Спосіб поверхневої обробки пігментного діоксиду титану

1. Спосіб поверхневої обробки пігментного діоксиду титану, що включає обробку його суспен C2 1 3 75198 4 ними з'єднаннями силікату натрію в кількості 0,8% солей сульфату алюмінію й алюмінату натрію, SiO2 до маси ТіО2, дігідроксосульфатом алюмінію узятих у ваговому співвідношенні в перерахунку на в кількості 2% АІ2О3 до маси ТіО2, сульфатом цинАІ2О3 1:(1,5-2)ваг.ч. у кількості 2,6-3,0% АІ2О3 до ку в кількості 0,3% Zn до маси ТіО2, наступної неймаси ТіО2, із швидкістю подачі алюмінату натрію тралізації суспензії розчином соди до рН=4,5 і роз50дм3/хвл до досягнення рН=4-4,5 і швидкістю 203 чином їдкого натру до рН=6,8, фільтрацією 25дм /хвл до рН=7-7,8 дозволяє підвищити агрегаобробленої суспензії, промиванням, сушінням і тивну стійкість водних дисперсій двоокису титану з подрібненням пігменту. утворенням на поверхні часток ТіО2 рівномірного Дане технічне рішення дозволяє знизити вміст модифікуючого прошарку із щільною текстурою, водорозчинних речовин за рахунок зниження що забезпечує гарне відмивання водорозчинних утворення солей сульфату натрію в процесі нейтречовин, підвищення розбілюючої здатності, виралізації водної суспензії лужними розчинами соди ключення на стадії поверхневої обробки силікату і їдкого натрію (у молекулі гідроксосульфата алюнатрію, кальцинованої соди, їдкого натру і сульфамінію на 1 атом А1 припадає 1 група аніона SO4), ту цинку. проте показники розбілююча здатність і диспергуХімізм процесу взаємодії сульфату алюмінію з ємість не відповідають нормативним вимогам ТУ У алюмінатом натрію зводиться до утворення гідро24- 05762329-002-2002, які розроблені ДАК «Тиокисних з'єднань алюмінію, що адсорбуються на тан» на марку Р-07 вищого сорту, і складають поверхні часток двоокису титану, а також солі су1720ум.од. при нормі не менше 1850ум.од. і дисльфату натрію, що видаляються з пасти двоокису пергуємість 15мкм при нормі 13мкм, що обумовлетитану на стадії фільтрації і відмивання хімочищено нерівномірністю осадження модифікуючих доною водою. бавок із пухкою структурою. Крім того, утворення Використання алюмінату натрію разом із супухкої структури модифікуючих добавок оксидів льфатом алюмінію дозволяє знизити загальний кремнію й алюмінію на поверхні двоокису титану вміст груп аніонів SO2 , за рахунок чого в 1,5 рази 4 погіршує відмивання водорозчинних солей сульзнижується загальна кількість солей сульфату нафату натрію, у результаті чого вміст водорозчинтрію, що утворюються, а це сприяє зниженню воних речовин складає 0,22%, замість не більш 0,2% дорозчинних речовин у готовому продукті. по нормативній вимозі ТУ У 24-05762329-002-2002. Кількісна межа модифікуючих добавок алюміУ основу винаходу поставлена задача удосконію, що вводяться, 2,6-3,0% до маси ТіО2 є достаналення процесу поверхневої обробки пігментного тньою для одержання захисного прошарку на подвоокису титану шляхом використання в якості верхні часток ТіО2. модифікуючих добавок солей сульфату алюмінію Зниження норми модифікуючих добавок алюй алюмінату натрію, які вводять з визначеною мінію менше 2,6% АІ2О3 до маси ТіО2 призводить швидкістю до заданих значень, а також поверхнедо зниження розбілюючої здатності. во активних речовин (ПАР). Це дозволить знизити Підвищення норми дозування з'єднань алюмівміст водорозчинних речовин, диспергуємість і нію більш 3% АІ2О3 до маси ТіО2 істотно не вплипідвищити розбілюючу здатність готового проває на подальше підвищення якісних показників дукту. готового продукту. Поставлена задача досягається тим, що в Використання в якості модифікуючих добавок способі поверхневої обробки пігментного двоокису солей сульфату алюмінію й алюмінату натрію у титану, що включає обробку його у водній суспенваговому співвідношенні в перерахунку на АІ2О3 зії водорозчинними з'єднаннями алюмінію при на1:(1,5-2) обумовлене тим, що при такому співвідгріванні, наступну його фільтрацію, промивання, ношенні досягається оптимальне значення рН сушіння і здрібнювання пігменту; відповідно до обробленої водної суспензії двоокису титану 7-7,8 винаходу, у якості з'єднання алюмінію на обробку і дозволяють виключити які-небудь інші лужні доподають сульфат алюмінію й алюмінат натрію, бавки (кальциновану соду і їдкий натр). узятих у ваговому співвідношенні в перерахунку на Зниження добавки алюмінату натрію, що ввоАl2O3 1:(1,5-2)ваг.ч. у кількості 2,6-3,0% АІ2О3 до дять, менше 1,5ваг.ч. АІ2О3 на 1ваг.ч. АІ2О3 сульмаси ТіО2, а в пасту перед сушінням уводять 0,3фату алюмінію призводить до зниження показника 0,4% до ТіО2 розчину пентаерітриту або будь-яку рН суспензії до 6, що не відповідає нормативнійіншу ПАР, аналогічну по своїй дії пентаерітриту, вимозі ТУ У 24.1-05762329-002-2002, за якими рН наприклад триметилопропан. Алюмінат натрію водної суспензії готового продукту повинно бути у вводять із швидкістю 50дм3/хвл до досягнення 3 межах 6,5-8,0. рН=4-4,5, а потім із швидкістю 20-25дм /хвл до Збільшення добавки алюмінату натрію, що рН=7,8. вводять, більш 2ваг ч. АІ2О3 на 1ваг.ч. АІ2О3 сульВикористання способу, що заявляється, із всіфату алюмінію призводить до збільшення рН ма істотними ознаками, включаючи відмітні, добільш 7,8, що не припустимо, тому що при більш зволяє значно підвищити якість готового продукту високих значеннях рН суспензії ТіЩ2 відбуваються по показниках диспергуємість, розбілююча здатобернені процеси розчинення гідроксокомплексів ність, масовій частці водорозчинних речовин, а алюмінію [див. Ю.Ю.Лур'є, Довідник по аналітичній також знизити видаткові норми сировини за рахухімії, «Хімія», Москва, 1967р., с.239]. При цьому нок виключення подачі таких реагентів, як силікату концентрація водорозчинних речовин у суспензії натрію, кальцинованої соди і їдкого натру, а також зростає, за рахунок утворення сульфатів алюмінію дорогого сульфату цинку. Це пояснюється наступпри розчиненні гідроксокомплексів алюмінію при ним. рН більш 7,8, а отже збільшується масова частка Використання в якості модифікуючої добавки 5 75198 6 водорозчинних речовин у готовому продукті. алюмінату натрію зі швидкістю 20-25дм3/хвл до Дозування алюмінату натрію в два етапи обурН=7-7,8. При цьому витримується співвідношення мовлено необхідністю утворення гідроксокомплекміж сульфатом алюмінію й алюмінатом натрію на сів алюмінію з високим ступенем заміщення аніона рівні 1ваг.ч. АІ2О3 сульфату алюмінію до (1,52)ваг.ч. АІ2О3 алюмінату натрію. На протязі проце2 , що мають високу адсорбційну здатність на SO 4 су модифікування пігментного двоокису титану поверхні часток двоокису титану. підтримується температура 60-70 °С і не припиняШвидкість дозування алюмінату натрію ється примусове перемішування оброблюваної 3 50дм /хвл до рН=4-4,5 обумовлена тим, що при суспензії. Модифікований двоокис титану далі відтакій швидкості забезпечується вирівнювання знамивається від водорозчинних речовин методом чення рН у всьому обсязі суспензії, що оброблюфільтрації і промивання пасти хімочищеною водою ється. на поверхні барабанного вакуум-фільтра. У відмиЗбільшення швидкості дозування алюмінату ту пасту уводять розрахункову кількість розчину 3 натрію більш 50дм /хвл призводить до місцевих пентаерітриту концентрацією 50±5г/дм3 і висушупересичень, у цих ділянках рН може некеровано ють у сушарці стрічкового типу, або будь-якого підвищуватися більш 7,8, що призводить до поіншого типу, що забезпечує ефективне висушувторних процесів розчинення гідроксокомплексів вання пасти при температурі 200-350°С, а потім алюмінію. здрібнюють у пароструйному млині з тиском переЗниження швидкості дозування алюмінату нагрітого пару 9-10атм. трію менше 50дм3/хвл знижує продуктивність перНижче приводиться приклад реалізації спосошого етапу нейтралізації до рН=4-4,5. бу при оптимальних значеннях параметрів і табШвидкість дозування алюмінату натрію 20-25 лиця прикладів реалізації способу у всьому інтердм3/хвл на другому етапі нейтралізації до рН=7-7,8 валі параметрів, що заявляються. обумовлена тим, що на цьому етапі при такій швиПриклад 1 дкості протікають одночасно процеси гідролітичноДо 200мл водної суспензії діоксиду титану руго розкладання залишкових кількостей солей сутильної модифікації концентрацією 128г/дм3 ТіО2, льфату алюмінію і деполімерізація полііонів з нагрітої до 65°С, добавляють водний розчин суутворенням кінетичне стійкої системи, у якій при льфату алюмінію концентрацією 58,9г/дм3 АІ2О3 у подальшому підвищенні рН до 7,8 збільшується кількості 4,78мл із розрахунку 1,1% АІ2О3 до маси ступінь гідролізу сульфату алюмінію і відбувається ТіО2 у суспензії. Суміш перемішують 30хвл, добарівномірне укриття часток пігментного двоокису вляють із швидкістю 50дм3/хвл 0,78мл розчину титану модифікуючою добавкою алюмінію із щільалюмінату натрію концентрацією 303г/дм3 АІ2О3 до ною текстурою. рН=4,2. Суміш при температурі 65°С перемішують Збільшення швидкості дозування алюмінату 30хвл, а потім уводять другу порцію 0,78мл розчинатрію більш 25дм3/хвл у суспензію, де уже відбуну алюмінату натрію зі швидкістю 20дм3/хвл, пелася часткова нейтралізація сульфату алюмінію ремішують 30хвл до досягнення рН=7,1, загальна при рН=4-4,5 призводить до великих місцевих пекількість введеного алюмінату натрію складає ресичень, чим на першій стадіїнейтралізації. 1,847% АІ2О3, а співвідношення АІ2О3 у Аl2(SO4)3 Зниження швидкості дозування алюмінату надо АІ2О3 в алюмінаті натрію складає 1:1,67 ваг.ч. трію менше 20 дм3/хвл на другій стадії знижує Далі суспензію фільтрують, відмивають хімочищепродуктивність цієї стадії. ною водою від водорозчинних речовин по нормах Введення в пасту двоокису титану 0,3-0,4% відмивання відповідно до чинного регламенту випентаерітриту перед її висушуванням або будьробництва пігментного двоокису титану №612-81, якої іншої ПАР, що володіє такою ж активністю, 1981р, ДАК «Титан». У відмиту від водорозчинних дозволяє знизити ефект адгезії часток ТіО2 з утворечовин пасту пігментного двоокису титану вворенням тривких агрегатів, поліпшити здрібнення дять 1,8мл розчину пентаерітриту, що складає висушеного продукту, що в кінцевому рахунку при0,35% до маси ТіО2, перемішують, висушують і зводить до зниження показника диспергуємість до здрібнюють. При цьому одержують пігментний нормативних вимог ТУ У 24.1-05762329-002-2002, двоокис титану такої якості: масова частка двоокине більш 13мкм для вищого сорту. су титану - 94%, масова частка рутильной форми Зниження дозування пентаерітриту менше 98%, масова частка летучих речовин - 0,2%, масо0,3% до маси ТіО2 не забезпечує необхідну диспева частка водорозчинних речовин - 0,15%, рН водргуємість пігменту після здрібнення. ної суспензії - 7,6, залишок на ситі із сіткою Збільшення дозування більш 0,4 % пентаеріт0045=0,004%, розбілююча здатність - 2000 ум. од., риту до маси ТіО2 істотно не впливає на подальше укривістисть - 22г/м3, диспергуємість - 12мкм, білизниження показника диспергуємість. зна - 96,1(96,7)ум.од., маслоємність - 21г/100г пігСпосіб здійснюється таким чином. менту. У реактор заливають водну суспензію тонкоУ таблиці 1 подані результати впливу парамедисперсного двоокису титану концентрацією 100трів процесу поверхневої обробки на якісні показ3 300г/дм ТіО2 і нагрівають до температури 60ники готового продукту і норми витрати сировини. 70°С, уводять розчин сульфату алюмінію концентЗ отриманих даних прикладів конкретного ви3 рацією 57-60г/дм АІ2О3. Суспензію перемішують конання поверхневої обробки пігментного двоокипротягом 20-30хвл, а потім дозують алюмінат насу титану відомим і запропонованим способами трію концентрацією 290-320г/дм3 АІ2О3 із швидкісвипливає, що здійснення процесу по запропонова3 тю 50дм /хвл до досягнення рН=4-4,5, перемішуному способу дозволяє підвищити розбілюючу ють 20-30хвл, а потім уводять другу порцію здатність, знизити вміст водорозчинних речовин і 7 75198 8 диспергуємість готового пігменту, а також скоротиСпосіб пройшов іспит у промислових умовах ти витрату модифікуючих реагентів, за рахунок Кримської ДАК «Титан». Отримано позитивні речого знижується собівартість процесу при одерзультати. жанні 1т ТіО2 на 159грн. Таблиця 1 № п/п 1 1 2 3 4 5 6 7 ПоказПоказника по способу, що заявляється ники Параметри способу по Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад Приклад прото1 2 3 4 5 6 7 типу 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Кількість модифікуючих добавок, що вводяться, до маси ТіО2 у суспензії: силікат натрію (SiО2), % 0,8 дігідроксосульфат алюмінію (АІ2О3), % 2 сульфат цинку (Zn), % 0,3 сода кальцинована (Na2СО3), % 2 їдкий натр (NaOH), % 1 сульфат алюмінію (АІ2О3), % 1,1 1,08 1,0 1,09 0,86 1,297 0,96 алюмінат натрію (АІ2О3), % 1,847 1,62 2,0 1,42 2,14 2,203 1,44 загальна кількість добавок алюмінію (АІ2О3) до маси ТіО2, % 2 2,948 2,7 3,0 2,5 3.0 3,5 2,4 Співвідношення АІ2О3 у Аl2(SO4)3 до АІ2О3 в алюмінаті натрію, ваг.ч. 1:1,67 1:1,5 1:2.0 1:1,3 1:2,5 1:1,7 1:1,5 рН водної суспензії ТіО2 після модифікування 6,8 7,6 7,4 7,7 6,0 7,9 7,7 6,5 Кількість пентаеритріту (основної речовини), що вводиться до ТіО2, % 0,35 0,3 0,4 0,35 0,35 0,25 0,43 Швидкість дозування алюмінату на3 трію до рН=4-4,5, дм /хвл 50 50 50 55 50 50 50 Швидкість дозування алюмінату наз трію до рН=7-7,8, дм /xвл 20 23 25 27 24 25 20 Якість готового продукту: масова частка ТіО2, % 93,9 94,0 94,2 93,8 94,0 94,1 93,7 93,9 масова частка рутильно форми, % 97,5 98.0 98,2 98,1 98,0 98,5 98,1 98.4 масова частка летучих речовин, % 0,4 0,2 0,25 0,3 0.2 0,4 0.25 0.3 масова частка водорозчинних речовин, % 0,22 0,15 0,14 0,16 0,24 0,26 0.15 0,14 рН водної суспензії продукту 7,22 7.6 7,4 7,6 6.5 7,8 7,5 6,5 залишок на ситі із сіткою 0045, % 0,02 0,004 0,005 0,004 0,005 0,004 0,006 0,005 розбілююча спроможність, ум. од. 1720 2000 1980 2010 1840 2010 2000 1830 укривістиисть, г/м2 38 22 24 23 31 25 24 32 диспергуємість, мкм 15 12 12 11,5 12.5 12 15 12 білизна, ум. од. (95,2) 96,1(96,7) 96,0(96,5) 96,1/(96,7) 95.9(96,5) 96,0/(96,6) 96,1(96,7) 95,9(96,4) маслоємність г/100г пігменту 25 21 22 23 23 22 25 24 Примітка. Значення білизни, наведені у дужках, нормуються при визначенні на приладах типу «Райдуга» Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601