Спосіб обробки пігментного двоокису титану

Винахід відноситься до виробництва пігментного двоокису титану і може бути використаний при фізикомеханічній модифікуючій обробці пігменту. Відомий спосіб виробництва пігментного двоокису титану, що включає сухе подрібнення кальцинату двоокису титану на роликовому млині із вмонтованим сепаратором, репульпацію отриманого продукту у воді з додаванням розчину їдкого натру, мокрий розмел у шаровому млині, класифікацію з відділенням тонкої фракції, проведення поверхневої обробки, відмивання від водорозчинних солей, сушіння, розмелу на пароструйному млині, пакування (див. В.Ф. Беленький, И.В.Рискин «Химия и технология пигментов», Ленинград, Госхимиздат, 1960). Недоліками цього способу є неможливість досягнення розбілюючої здатності готового продукту більш 1650 у.о., зниження білизни готового продукту на 0,3-0,5 у.о. за рахунок надходження в пігмент мастильних масел роликового млина в процесі сухого розмелу, а також високі енерговитрати при експлуатації цього типу млинів. Найбільш близьким по технічній сутності і результату, що досягається, до запропонованого винаходу є спосіб обробки пігментного двоокису титану, що включає сухий розмел пігменту на гідравлічних прес-валках в присутності 0,01-0,1 ваг.% адипінату натру, мокрий розмел і наступну гідрокласифікацію водної суспензії пігменту центрифугуванням в присутності диспергатора - гексамета-фосфату або силікату натру (див. Авт. свид. СССР № 912742, М. кл. С 09 С 3/04, 1982 г.). Даний спосіб обраний у якості прототипу. Незважаючи на те, що даний спосіб дозволяє знизити енерговитрати при розмелі кальцинату на гідравлічних прес-валках, підвищити розбілюючу здатність до 1900 у.о., виключити попадання мастильних масел у двоокис титану в процесі сухого розмелу і тим самим підвищити білизну готового продукту на 0,3-0,5 у.о., проте диспергованість готового продукту по ГОСТ 9808-84 п. 5.9 висока і складає 14-16 мкм. У основу винаходу поставлена задача удосконалення процесу мокрого розмелу і гідрокласифікації кальцинату двоокису титану шляхом введення в суспензію двоокису титану перед мокрим розмелом активної диспергуючої і регулюючої в'язкість суспензії добавок. Це дозволить підвищити стабільність водної суспензії пігменту, створити оптимальну в'язкість суспензії перед її гідрокласифікацією, збільшити вихід тонкої фракції пігментного двоокису титану при гідрокласифікації, знизити показник диспергованість у готовому продукті. Поставлена задача досягається тим, що в способі обробки пігментного двоокису титану, який включає сухий розмел пігменту на гідравлічних прес-валках, мокрий розмел і гідрокласифікацію водної суспензії пігменту центрифугуванням в присутності диспергатора - гексаметафосфата або силікату натру, відповідно до винаходу у водну суспензію пігменту перед її мокрим розмелом вводять диспергатор - натрієву або амонійну сіль карбонової кислоти або гексаметафосфат натру в кількості відповідно 0,05-0,1% і 0,1-0,15% Р2О5 до двоокису титану у суспензії, або їхню суміш у ваговому співвідношенні 1:1 у кількості 0,05-0,1% до ТiО2, а також розчин їдкого натру до встановлення рН суспензії 9,0-10,5. Використання способу, що заявляється, з усіма істотними ознаками, включаючи відмітні, дозволяє підвищити стабільність водної суспензії пігменту, створити оптимальну в'язкість суспензії перед її гідрокласифікацією центрифугуванням, а також диспергувати лусочки двоокису титану розміром до 10мм перед мокрим розмелом, що дозволяє в кінцевому рахунку поліпшити якість готового продукту по показнику диспергованість. Це пояснюється таким чином. Використання в якості добавок поверхнево-активних водорозчинних диспергуючих солей лужних металів карбонових кислот або гексаметафосфата натру, або їхньої суміші в рівному ваговому співвідношенні 1:1 дозволяє дезагрегувати лусочки пігменту у воді і тим самим одержати стабільну водну суспензію пігменту з концентрацією 550-650 г/дм3 ТiО2. Така концентрація пігменту в суспензії на стадії мокрого розмелу є оптимальною, тому що через досить високу густину суспензії розмелені тіла розподіляються по всьому обсязі суспензії і при обертанні млина не розбивають агрегати ТiО 2, а перетирають їх, тим самим прискорюючи і поліпшуючи їхню диспергацію. При цьому дуже важливо, щоб водна суспензія пігменту мала текучість, що визначається як показник "умовна в'язкість" у секундах по віскозиметру В3-246. Якщо в'язкість водної суспензії пігменту висока, то в цьому випадку порушується режим гідрокласифікації центрифугуванням і різко знижується вихід тонкої фракції пігменту. У якості активної добавки, що регулює в'язкість суспензії пігменту, використовують 10 % розчин їдкого натру, що вводять у суспензію в кількостях до встановлення рН 9,0-10,5. Кількісна межа добавок диспергаторів і регулятора в'язкості водної суспензії двоокису титану, які вводяться, дозволяє одержати стабільну рухливу суспензію, у результаті чого поліпшується процес диспергування і гідрокласифікації пігменту і у кінцевому рахунку поліпшується показник "диспергованість" у готовому продукті. Зниження норми дозування диспергуючих добавок: водорозчинної натрієвої або амонійної солі карбонових кислот менше 0,05 % або гексаметафосфата натру менше 0,1 % Р2O5, або їхньої суміші у ваговому співвідношенні 1:1 менше 0,05 % до ТіO2, призводить до зниження стабільності водної суспензії пігменту і до збільшення показника "диспергованість" у готовому продукті. Підвищення норми дозування диспергуючих: водорозчинної натрієвої або амонійної солі карбонових кислот більш 0,1 % або гексаметафосфата натру більш 0,15 % Р2О5, або їхньої суміші у ваговому співвідношенні 1:1 більш 0,1 % до ТіО2 не впливає на подальше підвищення якісних показників. Використання 10 % розчину NaOH у якості добавки, що регулює в'язкість суспензії пігменту шляхом підтримки рН суспензії в межах 9,0-10,5, обумовлене тим, що розчин їдкого натру не тільки знижує в'язкість суспензії в діапазоні рН 9,0-10,5, але і сприяє її стабілізації, посилюючи ефективність диспергаторів. Нижня межа рН водної суспензії пігменту 9,0 обумовлена тим, що при її зниженні збільшується в'язкість системи і знижується вихід тонкої фракції пігменту на стадії гідрокласифікації центрифугуванням. Підвищення показника більш 10,5 також призводить до збільшення в'язкості суспензії і зниження виходу тонкої фракції пігменту. Спосіб здійснюють таким чином. Після сухого розмелу кальцината двоокису титану на гідравлічних пресвалках двоокис титану у вигляді лусочок репульпують водою до концентрації 550-650 г/дм3 ТiO2, суспензію нагрівають до 50-60°С і вводять диспергуючу добавку - натрієву або амонійну сіль карбонової кислоти (торгове найменування "dispex" фірми Сіва) у кількості 0,05-0,1% або гексаметафосфат натрію в кількості 0,1-0,15% Р205 або їхню суміш у ваговому співвідношенні 1:1 у кількості 0,05-0,1% до двоокису титану в суспензії. Суспензію перемішують до одержання стабільної, однорідної маси і вводять 10% розчин їдкого натру в кількості, що забезпечує рН суспензії 9,0-10,5. Потім суспензію розмелюють у шаровому або бісерному млині, гідрокласифікують центрифугуванням і далі доводять по існуючій технології до готового пігменту (див. регламент виробництва пігментного двоокису титану ДАК "Титан"). Запропонований спосіб ілюструється прикладами. Приклад 1 способу - прототипу. До кальцинату двоокису титану добавляють 0,01% розчину адипінату натрію. Суміш старанно перемішують і піддають сухому розмелу на гідравлічних прес-валках. При цьому одержують лусочки пігментного двоокису титану розміром до 10 мм. Лусочки пігменту репульпують у воді до вмісту пігменту 550г/дм3, вводять розчин рідкого скла до одержання рН суспензії 7,1 і перемішують. Умовна в'язкість суспензії до мокрого розмелу складає 13 с, після мокрого розмелу на шаровому млині в'язкість збільшується і складає 78 с. Вихід тонкої фракції після гідрокласифікації центрифугуванням складає 55%. Далі тонку фракцію доводять до готового пігменту по існуючій регламентній технології. В результаті такої обробки одержують пігментний двоокис титану з такими показниками якості: розбілююча здатність - 1900у.о., білизна - 96,0у.о., масова частка рутила - 98%, диспергованість - 16мкм. Приклади по способу, що заявляється. Приклад 2. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром до 10 мм репульпують у воді до вмісту 550 г/дм" пігменту в суспензії, добавляють розчин натрієвої солі карбонової кислоти (торгове найменування "dispex") у кількості 0,03 % до ТiO2, 10 % розчином їдкого натру доводять рН суспензії до 8,9 і перемішують при температурі 50-60°С В'язкість суспензії до мокрого розмелу складає 14с, після мокрого розмелу суспензія стає не текучою. Суспензію піддають гідрокласифікації центрифугуванням, вихід тонкої фракції складає46 %. Тонку фракцію доводять до готового продукту по існуючій регламентній технології. У результаті такої обробки одержують пігментний двоокис титану з такими показниками якості: розбілююча здатність 1909у.о., білизна - 96,1у.о., масова частка рутила - 98%, диспергованість - 15мкм. Приклад 3. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром до 10 мм репульпують у воді до вмісту 600г/дм3 пігменту в суспензії, добавляють розчин гексаметафосфата натрію в кількості 0,08% Р2O5 до ТіО2 і 10 % розчин їдкого натру до рН суспензії 8,6 та перемішують при температурі 5060°С В'язкість суспензії до мокрого розмелу складає 13 с, після мокрого розмелу суспензія стає не текучою. Вихід тонкої фракції після гідрокласифікації центрифугуванням складає 40%. Тонку фракцію доводять до готового продукту по існуючій регламентній технології. У результаті такої обробки одержують пігментний двоокис титану з такими показниками якості: розбілююча здатність -1910у.о., білизна - 96,1у.о., масова частка рутила - 99%, диспергованість - 15мкм. Приклад 4. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром до 10 мм репульпують у воді до вмісту ТіО2 у суспензії 550г/дм3, добавляють суміш "dispex" і гексаметафосфат натрію, узятих у співвідношенні 1:1, у кількості 0,04% до ТіО2, 10 % розчином їдкого натру доводять рН суспензії до 9,0 і перемішують при температурі 50-60°С В'язкість суспензії пігменту до мокрого розмелу складає 15 с Суспензію розмелюють у шаровому млині. В'язкість суспензії після мокрого розмелу складає 48с. Суспензію гідрокласифікують центрифугуванням, вихід тонкої фракції складає 54%. Тонку фракцію доводять до готового продукту по існуючій регламентній технології. У результаті такої обробки одержують пігментний двоокис титану з такими показниками якості: розбілююча здатність - 1930у.о., білизна - 96,2у.о., масова частка рутила - 98%, диспергованість - 14мкм. Приклад 5. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром 10 мм репульпують у воді до вмісту ТіО2 у суспензії 600 г/дм3, добавляють розчин "dispex" у кількості 0,05% до ТіО2, доводять рН суспензії 10 % розчином їдкого натру до 10,0, при цьому в'язкість суспензії після перемішування при температурі 50-60°С складає 14 с Після мокрого розмелу в'язкість суспензії складає 31с. Суспензію піддають гідрокласифікації центрифугуванням, вихід тонкої фракції складає 57%. Тонку фракцію доводять до готового пігменту по регламентній технології. У результаті такої обробки одержують пігментний двоокис титану з такими показниками якості: розбілююча здатність - 1950у.о., білизна - 96,2у.о., масова частка рутила - 99%, диспергованість - 12мкм. Приклад 6. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром до 10 мм репульпують у воді до вмісту ТiO2 у суспензії 650г/дм3, добавляють розчин гексаметафосфата натрію в кількості 0,15 % P2O5 до TiO2, 10% розчином їдкого натру доводять рН до 10,1 і перемішують суспензію при температурі 50-60°С В'язкість суспензії до мокрого розмелу складає 13 с, після мокрого розмелу - 32с. Вихід тонкої фракції після гідрокласифікації центрифугуванням складає 58%. Тонку фракцію доводять до готового продукту по існуючій регламентній технології. При цьому одержують продукт такої якості: розбілююча здатність - 1980у.о., білизна - 96,3у.о., масова частка рутила - 99%, диспергованість - 11мкм. Приклад 7. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром до 10 мм репульпують у воді до концентрації 600 г/дм3 ТіО2, добавляють суміш диспергаторів, взятих у ваговому співвідношенні "dispex" тексамета-фосфат натрію 1:1, у кількості 0,1 % до ТіО2 у суспензії, рН суспензії доводять до 10,5 10% розчином їдкого натру, суспензію перемішують при температурі 50-60°С. В'язкість суспензії до мокрого розмелу складає 14 с, після розмелу в шаровому млині - 25 с. Вихід тонкої фракції після гідро класифікації центрифугуванням складає 59%. Тонку фракцію доводять до готового продукту по регламентній технології. Продукт має такі показники якості: розбілююча здатність-1990у.о., білизна - 96,2 у.о., масова частка рутила - 98%, диспергованість - 11мкм. Приклад 8. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром до 10 мм репульпують у воді до концентрації 650 г/дм3 TiO2, добавляють натрієву сіль карбонової кислоти (торгове найменування «dispex») у кількості 0,12% до ТіО2 у суспензії і доводять рН суспензії до 10,5 10% розчином їдкого натру. Суспензію перемішують при температурі 50-60°С. В'язкість суспензії до мокрого розмелу складає 14 с, після мокрого розмелу 33 сек. Вихід тонкої фракції складає 57%. Тонку фракцію доводять до готового продукту по регламентній технології Продукт має такі показники якості: розбілююча здатність -1980у.о., білизна - 96,2у.о., масова частка рутила - 99%, диспергованість - 12мкм. Приклад 9. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром до 10 мм репульпують у воді до концентрації 600г/дм3 ТіO2. До суспензії добавляють 0,16 % Р2О5 гексаметафосфата натрію до ТiO2 і доводять рН 10% розчином їдкого натру до 11,0. Суспензію перемішують при температурі 50-60°С В'язкість суспензії до мокрого розмелу - 15 с, після мокрого розмелу суспензія стає не текучою. Вихід тонкої фракції після гідрокласифікації центрифугуванням дорівнює 45%. Продукт після обробки тонкої фракції має такі показники якості: розбілююча здатність - 1930у.о., білизна - 96,1у.о., масова частка рутила - 98%, диспергованість - 13мкм. Приклад 10. Кальцинат двоокису титану розмелюють на гідравлічних прес-валках. Лусочки пігменту розміром до 10 мм репульпують у воді до концентрації 600 г/дм3 ТіО2. До суспензії добавляють суміш диспергаторів, узятих у ваговому співвідношенні "dispex": гексаметафосфат натру 1:1, у кількості 0,12 % до ТіО2 і доводять рН суспензії розчином їдкого натру до 10,6, суспензію перемішують при температурі 50-60°С В'язкість суспензії до мокрого розмелу складає 15 с, після мокрого розмелу - 75 с. Вихід тонкої фракції після гідрокласифікації центрифугуванням дорівнює 55%. Тонку фракцію доводять до готового продукту по регламентній технології. Продукт має такі показники якості: розбілююча здатність - 1960у.о., білизна - 96,2у.о., масова частка рутила 99%, диспергованість - 12 мкм. У таблиці 1 представлені результати впливу диспергуючих і регулюючих рН водної суспензії двоокису титану добавок на показники в'язкості суспензії після мокрого розмелу, виходу тонкої фракції після гідрокласифікації центрифугуванням і якість готової продукції. З отриманих даних прикладів конкретного виконання обробки пігментного двоокису титану відомим і запропонованим способами випливає, що здійснення процесу по запропонованому способу дозволяє знизити в'язкість суспензії після мокрого розмелу, підвищити вихід тонкої фракції після гідрокласифікації центрифугуванням, поліпшити якість готового продукту по показнику диспергованість. Спосіб пройшов промислові іспити в діючому виробництві пігментного двоокису титану на підприємстві ДАК «Титан», отримані позитивні результати. Таблиця 1 Приклади реалізації способу Показни ки по Показники по запропонованому способу прототи Параметри № пу способу Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Концентра ція ТіО2 у 1 550 550 600 550 600 650 600 650 600 600 водній суспензії, % Кількість диспергато ра до TiOz, %, : - адипінат 0,01 натрію; - dispex; 0,03 0,05 0,12 2 - гекса матафосф ат натрію (Р2О5), - dispex: гексамата фосфат натрію =1:1 Добавки, що 3 регулюють рН суспензії: - розчин рідкого скла, рН; 0,08 0,15 0,16 0,04 0,1 0,12 7,1 - розчин їдкого натру, рН Умовна в'язкість суспензії, с: 5 8,9 8,6 9,0 10,0 10,1 10,5 10,5 11,0 10,6 - до мокрого розмелу; 13 14 13 15 14 13 14 14 15 15 - після мокрого розмелу 4 78 48 31 32 25 33 Не є текучою 75 Вихід тонкої фракції, % 55 46 40 54 57 58 59 57 45 55 1900 1909 1910 1930 1950 1980 1990 1980 1930 1960 96,0 96,1 96,1 96,2 96,2 96,3 96,2 96.2 96,1 96,2 98 98 99 98 99 99 98 99 98 99 16 15 15 14 12 11 11 12 13 12 Не є Нее текучою текучою Показники якості готового продукту: розбілююч а здатність, у. о. 6 - білизна, у.о. - масова частка рутила, % диспергова ність, мкм по ГОСТ 9808-84, п 5.9