硫酸法钛白粉的生产--晶种的制备（二）

    八、金红石型晶种（四氯化钛法）的制备
    四氯化钛晶种的制法是将TiCl₄浓度为823g/L,有效酸浓度为569g/L的四氯化钛浓溶液溶于水中，配成475g/L的四氯化钛溶液。另将氢氧化钠配成67g/L的碱液。先将计算好的碱液放人搪瓷晶种锅中，在搅拌下加人计算好的新配成的四氯化钛溶液，进行局部中和，保留一部分过剩的盐酸供酸溶时使用。中和过程保持温度在20℃以下，中和终点控制HCl/Ti0₂的酸度系数在0.7-0.8之间，Ti0₂浓度在40-45g/L之间，然后在前15min内升温至50℃，在后15min内再升温到80℃，进行酸溶熟化，F控制在0. 25-0.45之间。接着急冷至室温备用（亦有再用碱液将这种溶胶凝聚，并用离子交换水洗去氯离子后，将它分散在离子交换水中成为分散体使用）。其有关反应式如下：

    四氯化钛溶于水时，会放出大量的热，一定要将四氯化钛缓慢地溶于水。配制的过程放出大量的氯化氢气体，可经水吸收后排放。中和时必须将四氯化钛溶液加人到碱液中去，只有这样才能得到100％的金红石型晶种，若将碱液加人到四氯化钛溶液中，则制得的是混晶型晶种，若采用并流中和，则制得的是无定形晶种。由于四氯化钛晶种的活性高，所以是金红石型水解晶种中最重要、应用最广泛的一种。过去在国外有较多的厂家使用，但是四氯化钛的贮存、运输、稀释都很麻烦，一旦泄漏，会有大量氯化氢气体溢出污染环境，因而我国很少采用。
    九、金红石型煅烧晶种的制备
    现代金红石型钛白粉生产中，水解时不必加人金红石型晶种，而是改用加入普通锐钛型晶种，到漂白或盐处理时才加人锻烧晶种。锻烧晶种的制法是将漂白水洗合格的偏钛酸（浆液浓度以Ti0₂计为250g/L左右）和浓度≥４２％的氢氧化钠溶液，按NaOH：H₂Ti0₃ = 2. 3：1的比例，在搅拌下依次计量加人不锈钢制成的反应锅中，夹套加热至沸腾，并在沸腾下煮4h,使偏钛酸溶解转化为正钛酸钠。在煮沸过程中，浆液一度变得十分黏稠，因此搅拌轴的强度和电动机的功率都要适当加大。碱溶结束后，用夹套冷却水冷却至60℃，放人水洗罐，洗掉游离碱和硫酸钠，使之提高晶种活性。在水洗过程中，有部分正钛酸钠会水解生成正钛酸。一次水洗之后，用1:2的盐酸中和至pH值为3.5，使所有正钛酸钠都生成正钛酸沉淀。接着过滤并进行第二次水洗，洗去氯离子和钠离子。最后用盐酸进行酸溶，煮沸并保持沸腾2h后，急冷到40℃备用。控制F在0.45-0.55之间。制得的锻烧晶种含TiO₂浓度为95-105g/Lo金红石型转化率为98%-100％，电镜照片晶种呈良好分散状态的柳叶形颗粒。工业上常在漂白前加人锻烧晶种，利用漂白和漂洗除去其中铁等可溶性杂质，使之不影响产品白度。加人锻烧晶种的量一般为2%-5％。其制备的反应式如下：[next]

    金红石型煅烧晶种制备工艺流程如图3所示。

    株洲化工集团公司李峰采用碱钛比NaOH/Ti0₂= 2. 1，中和终点pH值为3.5-4, HC1/TiO₂=0.35-0.50,快速冷却，制出了活性较高的煅烧晶种。采用这种高活性锻烧晶种，能实现在较低温度下（约降低100℃）向金红石型转化，能提高产品着色力。
    十、高活性晶种的制备及制晶种出现异常情况的处理
    高活性晶种的制备是将碱液和钛液分别预热到一定温度后，将钛液与碱液充分混合，二者发生剧烈的反应后，稍加熟化，迅速测定晶种性能指标，然后马上将合格的晶种加到已预热至一定温度的水解钛液中。此法的关键是所用的碱液浓度及碱液与钛液二者之间的配比应准确。高活性晶种的配制要迅速，整个操作要在30min内完成。配好晶种后，存放时间不得超过l0min。
    制晶种常见的异常现象是晶种的过度水解，产生大量的白色沉淀物、变浑浊、失效而成为坏种。‘造成的原因是因为没有掌握好制备条件或贮存不当等。处理的办法可以降低品级使用，或在钛液水解沸腾翻白后1h,将变质的晶种加人到水解锅中加以回收。但这种变质晶种只能用于低档钛白粉的生产，不能用于生产颜料级钛白粉。
    十一、水解晶种加入量的计算
    晶种加人量的多少，对水解的速度、水解进行的完全程度、水解产物偏钛酸的状态和对成品的性能等都有较大的影响，因此必须控制好晶种的加人量。通过实践摸索，确定了各种不同品种的晶种加人量，以总Ti0₂的百分率来计算，其计算公式如下：[next]

    十二、采用四价钛水解晶种的好处
    四价钛晶种就是在制晶种时，先用30％的双氧水将钛液中的三价钛全部氧化，然后加人碱液中和，即生成四价的氢氧化钛沉淀作为晶种的晶核。这种晶种稳定性好，用来制得的钛白粉其白粉和消色力都比较好。如果不使用双氧水氧化，而使用液碱，由于液碱中含有游离氯和次氯酸钠等氧化性很强的物质，这些强氧化性物质，起到了双氧水的作用，很快就把钛液中蓝色的三价钛氧化为无色的四价钛。这样制出的晶种，不像正常用固碱制出的蓝色晶种，而是呈现黄绿色。用硫氰酸铵试液检验，已经出现深红色，说明液碱里含有游离氯和次氯酸钠较多，已氧化过度，使不少的硫酸亚铁氧化为三价的硫酸铁。然后在制晶种时控制有效酸偏高，三价铁尚属溶液，尚未水解成氢氧化铁沉淀，当晶种加到水解的钛液里，三价铁会被钛液中的三价钛还原为亚铁，所以对产品白度还是不会有影响。同时还起到了四价钛晶种的作用，使产品的白度和消色力都很好。