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| 涂装咨询：制备高纯微细钛白粉时氯化铵作用和影响 |
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涂装咨询：制备高纯微细钛白粉时氯化铵作用和影响 高纯微细TiO2粉末是固相法制备钛酸盐系列电子陶瓷粉体的主要原料。电子陶瓷用的TiO2要求纯度高，粒度细，团聚少，分散性好。精制TiCl4水解法制备高纯微细，具有投资少，操作简单，成本低，易于产业化等优点。实验中发现，水解制备过程中，偏钛酸中NH4Cl的存在对于防止粒子的团聚具有较大的作用，对于制备分散性好的产物有好处。然而，高温下NH4Cl分解为具有较高活性的NH3和HCl气体，易与材料中的某些杂质发生化学反应，扩散进入到产物中，影响产品纯度。另一方面，滤饼中的NH4Cl的存在对产物纯度有多大影响，以及为了降低成本，生产中含有NH4Cl的滤液是否可以循环使用和如何回收等问题，在此工作中进行了试验和探讨。 1实验 实验工艺流程如图所示。先将精制TiCl4缓慢地加入到高纯水中，配制成一定浓度的钛液。在搅拌条件下，将等体积的浓度为钛液浓度倍的氨水逐渐加入到钛液中，反应生成偏钛酸，然后静置，过滤，干燥和煅烧得产物。 2结果与讨论 2.1偏钛酸中NH4Cl含量对产物TiO2理化性能的影响 为了考查NH4Cl对产物理化性能的作用，通过改变钛液浓度获得不同含量的偏钛酸。浓度越高，制得的偏钛酸颗粒越细，吸附NH4Cl的能力越强，因而其中的NH4Cl含量也越高。实验表明，当钛液浓度越高时，所得的产物越疏松，分散性越好，TiO2的纯度一般都大于99.5%。 2.2反应方式及分散剂的加入对偏钛酸中NH4Cl含量的影响 在无分散剂存在的情况下，反应方式对滤液中NH4Cl含量的影响很小。但在相同条件下，在钛液中加入一定量的分散剂，可使滤液中的NH4Cl含量大大减少，所得的TiO2更疏松，分散性更好。加入分散剂的目的，是为了在合成偏钛酸时，防止其粒子的长大和团聚，也有由于分散剂的加入导致滤饼中NH4Cl的增加，从而使TiO2更为疏松的作用。分散剂的存在被吸附在生成的偏钛酸微粒表面上，防止其继续长大和团聚，即起到使偏钛酸颗粒细化的作用，这一作用也同时增强了偏钛酸对NH4Cl的吸附能力，从而导致滤液中的NH4Cl减少，滤饼中NH4Cl的增加。 2.3滤液循环使用对产物理化性能的影响 在制备TiO2过程中，要产生大量的含有一定NH4Cl的滤液，滤液可以通过蒸发浓缩回收NH4Cl。如果滤液可以循环使用，不仅减少了整个工艺流程中纯水的用量，使TiO2的生产成本大大降低，同时通过循环使用，也使滤液中NH4Cl浓度不断地得到提高，这有利于NH4Cl的回收和降低消耗。为此，以浓度为1mol/g的钛液与氨水反应得到的滤液作为稀释TiCl4的水溶液，其后钛液的浓度为2mol/L。 由此可见，滤液的循环使用对产物理化性能的影响不大，且所获得的样品经某无线电元件厂试用表明，完全达到对该种材料的要求。但是要尽量避免滤液达到饱和状态，因为滤液达到饱和时，新生成的NH4Cl就会结晶出来，夹杂到偏钛酸中，给煅烧过程带来很大的能耗和回收问题。在煅烧时，挥发出来的NH4Cl遇冷很容易凝结在设备的低温部分，因此这部分NH4Cl的回收可以采取使释放出来的气体冷却的办法来回收。 2.4偏钛酸中NH4Cl对煅烧材质的影响 在高温煅烧偏钛酸时，NH4Cl分解为具有活性的NH3和HCl气体，同时可能还有少量水汽存在，对与其接触的煅烧材质有较强的腐蚀作用，可能对产品造成污染，高温下偏钛酸中NH4Cl分解出的HCl易与材质中的铁等杂质反应，杂质进入产物使其显色。铁会使TiO2显黄色，即钛黄。为保证产品纯度，应采用表面光滑的高纯氧化硅或氧化铝为煅烧料钵的材质。 结论 (1)精制TiCl4水解制备的高纯微细TiO2过程中，偏钛酸中NH4Cl的存在可以起到使产物疏松、防止硬团聚形成的作用，对产物的纯度几乎没有影响。 (2)在工艺过程中，滤液可以适当地循环使用，以减少纯水用量，也有利于滤液中NH4Cl的进一步回收。 (3)偏钛酸煅烧过程中，NH4Cl易与煅烧料钵材质中的铁等杂质发生化学反应，致使产物中铁含量高。此外，料钵表面的光滑和致密程度也直接影响NH4Cl与杂质的反应。表面光滑致密的高纯氧化硅或氧化铝材质有利于保证产品的纯度。 |