二氧化鈦生產(chǎn)，以及對其粒度進行控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明過程、工藝、方法、產(chǎn)品、結(jié)果和/或概念(下文統(tǒng)稱為“本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念”)一般地涉及用于生產(chǎn)二氧化鈦的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念涉及在生產(chǎn)此類二氧化鈦過程中，對粒度進行控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氯化鉀(KCl)常用作用于生產(chǎn)二氧化鈦的氯基工藝中的試劑，從而對二氧化鈦粒度進行控制。該試劑可作為成核劑或者作為不團聚劑，或者同時作為成核劑和不團聚劑。以二氧化鈦的重量計，1-1OOOppm的KCl量被認為可用于獲得具有所需的可乳性和堆積密度的顏料粒度。雖然KCl通常用于降低二氧化鈦粒度，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，隨著KCl添加量的增加，KCl的增量效益傾向于下降?？梢允褂寐然C(CsCl)代替KCl作為該試劑，從而在比使用KCl更寬范圍的工藝條件下，保持粒度下降作用。但是，CsCl比KCl貴超過20倍，使得在許多情況下，使用CsCl來控制二氧化鈦粒度在成本上是不容許的。
[0003]因此，仍然存在一種對使用氯基工藝生產(chǎn)的二氧化鈦的粒度進行控制的改進的方法和系統(tǒng)，其在各種工藝條件下是有效的，并且也是成本有效的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念的一個實施方式，提供了用于生產(chǎn)二氧化鈦顆粒的方法，該方法包括:
[0005]a)將四氯化鈦、氧和試劑引入到氧化器，其中，所述試劑包括超細二氧化鈦顆粒；以及其中，所述超細二氧化鈦顆?？梢允沁x自:銳鈦礦、金紅石、無定形及其組合的形式；以及
[0006]b)在存在所述試劑的情況下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化鈦發(fā)生氧化，以形成氧化器流出物，所述氧化器流出物包含具有二氧化鈦顆粒的二氧化鈦產(chǎn)物。任選地，還可將Ia組金屬化合物引入到氧化器中。
[0007]根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念的一個實施方式，提供了用于控制二氧化鈦顆粒的粒度的方法，該方法包括:
[0008]a)將四氯化鈦和氧引入到氧化器；
[0009]b)以受控的方式將包含超細二氧化鈦顆粒的試劑引入到氧化器，其中，所述超細二氧化鈦顆粒可以是選自:銳鈦礦、金紅石、無定形及其組合的形式；以及
[0010]c)在存在所述試劑的情況下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化鈦發(fā)生氧化，以形成氧化器流出物，所述氧化器流出物包含具有二氧化鈦顆粒的二氧化鈦產(chǎn)物，以及其中，將所述試劑引入到氧化器是受控制的，從而使得對于目標二氧化鈦生產(chǎn)率，降低了制造成本，和/或所述二氧化鈦產(chǎn)物相比于第二二氧化鈦產(chǎn)物具有較低的中值二氧化鈦粒度和/或較窄的粒度分布，所述第二二氧化鈦產(chǎn)物通過與生產(chǎn)所述二氧化鈦產(chǎn)物相同的方法生產(chǎn)，但是將所述試劑引入到氧化器不是受控制的。
[0011]根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念的一個實施方式，提供了用于生產(chǎn)二氧化鈦顆粒的方法，該方法包括:
[0012]a)將氧和第一四氯化鈦進料引入到氧化器的第一階段，所述第一四氯化鈦進料包含四氯化鈦，所述氧化器具有至少兩個階段；
[0013]b)在第一階段中，用至少部分的氧使得至少部分的第一四氯化鈦進料發(fā)生氧化，以形成第一階段流出物；
[0014]c)將第一階段流出物引入到氧化器的第二階段；
[0015]d)將包含四氯化鈦的第二四氯化鈦進料引入到第二階段；
[0016]e)在第二階段中，用來自第一階段流出物的至少部分的氧使得至少部分的第二四氯化鈦進料發(fā)生氧化，以形成包含二氧化鈦產(chǎn)物的第二階段流出物，其中，所述二氧化鈦產(chǎn)物包含二氧化鈦顆粒；其中，將包含超細二氧化鈦顆粒的試劑引入到氧化器的至少一個階段；以及
[0017]f)從第二階段流出物分離至少部分的二氧化鈦產(chǎn)物。
【附圖說明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念，用于生產(chǎn)二氧化鈦產(chǎn)品的氧化器工藝/系統(tǒng)的示意圖。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念，用于生產(chǎn)二氧化鈦產(chǎn)品的具有至少兩個階段的氧化器工藝/系統(tǒng)的示意圖。
[0020]圖3是在氧化器中生產(chǎn)的二氧化鈦產(chǎn)品相對于(涉及實施例的)氧化器的超細T12添加率的標準化粒度圖。
【具體實施方式】
[0021]可通過稱作“氯基工藝”的方法來生產(chǎn)二氧化鈦。在氯基工藝中，在氧化器中使得鹵化鈦(如四氯化鈦)氧化，以形成二氧化鈦顆粒。參見圖1且根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念的實施方式，通過如下方法生產(chǎn)二氧化鈦顆粒，所述方法包括以下步驟，由以下步驟構(gòu)成，或者主要由以下步驟構(gòu)成:
[0022]a)分別通過線路102、104和106，將四氯化鈦、氧和試劑引入到氧化器100(其可包括單階段或多階段)，其中，所述試劑包括超細二氧化鈦顆粒；以及其中，所述超細二氧化鈦顆粒是選自:銳鈦礦、金紅石、無定形及其組合的形式；以及
[0023]b)在存在所述試劑的情況下，用至少部分的氧使得至少部分的四氯化鈦發(fā)生氧化，以形成氧化器流出物108，所述氧化器流出物108包含具有二氧化鈦顆粒的二氧化鈦產(chǎn)物?？梢酝ㄟ^線路110從氧化器流出物108分離至少部分的二氧化鈦產(chǎn)物，并且所述氧化器100的運行溫度可以約為900-1600°C，或者運行溫度范圍可以約為1200-1600°C。
[0024]根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念的實施方式，本文所揭示的所述試劑可以作為成核試劑或者作為不團聚劑，或者同時作為成核劑和不團聚劑。所述試劑不限于同時提供成核作用和不團聚作用，并且也不限于僅提供成核作用或不團聚作用。應理解的是，根據(jù)本發(fā)明揭示和要求保護的發(fā)明概念的實施方式，可以使用多種試劑，每種此類試劑可提供成核作用或不團聚作用，或者同時提供成核作用和不團聚作用，以及一種此類試劑可提供成核作用而另一種試劑提供不團聚作用。
[0025]所述試劑的超細二氧化鈦顆?？梢允沁x自下組的形式:溶膠、固體、懸浮固體，及其組合。超細二氧化鈦顆?？梢宰鳛殡x散顆?；蛘咦鳛閳F聚體存在，如下文進一步所述?？梢宰鳛檎羝M料或液體進料將四氯化鈦引入到氧化器100?？梢栽趯⑺穆然佉氲窖趸?00之前，使得至少部分的超細二氧化鈦顆粒與四氯化鈦結(jié)合，和/或在將氧引入到氧化器100之前，使得至少部分的超細二氧化鈦顆粒與氧結(jié)合。
[0026]可以在將四氯化鈦引入到氧化器100的上游，將至少部分的超細二氧化鈦顆粒引入到氧化器100，和/或在將四氯化鈦引入到氧化器100的下游，將至少部分的超細二氧化鈦顆粒引入到氧化器100。引入到氧化器100的超細二氧化鈦顆粒的量可以約為50-100ppmw,或者約為60_90ppmw，或者約為65_80ppmw，以步驟b)中生產(chǎn)的二氧化鈦顆粒的總重計。根據(jù)一個實施方式，至少一部分的超細二氧化鈦顆?？梢允菆F聚的超細二氧化鈦顆粒的形式，該團聚的超細二氧化鈦顆粒的中值尺寸可以約為2-150nm，或者約為5-80nm，或者約為30_60nm。根據(jù)一個實施方式，至少一部分的超細二氧化鈦顆粒是離散的超細二氧化鈦顆粒的形式，該離散的超細二氧化鈦顆粒的中值離散粒度可以約為l_60nm，或者約為l-10nm。所述超細二氧化鈦顆?？梢杂陕然に嚮蛘吡蚧趸伾a(chǎn)工藝生產(chǎn)。
[0027]參見圖2，氧化器可以至少包括第一階段200和第二階段202?？梢苑謩e通過線路204、206和208，將至少部分的四氯化鈦、至少部分的氧以及至少部分的試劑引入到第一階段200。此外，可以通過線路204和210將至少部分的四氯化鈦引入到第二階段202。第一階段200的操作溫度范圍可以約為900-1600°C，第二階段202的操作溫度范圍可以與第一階段200的溫度相同，比它低或者比它高，和/或第二階段202的操作溫度范圍可以約為900-1600°C。氧化器還可包括第三階段或額外階段，可以將至少部分的四氯化鈦引入到第二階段202和/或第三階段和/或任意后續(xù)階段。
[0028]可以在將四氯化鈦引入到第一階段200的上游，將至少部分的超細二氧化鈦顆粒引入到第一階段200，和/或在將四氯化鈦引入到第一階段200的下游，引入至少部分