專利名稱：制備四氯化鈦水溶液的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫酸法鈦白技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種能夠溫和、連續(xù)且不污染環(huán)境的制備四氯化鈦水溶液的方法，以及一種能夠?qū)崿F(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
目前，鈦白粉在涂料、造紙、汽車工業(yè)、化妝品等領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用。以中國為例，目前，鈦白年產(chǎn)量已達(dá)到150萬噸以上，其中98%以上是采用硫酸法工藝生產(chǎn)。硫酸法具有原料價(jià)格低廉、投資少、生產(chǎn)技術(shù)易掌握、產(chǎn)品品種多樣，設(shè)備維護(hù)成本低等優(yōu)勢，而氯化法由于技術(shù)壟斷開發(fā)難度大等原因一直無法普及應(yīng)用。硫酸法通過工藝改進(jìn)能夠生產(chǎn)與氯化法相媲美的產(chǎn)品。硫酸法的四氯化鈦外加晶種制備的產(chǎn)品即為高檔金紅石鈦白產(chǎn)品。四氯化鈦在制備晶種時(shí)，要將四氯化鈦制備成水溶液后才可使用。四氯化鈦具有強(qiáng)烈的水解傾向遇水會迅速水解放出大量的熱并伴隨著大量的四氯化鈦和鹽酸揮發(fā)出來，對環(huán)境和設(shè)備造成腐蝕和污染。四氯化鈦即使在空氣中也會發(fā)生水解，而產(chǎn)生白色煙霧。因此，亟需一種能夠溫和地制備出四氯化鈦水溶液的方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種能夠溫和、連續(xù)且不污染環(huán)境的制備四氯化鈦水溶液的方法。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)溫和、連續(xù)且不污染環(huán)境的制備四氯化鈦水溶液的裝置。本發(fā)明的一方面提供了一種制備四氯化鈦水溶液的方法。所述方法包括以下步驟一種制備四氯化鈦水溶液的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟用四氯化鈦母液溶解四氯化鈦，同時(shí)控制溶解過程中四氯化鈦母液的溫度為不高于35°C ;將去離子水與溶解了四氯化鈦的四氯化鈦母液混合，以得到四氯化鈦水溶液，其中，所述四氯化鈦母液為預(yù)先將四氯化鈦溶于水制得的溶液。在本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的方法的一個(gè)實(shí)施例中，所述方法可以采用循環(huán)冷卻水的控溫方式來控制溶解過程中四氯化鈦母液的溫度。在本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的方法的一個(gè)實(shí)施例中，所述四氯化鈦母液的濃度以其中的二氧化鈦計(jì)可以為2 4. 5mol/L。此外，所述四氯化鈦母液與四氯化鈦的體積比可以為(10 23) :1。在本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的方法的一個(gè)實(shí)施例中，所述方法得到的四氯化鈦水溶液的濃度以其中的二氧化鈦計(jì)可以為2 4. 5mol/L0本發(fā)明的另一方面提供了一種制備四氯化鈦水溶液的裝置。所述裝置包括四氯化鈦母液儲罐、四氯化鈦儲罐、去離子水儲罐、第一混合器、第二混合器和控溫單元，其中，所述四氯化鈦母液儲罐通過第一管道與第一混合器連接以向第一混合器中提供四氯化鈦母液，所述四氯化鈦儲罐通過第二管道與第一混合器連接以向第一混合器中提供四氯化鈦，所述去離子水儲罐通過第三管道與第二混合器連接以向第二混合器中提供去離子水，所述第一混合器通過第四管道與第二混合器連接以將第一混合器中的溶液提供至第二混合器中，控溫單元設(shè)置在第一混合器上以用于確保第一混合器中的溶液的溫度為不高于35°C。在本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述裝置還可以包括將第二混合器與四氯化鈦母液儲罐連接以將第二混合器中的四氯化鈦水溶液提供至四氯化鈦母液儲罐的第五管道。在本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的裝置的一個(gè)實(shí)施例中，各條管道上均設(shè)置有泵或者流量閥。在本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述四氯化鈦母液儲罐、四氯化鈦儲罐、第一混合器和第二混合器具有良好的密封性。在本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述控溫單元可以包括循環(huán)冷卻水管路和測溫元件，所述循環(huán)冷卻水管路圍繞第一混合器設(shè)置，所述測溫元件測量第一混合器中溶液的溫度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的方法及裝置能夠連續(xù)制備四氯化鈦水溶液，并且還具有制備過程溫和、TiCl4水溶液組分穩(wěn)定、對環(huán)境無污染、二氧化鈦濃度可控等優(yōu)點(diǎn)。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的制備四氯化鈦水溶液的裝置的示意圖。附圖標(biāo)記四氯化鈦母液儲罐-I、四氯化鈦儲罐_2、去離子水儲罐_3、第一混合器-4和第二混合器-5。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的方法及裝置的示例性實(shí)施例。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的制備四氯化鈦水溶液的裝置的示意圖。如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，制備四氯化鈦水溶液的裝置包括四氯化鈦母液儲罐I、四氯化鈦儲罐2、去離子水儲罐3、第一混合器4、第二混合器5和控溫單元(未示出)，其中，四氯化鈦母液儲罐I通過第一管道與第一混合器4連接以向第一混合器4中提供四氯化鈦母液，四氯化鈦儲罐2通過第二管道與第一混合器4連接以向第一混合器4中提供四氯化鈦，去離子水儲罐3通過第三管道與第二混合器5連接以向第二混合器5中提供去離子水，第一混合器4通過第四管道與第二混合器5連接以將第一混合器4中的溶液提供至第二混合器5中，控溫單元設(shè)置在第一混合器上以用于確保第一混合器4中的溶液的溫度為不高于35°C。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述制備四氯化鈦水溶液的裝置還可以包括將第二混合器5與四氯化鈦母液儲罐I連接以將第二混合器5中的四氯化鈦水溶液提供至四氯化鈦母液儲罐I的第五管道。通過第五管道的設(shè)置，能夠?qū)⒌诙旌掀?中制得的部分四氯化鈦水溶液提供至四氯化鈦母液儲罐I中作為四氯化鈦母液，從而能夠更方便、連續(xù)地制備四氯化鈦水溶液。
在本發(fā)明的裝置 的一個(gè)示例性實(shí)施例中，各條管道上均設(shè)置有泵或者用于調(diào)節(jié)流量的流量閥(未示出)，以方便控制通過各條管道的液體的流量，從而精確控制所制得的四氯化鈦水溶液的濃度。在本發(fā)明的裝置的一個(gè)示例性實(shí)施例中，四氯化鈦母液儲罐I、四氯化鈦儲罐2、第一混合器4和第二混合器5具有良好的密封性，從而能夠防止四氯化鈦揮發(fā)而對環(huán)境造成的污染。在本發(fā)明的裝置的一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述控溫單元可以包括循環(huán)冷卻水管路和測溫元件，所述循環(huán)冷卻水管路圍繞第一混合器4設(shè)置，所述測溫元件測量第一混合器4中溶液的溫度。然而，本發(fā)明的裝置的控溫單元不限于此，只要能夠?qū)崿F(xiàn)控制第一混合器中的溶液溫度在目標(biāo)范圍內(nèi)的控溫裝置均可用作本發(fā)明的裝置的控溫單元。例如，本發(fā)明的裝置所使用的控溫單元也可以是能夠帶有溫度反饋調(diào)節(jié)功能的裝置。以下結(jié)合示例性實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的制備四氯化鈦水溶液的方法包括以下步驟用四氯化鈦母液溶解四氯化鈦，同時(shí)控制溶解過程中四氯化鈦母液的溫度不高于35°C，優(yōu)選地，為15 35°C ;將去離子水與溶解了四氯化鈦的四氯化鈦母液混合，以得到四氯化鈦水溶液。這里，在用四氯化鈦母液溶解四氯化鈦的過程中，將四氯化鈦母液與四氯化鈦混合而形成的溶液體系的溫度(也可稱為溶解過程中四氯化鈦母液的溫度)穩(wěn)定控制為不高于35°C,能夠抑制因溫度升高使四氯化鈦水溶液水解成水合二氧化鈦沉淀而影響制備晶種的效果。如果溫度高于35°C，會使四氯化鈦水溶液水解，使四氯化鈦水溶液內(nèi)部成分發(fā)生變化。如果溫度低于15°C不但增加了制冷成本，而且不會對四氯化鈦水溶液產(chǎn)生更加理想的效果。另外，溫度保持在15 35°C與室溫相符，對四氯化鈦母液儲罐不用采取任何形式的保溫或降溫措施。因此，優(yōu)選地，將溶解過程中四氯化鈦母液的溫度控制為15 35°C。在本發(fā)明的方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中，可以采用循環(huán)冷卻水的控溫方式來確保溶解過程中四氯化鈦母液的溫度。然而，本發(fā)明不限于此，例如，也可以通過諸如強(qiáng)制風(fēng)冷等方式來實(shí)現(xiàn)控溫目的。在本發(fā)明的方法的一個(gè)示例性實(shí)施例中，四氯化鈦母液的濃度以其中的二氧化鈦計(jì)可以為2 4. 5mol/L。在這樣的情況下，本發(fā)明的方法的用四氯化鈦母液溶解四氯化鈦的步驟中，四氯化鈦母液與四氯化鈦的體積比可以為(10 23) I。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述四氯化鈦水溶液的方法得到的四氯化鈦水溶液的濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為2 4. 5mol/L0在四氯化鈦水溶液中，如果該濃度以其中的二氧化鈦計(jì)小于2mol/L，則四氯化鈦水溶液中會慢慢析出水合二氧化鈦沉淀；如果該濃度以其中的二氧化鈦計(jì)大于4. 5mol/L，則對設(shè)備要求嚴(yán)格，例如，在制備濃度大于4. 5mol/L的四氯化鈦水溶液時(shí)，較高濃度的鹽酸和TiCl4會導(dǎo)致密封裝置中的壓力升高，這就要求設(shè)備具有更好的耐壓性。另外，如果四氯化鈦水溶液濃度過高，則四氯化鈦水溶液中會存在未溶解的黃色沉淀，即，四氯化鈦分子，這對制備四氯化鈦外加晶種不利。示例 I使用如圖I所示的制備四氯化鈦水溶液的裝置來制備濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為2. OmoI/L的四氯化鈦水溶液。配制濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為2. OmoI/L的四氯化鈦母液，將該四氯化鈦母液與純四氯化鈦液體在第一混合器中混合，在混合過程中，將四氯化鈦母液的溫度控制為15°C。進(jìn)入第一混合器中的四氯化鈦母液與純四氯化鈦液體的體積比為10 I。經(jīng)過觀察，該混合過程溫和不污染環(huán)境。隨后，進(jìn)入第二混合器中的去離子水與來自第一混合器中的混合液體的體積比為13 33。然后，得到濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為
2.Omol/L的TiCl4水溶液。經(jīng)檢測，該TiCl4水溶液中不含有固相物。示例 2使用如圖I所示的制備四氯化鈦水溶液的裝置來制備濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為3. Omol/L的四氯化鈦水溶液。配制濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為3. Omol/L的四氯化鈦母液，將該四氯化鈦母液與純四氯化鈦液體在第一混合器中混合，在混合過程中，將四氯化鈦母液的溫度控制為25°C。進(jìn)入第一混合器中的四氯化鈦母液與純四氯化鈦液體的體積比為15 I。經(jīng)過觀察，該混合過程溫和不污染環(huán)境。隨后，進(jìn)入第二混合器中的去離子水與來自第一混合器中的混合液體的體積比為I : 7。然后，得到濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為
3.0mol/L的TiCl4水溶液。經(jīng)檢測，該TiCl4水溶液中不含有固相物。示例 3使用如圖I所示的制備四氯化鈦水溶液的裝置來制備濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為4. 5mol/L的四氯化鈦水溶液。配制濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為4. 5mol/L的四氯化鈦母液，將該四氯化鈦母液與純四氯化鈦液體在第一混合器中混合，在混合過程中，將四氯化鈦母液的溫度控制為35°C。進(jìn)入第一混合器中的四氯化鈦母液與純四氯化鈦液體的體積比為23 I。經(jīng)過觀察，該混合過程溫和不污染環(huán)境。隨后，進(jìn)入第二混合器中的去離子水與來自第一混合器中的混合液體的體積比為I : 14。然后，得到濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為
4.5mol/L的TiCl4水溶液。經(jīng)檢測，該TiCl4水溶液中不含有固相物。綜上所述，本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的方法及裝置能夠使制備過程溫和連續(xù)又對環(huán)境無污染，做到了清潔生產(chǎn)，并且制得的四氯化鈦水溶液質(zhì)量無波動。盡管上面已經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明的制備四氯化鈦水溶液的方法及裝置，然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可以對尚書省示例性實(shí)施例進(jìn)行修改或調(diào)整。權(quán)利要求
1.一種制備四氯化鈦水溶液的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 用四氯化鈦母液溶解四氯化鈦，同時(shí)控制溶解過程中四氯化鈦母液的溫度控制為不高于 35 0C ； 將去離子水與溶解了四氯化鈦的四氯化鈦母液混合，以得到四氯化鈦水溶液， 其中，所述四氯化鈦母液為預(yù)先將四氯化鈦溶于水制得的溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備四氯化鈦水溶液的方法，其特征在于，所述方法采用循環(huán)冷卻水的控溫方式來控制溶解過程中四氯化鈦母液的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備四氯化鈦水溶液的方法，其特征在于，所述四氯化鈦母液的濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為2 4. 5mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備四氯化鈦水溶液的方法，其特征在于，所述用四氯化鈦母液溶解四氯化鈦的步驟中，所述四氯化鈦母液與四氯化鈦的體積比為(10 23) I。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備四氯化鈦水溶液的方法，其特征在于，所述方法得到的四氯化鈦水溶液的濃度以其中的二氧化鈦計(jì)為2 4. 5mol/L。
6.一種制備四氯化鈦水溶液的裝置，其特征在于，所述裝置包括四氯化鈦母液儲罐、四氯化鈦儲罐、去離子水儲罐、第一混合器、第二混合器和控溫單元，其中，所述四氯化鈦母液儲罐通過第一管道與第一混合器連接以向第一混合器中提供四氯化鈦母液，所述四氯化鈦儲罐通過第二管道與第一混合器連接以向第一混合器中提供四氯化鈦，所述去離子水儲罐通過第三管道與第二混合器連接以向第二混合器中提供去離子水，所述第一混合器通過第四管道與第二混合器連接以將第一混合器中的溶液提供至第二混合器中，控溫單元設(shè)置在第一混合器上以控制第一混合器中的溶液的溫度為不高于35°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備四氯化鈦水溶液的裝置，其特征在于，所述裝置還包括將第二混合器與四氯化鈦母液儲罐連接以將第二混合器中的四氯化鈦水溶液提供至四氯化鈦母液儲罐的第五管道。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備四氯化鈦水溶液的裝置，其特征在于，各條管道上均設(shè)置有泵或者流量閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備四氯化鈦水溶液的裝置，其特征在于，所述四氯化鈦母液儲罐、四氯化鈦儲罐、第一混合器和第二混合器具有良好的密封性。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備四氯化鈦水溶液的裝置，其特征在于，所述控溫單元包括循環(huán)冷卻水管路和測溫元件，所述循環(huán)冷卻水管路圍繞第一混合器設(shè)置，所述測溫元件測量第一混合器中溶液的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備四氯化鈦水溶液的方法及裝置。所述方法包括用四氯化鈦母液溶解四氯化鈦，同時(shí)確保溶解溫度不高于35℃；將去離子水與溶解了四氯化鈦的四氯化鈦母液混合，得到四氯化鈦水溶液。所述裝置包括四氯化鈦母液儲罐、四氯化鈦儲罐、去離子水儲罐、第一混合器、第二混合器和控溫單元，其中，四氯化鈦母液儲罐通過第一管道與第一混合器連接，四氯化鈦儲罐通過第二管道與第一混合器連接，去離子水儲罐通過第三管道與第二混合器連接，第一混合器通過第四管道與第二混合器連接，控溫單元設(shè)置在第一混合器上。本發(fā)明能夠連續(xù)制備四氯化鈦水溶液，并且還具有制備過程溫和、TiCl4水溶液組分穩(wěn)定、對環(huán)境無污染、二氧化鈦濃度可控等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C01G23/02GK102627318SQ20121008603
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者杜劍橋, 石瑞成, 程曉哲, 路瑞芳, 馬維平 申請人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司