Способ получения диоксида титана

 

Изобретение относится к способу получения диоксида титана и позволяет ускорить процесс Отходы производства металлического титана помещают в реакционный сосуд , содержащий 2 - 5%-ную серную кислоту. Реакционную смесь нагревают до 60 - 90°С, в нее вводят измельченную до крупности 5-100 мкм слюду в массовом отношении слюды и раствора серной кислоты , равном 1:(5-20), и продувают через раствор сжатый воздух в количестве 1 - 5 дм /мин на 1 дм раствора Полученный осадок гидратированного диоксида титана прокаливают и получают диоксид титана. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 01 G 23/053

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1451097 (21) 4760771/26 (22) 20.11,89 (46) 30.11,91. Бюл. М 44 (72) P.М.Садыков, С.Н,Лукшина, Е,И.Фуртина и В.А.Тюстин (53) 661.882(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1451097, кл. С 01 G 23/053, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА ТИТАНА (57) Изобретение относится к способу получения диоксида титана и позволяет ускорить

Изобретение относится к способам получения диоксида титана из отходов производства, содержащих металлический титан и применяемых как по специальному назначению (электротехнические изделия), так и в качестве иризирующих пигментов.. Известен способ получения диоксида титана, включающий обработку отходов производства. содержащих металлический титан, 2-5 мас. минеральной кислоты при

60-90 С, окисление сульфата кислоты при воздухом, продуваемым чеоеэ оаствор в количестве 1 — 5 дм /мин на 1 дм раствора, и

3 3 термогидролиз сульфата титана (IV) с образованием гидратированного диоксида титана. Способ позволяет упростить синтез гидратированного диоксида титана за счет совмещения составляющих его стадий— растворения металлического титана, окисления Tlz(SO4)3, термогидролиза Ti0$04 и

„„Я2„„1694480 А2 процесс. Отходы производства металлического титана помещают в реакционный сосуд, содержащий 2 — 5 -ную серную кислоту. Реакционную смесь нагревают до

60 — 90 С, в нее вводят измельченную до крупности 5 — 100 мкм слюду в массовом отношении слюды и раствора серной кислоты, равном 1:(5-20), и продувают через раствор сжатый воздух в количестве 1—

5 дм /мин на 1 дм раствора. Полученный осадок гидратированного диоксида титана прокаливают и получают диоксид титана. 1 табл. исключения использования катализатора для окисления сульфата титана (!И).

° Недостатком этого способа является относительно невысокая скорость синтеза гидратированного диоксида титана, что связано с кинетическими трудностями образования зародышей гидратированного диоксида титана и их быстрым старением при температурах синтеза 60 — 90 С.

Цель изобретения — ускорение процесса синтеза гидратированного диоксида ти тана, Поставленная цель достигается дополнением известного способа получения диоксида титана операцией введения на стадии термогидролиза измельченной до крупности 5 — 100 мкм слюды в массовом отношении слюды к раствору, минеральной кислоты, равном 1:(5-20).

Сущность способа заключается в том, что алюмосиликатные группировки слюды

К (А!2(ОН)2 .(А(Я!2- 05) .в состав ко1694480

30

40

55 торых входят гидроксильные группы, способы играть роль зародышевых центров для осаждения гидролизованных соединений титана (IV) из раствора.

Отличительной особенностью таких зародышевых центров является их устойчивость во времени при 60 — 90 С. По мере осаждения соединений титана (IV) на поверхности слюды нарастает слой гидратиро, ванного диоксида титана. Будучи вначале ! аморфным, он со временем кристаллизует, ся, что приводит к нарастанию напряжений в соединительном эпитаксиальном слое и в конце концов к отрыву новой фазы от подложки. Поверхность слюды регенерируется и вновь участвует в процессах осаждения гидратированного диоксида титана. Процесс термогидролиза в целом не затухает, как это имеет место в известном способе иэ-за старения вносимых титановых зародышей или образующейся фазы гидратированного диоксида титана, Таким образом, введение на стадии термогидролиза измельченной до крупности 5 — 100 мкм слюды ускоряет синтез гидратированного диоксида титана.

Указанные пределы по диспероности вводимой на термогидролиз слюды определяются тем, что при размере частиц слюды менее 5 мкм, их становится трудно отделить от суспензии гидратированного диоксида титана, частицы которого имеют размеры от

1 до 3 — 5 мкм, При разрыве частиц более

100 мкм для получения заметного ускоряющего действия на термогидролиз потребовалось бы вводить большие количества слюды, что ограничивает возможность накопления гидратированного диоксида титана, При массовом отношении слюды к раствору минеральной кислоты более 1 — 5 процесс, как и в случае с частицами более

100 мкм, становится неэкономичным из-эа высокой концентрации посторонней твердой фазы (слюды) в суспензии.

При массовом отношении слюды к раствору минеральной кислоты менее 1:20 ускоряющее действие слюды невелико.

Существенность отличий прдлагаемого способа от известного заключается в введении на термогидролиз слюды, которая, облегчая выделение гидролизованных форм титана (И), ускоряет процесс синтеза гидратированного диоксида титана и получение диоксида титана в целом.

Известен способ осаждения диоксида титана из растворов его солей на чешуйках слюды, включающий диспергирование молотой слюды в растворе, содержащем титанилсульфат и серную кислоту или эти соединения и соль олова, нагрев полученной суспензии до кипения, фильтрацию, сушку и прокаливание пигмента. 8ысокая кислотность суспензии (более 5% HzS04) и нагрев суспензии до кипения (101 — 103 С) не позволяют слюде проявить ускоряющие действия на осаждение ГДТ иэ раствора., Существенность отличий предлагаемого способа от известного заключается в использовании отходов производства, содержащих металлический титан, а также совмещении всех стадий — растворение металлического титана в минеральной кислоте, окисление сульфата титана (III) и термогидролиз сульфата титана {IV) в присутствии слюды во времени в одном и том же реакционном объеме.

Пример 1 (известный способ), 337 r титановых отсевов (отход производства металлического титана) помещают в реакционный сосуд (колба с мешалкой и воздушным барботером, обогреваемая электроплиткой), содержащий 2,5 дм 3,57-ного раствора серной кислоты. Реакционную смесь нагревают до 75ОС и при накоплении в растворе 3,5 г/дм Tiz(SO4)g в пересчете на

TtzOz подают сжатый воздух в количестве

3,0 дм /мин нэ 1 дм раствора. При накопз з лении в суспензии 120 г/дм (в пересчете на э

Ti0z) гидратированного диоксида титана

{ГДТ) отбирают 50 об.;ь реакционной массы и фильтруют. Фильтрат возвращают в реакционный сосуд и при накоплении осадка эта операция повторяется. Полученные осадки

ГДТ промывают дистиллированной водой иэ расчета 15 дм на 1 кг ГДТ и прокаливают з при 950 С в течение 2 ч, получая готовый продукт. 8 процессе опыта измеряют скорость накопления ГДТ в суспензии, которая оказалась равной 8,7 г Т162/дм х.ч.

Il р и м е р 2 {предлагаемый способ).

337 г титановых отсевов (отход производства металлического титана) помещают в реакционный сосуд (колба с мешалкой и воздушным барботером, обогреваемая электроплиткой), содержащий 2,5 дм

3,57;-ного раствора серной кислоты. Реакционную смесь нагревают до 75 С и при накоплении в растворе 3,5 г/дм TI02(SO<)z з в пересчете на T120z в нее вводят слюду крупностью 40 — 60 мкм вколичестве 0,,256 кг (массовое отношение слюды к раствору серной кислоты равно 1:10) и подают сжатый

3 воздух в количестве 3,0 дм /мин на 1 дм" раствора. При накоплении в суспензии

120 г/дм в пересчете на Т 02 ГДТ отбирают 50 об.$ реакционной массы и центрифугируют для разделения слюды и ГДТ.

Тонкую фракцию, представляющую собой суспенэию ГДТ. фильтруют. Фильтрат воз1694480

Формула изобретения

Способ получения диоксида титана по авт. св. гв 1451097, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, на стадии термогидролиза дополнительно вводят измельченную до крупности 5 — 100 мкм слюду в массовом . отношении слюды к раствору минеральной кислоты, равным 1:(5 — 20), Скорость синтеза гидратированного диоксида титана, г/дм хя

Задаваемые условия экспеимента

Номера примеров

Массовое отношение слюды к раствору серной кислоты

Дисперсность слюды, мкм

1 Известный способ

Слю а отс

8.7 тств ет

2 (Предлагаемый способ)

3 (То же)

4 (To же)

5 (To же)

6 (Тоже)

7 (Вне пределов предлагаемого способа) 40-60

5-10

80-100

40-60

40-60

3-5

1:10

1:10

1:10

1:5

1;20

1:10 I

8 {То же)

9 (Тоже) 100-120

- 40-60

1:10

1:4

40-60

10 о же

1:22

Составитель Ю. Куценко

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор И.Касарда

Заказ 4122 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35., Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вращают в реакционный сосуд, а остаток

ГДТ после промывки дистиллированной водой иэ расчета 15 дм на 1 кг ГДТ прокаливают при 950 С в течение 2 ч и получают готовый продукт. 5

Грубую фракцию после центрифугирования, представля ющую собой слюду, возвращают в реакционный сосуд. В процессе опыта измеряют скорость накопления ГДТ в суспензии, которая оказалась 10 равной 13,5 г Т10г/дм х.ч.

Пример ы 3 — 10. Аналогичны примеру

2, но варьируют количество и крупность вводимой слюды на стадии термогидролиза., Конкретные условия эксперимента и 15 полученные результаты приведены в таблице. Они показывают, что предлагаемый способ позволяет в 1,24 — 1,74 раза увеличить скорость синтеза гидратированного диоксида титана. Это позволяет интенсифицировать производство диоксида титана из отходов производства, содержащих металлический титан.

13,5

15,1

10,8

14,3

12,2

1,6,3, но в продукте содержится до 15 мас, g кремнезема

9,1

14,9, но уже при концентрации 80 г/дм ГДТ, суспензия не транспортабельна

9,5