Изобретение относится к способам получения волокнистого титаната калия и может найти применение в химической промышленности, в частности в производстве наполнителей, электроизоляционных материалов, катализаторов, при армировании бетонов и для специальной техники.
Известен способ получения волокнистого титаната калия путем приготовления шихты из карбоната калия и диоксида титана при молярном отношении К2О к TiO2= 0,25-0,40, помола, термообработки в присутствии катализатора: металла или оксида, например Li, Be, B, Na. при температуре до 1400оС, охлаждения спека, выщелачивания и последующего выделения продукта с добавлением воды в шихту до влажности 10-25% (Авт. св. СССР N 1101412, кл. С 01 G 23/00,1984).
Известен также способ получения волокнистого гексатитана калия из шихты, содержащей соединение калия, например, К2СО3, разлагающегося при нагревании с образованием К2О, и диоксид титана, при молярном отношении К2О к TiO2, равном 0,40-0,66. Смесь нагревают до 950-1100оС, расплав закаливают. Порошок вновь подвергают термообработке при 900-1000оС с получением смеси титанатов калия, которую для получения однофазного продукта экстрагируют водой и остаток прокаливают (Заявка Японии N 63-64997, кл . С 30 В 29/32, 1988).
По указанным способам использование избытка калиевой составляющей в исходной шихте (для образования гексатитаната калия по стехиометрии молярное отношение К2О к TiO2= 0,17) приводит к низкому выходу целевого продукта ( ≈70% по титану и 26-42% по калию), а также к необходимости многоступенчатой очистки целевого продукта от избытка калиевой составляющей путем выщелачивания, экстракции и прокаливания. Очистка и использование катализатора усложняют процесс.
Цель изобретения заключается в повышении выхода целевого продукта и упрощении процесса.
Цель достигается тем, что в способе получения волокнистого гексатитаната калия, включающем приготовление шихты из соединения калия и диоксида титана и ее термообработку, в качестве соединения калия используют фтортитанат калия, который смешивают с диоксидом титана в молярном отношении 0,2-0,5.
Сущность предложенного способа заключается в следующем. Берут один из фтортитанатов калия, например КTiO1,25 F2,5 ˙0,75Н2О, К1,75TiOF3,75, К2TiOF4 ˙H2O или К2TiF6 ˙H2O, и смешивают с диоксидом титана в молярном отношении, необходимом для образования гексатитаната калия K2Ti6O13 (фторотитанат калия: TiO2= 0,2-0,5). При прокаливании такой шихты на воздухе с постепенным подъемом температуры со скоростью 8-10 град/мин до 960-1300оС кристаллизуется волокнистый гексатитанат калия К2Ti6O13. Состав соединения подтвержден рентгенофазовым анализом.
При увеличении отношения фтортитаната калия к TiO2 более 0,50 целевой продукт будет загрязнен неволокнистой фазой К3TiOF5 со структурой криолита. При уменьшении отношения фтортитанат калия к TiO2 менее 0,2 снижается выход целевого продукта и он будет загрязнен неволокнистой двуокисью титана. В результате прокаливания выделяется HF, который поглощают раствором КОН. Из раствора кристаллизуется KF 2H2O, который используют для получения фтортитана калия.
Новизна способа заключается в том, что в качестве соединения калия используют фторотитанат калия, который активно взаимодействует с TiO2 при нагревании с направленным образованием волокнистого гексатитаната K2Ti6O13, что позволяет значительно повысить выход целевого продукта. В предложенном способе в связи с тем, что не требуется избытка калия, в продукте прокаливания не содержится примесь кислородсодержащего соединения калия. Отсюда нет необходимости в дополнительных операциях выщелачивания, экстракции и прокаливания.
П р и м е р 1. Берут 1 кг фтортитаната калия KTiO1,25F2,5˙0,75Н2О, смешивают с 0,95 кг TiO2 (молярное отношение фтортитаната к TiO2= 0,5). Шихту прокаливают при 1300оС в течение 2 ч. Образуется волокнистый гексатитанат калия К2Ti6O13. Его масса 1,57 кг. Прямой выход в целевой продукт по калию и титану составляет 92% .
П р и м е р 2. Берут 1 кг фтортитаната К1,75TiOF3,75, который смешивают с 1,67 кг TiO2 (молярное отношение фтортитаната к TiO2= 0,2). Шихту прокаливают при 1000оС в течение 5 ч. Масса плавится, из нее происходят испарения и сублимация волокнистого гексатитаната калия К2Ti6O13. Его масса 2,19 кг. Прямой выход в целевой продукт по калию и титану составляет 89% .
П р и м е р 3. Берут 1 кг фтортитаната К2TiOF4 ˙H2O, который смешивают с 1,69 кг TiO2 (молярное отношение фтортитаната к TiO2= 0,2). Шихту прокаливают при 960оС в течение 4 ч. Образуется волокнистый гексатитаната калия К2Ti6O13. Его масса 2,20 кг. Прямой выход по калию и титану в целевой продукт составляет 90,6% .
П р и м е р 4. Берут 1 кг фортитаната К2TiF6˙ H2O, который смешивают с 1,55 кг TiO2 (молярное отношение фтортитаната к TiO2= 0,2). Шихту прокаливают при 1000оС в течение 2 ч. Масса полученного волокнистого гексатината калия К2Ti6O13 1,91 кг. Прямой выход калия и титана в целевой продукт составляет 86% .
П р и м е р 5 (за пределами заявляемого способа). Берут 1 кг фтортитаната К2TiF6 H2O, который смешивают с 3,10 кг TiO2 (молярное отношение фтортитаната к TiO2= 0,1). Шихту прокаливают при ≈ 1000оС в течение 2 ч. Получена смесь, содержащая K2Ti6O13 и непрореагировавшую TiO2.
П р и м е р 6 (за пределами заявляемого способа). Берут 1 кг фтортитаната K2TiOF4 ˙H2O, который смешивают с 0,56 кг TiO2 (молярное отношение фтортитаната к TiO2= 0,6). Шихту прокаливают при 960оС в течение 4 ч. Образуется смесь титаната K2Ti6O13 и фтортитаната K2TiOF5.
П р и м е р 7 (по способу-прототипу). Берут 1 кг K2CO3, который смешивают с 1,45 кг TiO2 (молярное отношение К2О к TiO2= 0,4). Шихту нагревают до 1000оС, расплав закаливают. Порошок подвергают термообработке при 1000оС с получением 2,13 кг смеси растворимых титанатов K4TiO4, К2Ti4O9 и нерастворимого волокнистого титана K2Ti6O13. Смесь промывают водой, при этом экстрагируются растворимые титанаты. В остатке содержится 1,24 кг K2Ti6O13. Выход от шихты в целевой продукт по титану 72% , по калию - 30% .
Из приведенных примеров видно, что по предложенному способу все исходные реагенты расходуются на образование целевого продукта, благодаря чему обеспечивается высокий выход в целевой продукт по калию и титану 86-92% . Кроме того, способ существенно упрощается так как он не требует проведения операций по очистке продукта прокаливания от примесных фаз.
(56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1101412, кл. С 01 G 23/00, 1984.
2. Заявка Японии N 63-64997, кл. С 30 В 29/32, 1988.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЭВДИАЛИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 1989 |
|
RU1616049C |
| СРЕДСТВО ДЛЯ ДУБЛЕНИЯ КОЖ | 1990 |
|
SU1769538A1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНТАФТОРЦИРКОНАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ | 1987 |
|
RU1462708C |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ТИТАНАТА КАЛИЯ | 2009 |
|
RU2415107C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНАТА КАЛИЯ | 2006 |
|
RU2326051C1 |
| Способ получения пигментной двуокиси титана | 1982 |
|
SU1074883A1 |
| Способ получения гексафтортитанатов щелочных металлов | 1987 |
|
SU1465714A1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ТИТАНАТА КАЛИЯ | 2008 |
|
RU2366609C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРЛАМУТРОВОГО ПИГМЕНТА НА ОСНОВЕ СЛЮДЫ | 1993 |
|
RU2097397C1 |
| Способ получения титаната бария | 1987 |
|
SU1481204A1 |
Использование: получение волокнистого титаната калия для наполнителей, электроизоляционных материалов, катализаторов, армирования бетонов, специальной техники. Сущность способа: 1 кг фтортитаната калия смешивают с 0,95 кг диоксида титана. Молярное отношение фтортитаната калия к диоксиду титана 0,5. Шихту прокаливают при 1300 С в течение 2 ч. Образуется 1,57 кг волокнистого гексатитаната калия. Выход составляет 92% .
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО ГЕКСАТИТАНАТА КАЛИЯ, включающий смешивание соединения калия и диоксида титана и термообработку полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве соединения калия используют фтортитанат калия и смешивание ведут при молярном отношении фтортитаната калия к диоксиду титана 0,2 - 0,5.
