Способ получения раствора четыреххлористого титана
Изобретение относится к области электрохимических производств. В качестве исходного полупродукта для получения раствора четыреххлористого титана используют раствор треххлористого титана. Раствор треххлористого титана получают из отходов титана в виде металла и/или травильного раствора производства оксидных рутений-титановых анодов. Раствор треххлористого титана обрабатывают анодно в диафрагменном электролизере или безотходными окислителями, например раствором пероксида водорода с получением четыреххлористого титана. Техническим результатом является обеспечение безопасности работ при приготовлении, транспортировании и хранении веществ, используемых для получения раствора четыреххлористого титана.
Изобретение относится к области электрохимических производств и может быть использовано при изготовлении малоизнашиваемых электродов для производства хлора, гипохлоритов, хлоратов и перхлоратов.
Раствор четыреххлористого титана применяется в процессе приготовления покрывного раствора при нанесении последнего на титановые пластины с целью получения малоизнашиваемых оксидных рутений-титановых анодов (ОРТА). Его получают путем растворения в соляной кислоте чистого четыреххлористого титана, который производят из диоксида титана хлорированием при 300°С в присутствии углерода (БСЭ, т.25, 1976, М. Изд. «Советская энциклопедия», с.578).
Недостатком известного способа являются технологические усложнения, связанные с взрывоопасностью чистого четыреххлористого титана: необходимо охлаждать исходные жидкости и получаемый раствор в процессе приготовления. Необходимы и специальные меры безопасности при транспортировании и хранении чистого четыреххлористого титана: герметичная, устойчивая к взрыву, емкость, специальный транспорт и сопровождение. Эти меры существенно удорожают конечный продукт, поскольку потребность в четыреххлористом титане составляет несколько килограммов в год.
Известен способ получения четыреххлористого титана диспропорционированием треххлористого титана. Процесс проводят в вакууме в двухзонном реакционном аппарате. В первой зоне нагревают треххлористый титан до 475°С, вторую охлаждают до минус 78°С для конденсации образующегося четыреххлористого титана (Коровин С.С. и др. Редкие и рассеянные элементы. М., НИСИС, 1990, т.2, с.39). Из полученного этим способом четыреххлористого титана можно приготовить его раствор в соляной кислоте. Данный способ принят за прототип.
Недостатком названного способа является сложность аппаратурного оформления и ведения процесса, малодоступность безводного треххлористого титана.
Техническая задача предполагаемого изобретения - обеспечение безопасности работ, упрощение процесса и используемого оборудования.
Данная техническая задача разрешается тем, что в качестве исходного продукта используют раствор треххлористого титана, из которого путем окисления титана (III) до титана (IV) получают раствор четыреххлористого титана с применением безотходных окислителей, например электрического тока, пероксида водорода, хлора и др. Исходный раствор треххлористого титана получают растворением отходов металлического титана марки ВТ1.0 в концентрированной соляной кислоте, и/или используют готовый раствор, образующийся при травлении титана той же марки в соляной кислоте при производстве ОРТА. Используемый раствор треххлористого титана вполне доступен, безопасен, экологически более обоснован, поскольку получается путем утилизации отходов производства.
Технология производства ОРТА, базирующаяся на предлагаемом способе получения раствора четыреххлористого титана, опробована в полупромышленном масштабе в Тамбовском опытно-конструкторском технологическом бюро.
Простота аппаратурного оформления и ведения технологического процесса получения раствора четыреххлористого титана по новому способу иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Исходный раствор треххлористого титана с концентрацией титана 130 г/л, полученный из отходов титана или травильного раствора, заливают в анодное пространство диафрагменного электролизера (диафрагмой служит анионообменная мембрана на лавсановой основе). В катодное пространство заливают 4М соляную кислоту марки ХЧ. Объемы растворов в анодном и катодном пространствах одинаковы. Катодом и анодом являются ОРТА. Электролиз ведут при анодной плотности тока 5 А/дм2 до перехода синего цвета анолита в желтый. По окончании электролиза анолит сливают в стеклянную емкость, избыток хлора в растворе восстанавливают раствором треххлористого титана, добавляя последний малыми порциями с перемешиванием до появления слабосиней окраски, которая при последующей выдержке готового раствора четыреххлористого титана исчезает. Процесс ведут при комнатной температуре.
Поученный раствор четыреххлористого титана содержит 120 г/л титана, что позволяет на его основе готовить покровный раствор с использованием продажного раствора гидроокисихлорида рутения (около 20% массовых долей рутения).
Пример 2. Исходный раствор треххлористого титана объемом 0,5 л с концентрацией титана 130 г/л, полученный из отходов титана и травильного раствора, заливают в стеклянный стакан вместимостью 1 л с магнитной мешалкой. Над стаканом устанавливают бюретку с 40% раствором пероксида водорода, из которой раствор изливается со скоростью ˜0,2 мл/мин, такая скорость обеспечивает полноту протекания реакции окисления титана (III) до титана (IV) при полном использовании пероксида водорода. За счет интенсивного перемешивания реакция идет практически во всем объеме реакционной смеси, при этом обеспечивается ее воздушное охлаждение. Полученный раствор четыреххлористого титана содержал 120 г/л титана.
Способ получения раствора четыреххлористого титана из раствора треххлористого титана, отличающийся тем, что в качестве исходного полупродукта используют раствор треххлористого титана, получаемый из отходов титана в виде металла и/или травильного раствора производства оксидных рутений-титановых анодов, который обрабатывают анодно в диафрагменном электролизере или безотходными окислителями, например, раствором пероксида водорода.
