一种二氧化钛料浆浓度的快速测试及计算方法

技术领域

本发明属于钛白粉制备技术领域，具体涉及了一种二氧化钛料浆浓度的快速测试及计算方法。

背景技术

钛白粉(二氧化钛)是一种广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、化纤等的白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被美誉为“白色颜料之王”。

在钛白粉的生产过程中，由于二氧化钛天然的晶格缺陷，其表面上存在许多光活化点，因此为了提高二氧化钛耐候性和化学稳定性，改善二氧化钛在各种不同介质中的分散性，通常要对二氧化钛进行表面处理，如无机包覆处理及有机包覆处理，且在处理过程以及二氧化钛制备的其他步骤中需对二氧化钛料浆进行球磨、砂磨等处理，在各种处理过程中，二氧化钛料浆浓度均是重要的一个质量指标，对包膜、球磨等处理效果有着重要的影响。

料浆浓度，又称料浆总固体含量或料浆含固量(单位一般为g/mL、g/L等)，是料浆质量指标之一。现有技术中料浆浓度的测试方法有多种：(1)浓度仪测试-如波美计，是以波美度为单位来测量溶液浓度的一种方法，即在一定温度下用波美计测定料浆密度，间接反应钛白粉与水的重量之比，波美计不仅校正和操作过程繁琐，其内部刻度条还容易滑动，造成测试不准，一般建议多个波美计同时测试；(2)烘干法，即将定量浆液在烘箱中蒸发去除所有水分，留下的干重占烘干前料浆重量的比例，可以用百分比表示，也可以用g/L表示，此方法准确性高，但时间较长；(3)比重瓶，比重瓶具有一定的容积，在一定温度下，用同一比重瓶分别称取等体积的样品溶液与蒸馏水的质量，以两者的质量比即可求出该样品溶液的相对密度，但是实验过程中发现比重瓶的误差较大。

上述几种常规的浓度测试方法，不是存在测量时间较长，步骤繁冗的问题，就是存在测试误差较大的问题，而在钛白粉生产需要频繁的测量料浆浓度，因此急需寻找一种可快速测量二氧化钛料浆浓度的测试和计算方法。

发明内容

本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种二氧化钛料浆浓度的快速测试及计算方法。

本发明的目的是以下述技术方案实现的：

一种二氧化钛料浆浓度的快速测试及计算方法，包括以下步骤：

S1.取待测浓度的二氧化钛料浆，量取一定体积V，称量V体积料浆的质量m；

S2.采用如下计算公式计算得到所述待测浓度的二氧化钛料浆的浓度：

其中，m为步骤S1所述的料浆质量；V为步骤S1所述的料浆体积；ρ为不同类型二氧化钛的密度；

所述不同类型二氧化钛根据二氧化钛粒子包覆量和处理方式分为四类；其中：

I类为未经表面包膜处理的金红石型二氧化钛，且其二氧化钛含量≥97％；

II类为经过表面包膜处理，并进行湿法研磨，去除大颗粒，且采用1～5％量的硅铝包覆的金红石型二氧化钛，且其二氧化钛含量≥93％；

III类为典型的超细包覆级的金红石型二氧化钛，所述超细包覆级为二氧化粒子经将粒子解聚并进行有机包覆的金红石型二氧化钛，且其二氧化钛含量≥92％；

IV类为大包覆量的金红石型二氧化钛，又分为Iva类和IVb类；

IVa类包覆量为>5％，且<10％，除了所述II类硅铝包覆的其他包覆二氧化钛，且其二氧化钛含量≥91％；

IVb类包覆量≥10％，且其二氧化钛含量≥82％；

不同类型二氧化钛的对应密度如表1所示：

表1

。

优选的，步骤S1所述的待测浓度的二氧化钛料浆范围包括氯化法或硫酸法二氧化钛料浆、以及经过球磨、砂磨或包膜处理后的氯化法或硫酸法二氧化钛料浆。

优选的，步骤S1所述待测浓度的二氧化钛料浆搅拌均后再进行体积和质量测量。

优选的，步骤S1取干净的量筒，测量所述量筒的质量m

优选的，所述体积V为100mL、250mL、500mL或1000mL。

优选的，所述超细包覆级二氧化钛平均粒径为0.28～0.30μm。

本发明仅需要一个量筒和一台电子天平，计算料浆浓度，快速简洁，误差较小，可以作为快速测试二氧化钛料浆浓度的有效方法。

具体实施方式

本发明提供的二氧化钛料浆浓度的快速测试及计算方法，包括以下步骤：

S1.取待测浓度的二氧化钛料浆，量取一定体积V，称量V体积料浆的质量m；

S2.料浆浓度的计算公式如下：

其中，m为步骤S1所述的料浆质量；V为步骤S1所述的料浆体积；ρ为不同类型二氧化钛的密度；

不同类型二氧化钛根据二氧化钛粒子包覆量和处理方式分为四类；

I类，为未经表面包膜处理的金红石型二氧化钛，二氧化钛含量≥97％；该类二氧化钛具有极低的比表面积和吸油量，因未进行表面包膜处理，颜料性能极差；该类二氧化钛可以经5R磨、对辊磨、雷蒙磨等干磨处理；

II类，为经过表面包膜处理，并进行湿法研磨，去除大颗粒，并用1～5％量的硅(致密硅)铝包覆的金红石型二氧化钛，二氧化钛含量≥93％，硅铝包覆是最为常见的二氧化钛表面包膜方式，主要用于耐候性钛白粉的处理；

III类，为典型的超细包覆级的金红石型二氧化钛，超细包覆级为二氧化粒子经气流磨等设备将粒子解聚并进行有机包覆的金红石型二氧化钛，二氧化钛含量≥92％；根据不同领域的需要，可采用不同的有机物进行包覆；其平均粒径一般为0.28～0.30μm；

IV类，为大包覆量的金红石型二氧化钛，除了II类硅铝包覆的其他包覆二氧化钛，如锆、镁、钙、铈、铝等包覆，又分为Iva类和IVb类；

IVa类，包覆量为>5％，且<10％，二氧化钛含量≥91％；主要适应于不同领域的钛白粉；

IVb类，包覆量＞10％，其不透明性优于IVa类，二氧化钛含量≥82％；主要应用于高遮盖乳胶领域钛白粉。

上述不同类型二氧化钛粒子的对应密度如表1所示：

表1

。

二氧化钛料浆浓度除了和溶剂密度有关，和其中包含的二氧化钛粒子密度有直接关系，通过二氧化钛粒子密度，再结合料浆密度(m质量/v体积)、溶剂密度可直接计算得到料浆浓度。未包覆、未经其他表面处理的二氧化钛(金红石型)粒子密度大约为4.20，经包覆或其他处理后的密度有所下降，申请人根据前期批量试验，根据包覆量和处理方式将二氧化钛粒子分为典型的四类，并给出每类二氧化钛粒子对应的密度，在测定新的二氧化钛料浆浓度时，只需快速测量料浆体积和质量，即可快速准确得到二氧化钛料浆浓度，经验证，本发明提供的测试和计算方法，误差较小，准确率高。

另外上述几类的二氧化钛，其中I类包括了未经处理的二氧化钛，II类包括了最常见的硅铝包覆二氧化钛，IVa类包括了除II类的其他包覆二氧化钛，除了上述三种二氧化钛，本发明还包括了实际应用中较多的其他两种特殊的二氧化钛，其中III类包括了典型的超细包覆级的二氧化钛，IVb类包括了包覆量相对较大的特殊领域的二氧化钛，上述几种二氧化钛涵盖了95％以上的钛白粉生产中需要测试二氧化钛料浆密度的工序，应用范围广。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本发明主要针对钛白粉生产过程中，尤其是表面处理前后的料浆浓度进行测定，该方法操作简便，计算简单，测试结果误差较小；

(2)本发明中料浆称量之后可以直接返回系统生产，减少废料收集储存工序；

(3)本发明所使用的仪器为常规仪器，操作简单；

(4)本发明还未见相关报道。

优选的，步骤S1的待测浓度的二氧化钛料浆范围包括氯化法或硫酸法二氧化钛料浆、以及经过球磨、砂磨或包膜处理后的氯化法或硫酸法二氧化钛料浆。

优选的，步骤S1待测浓度的二氧化钛料浆搅拌均后再进行体积和质量测量。搅拌均匀后所测料浆体积和质量数据更加准确，拌均匀所用仪器可以是磁力搅拌器、机械搅拌或者高速搅拌。

优选的，步骤S1取干净的量筒，测量量筒的质量m

优选的，体积V为100mL、250mL、500mL或1000mL，该体积下方便进行测量和计算。

方法准确性验证

(1)选取多组搅拌均匀的料浆，其编号、料浆来源、料浆类型、二氧化钛含量、以及经表格1得到的对应密度如表2所示：

表2

(2)用电子天平称量已备好的干净且干燥的量筒质量，然后分别量取100mL料浆，并称量料浆质量；

(3)根据本发明公式计算料浆浓度。

(4)采用烘干法作为对照测试料浆浓度。

本发明计算得到的料浆浓度和对照方法(烘干法)测得的料浆浓度的具体数据如表3所示：

表3

由此可见，本发明方法计算的浓度与烘干法得到的浓度相差不大，浓度差比小于3％，基本可满足生产对浓度需求。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。