拌蒸汽的進程中，水解反響活絡進行，溶液由蘭灰色變為黃褐色，然后再開 啟攪攪拌蒸汽加熱，使溶液升溫至歡娛，歡娛必定的時刻今后，再緩慢的參與必定量的稀釋水調度 總鈦濃度為 160-170 克/升持續水解，加完稀釋水還應堅持漿料歡娛直到水解徹底。在水解的進程中 一向要堅持漿料歡娛。在水解進程中攪拌速度操控在大約 10 轉/分?？偹鈺r刻為 5.5hr 左右。

自生晶種稀釋法水解流程簡略，不需另設制作晶種的設備，但在晶種制備進程中操控比較困難， 晶種的好壞直接影響水解產品的好壞，究竟選擇制品的粒度及白度等重要方針，故水解操作時有必要 精密，各方針有必要嚴格操控。