СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОГО ДИОКСИДА ТИТАНА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК C01G23/08 C09C1/36 

Изобретение относится к производству пигментного диоксида титана хлоридным и сульфатным методами и, в частности, к поверхностной обработке - модифицированию поверхностных свойств диоксида титана путем очистки поверхности от вредной примеси: сорбированного хлора при хлоридном способе производства и нанесения пленки неорганических и органических соединений на поверхность частиц диоксида титана.

Изобретение направлено на совершенствование технологии производства пигментного диоксида титана и повышение производительности поверхностной обработки.

Известны способы получения высококачественного пигментного диоксида титана путем поверхностной обработки с целью придания свойств, необходимых для эффекивного использования в качестве пигмента или наполнителя. Модифицирование или поверхностная обработка пигментного диоксида титана состоит, как известно, из трех стадий: обесхлоривание при хлоридном способе производства, нанесение поверхностного слоя неорганических соединений для подавления фотохимической активности и нанесения слоя органических соединений для придания органофильных свойств поверхности частиц. В производстве пигментного диоксида титана обесхлоривание является только одной первой стадией поверхностной обработки и используется только при хлоридном способе производства.

Известно [1], что присутствие на поверхности частиц диоксида титана сорбированного хлора заметно ухудшает его пигментные свойства: способствует пожелтению лакокрасочного слоя, его выцветанию, снижению атмосферостойкости, растрескиванию и разрушению слоя. Поэтому первой стадией поверхностной обработки является очистка диоксида титана от хлора, сорбированного в процессе синтеза.

Второй стадией поверхностной обработки является нанесение на поверхность частиц защитного слоя неорганических соединений для подавления фотохимической активности диоксида титана. Известно [2], что под воздействием солнечного света, в основном его ультрафиолетовой составляющей, на поверхности частиц пигмента образуются активные окислительные комплексы. Это происходит за счет поглощения кванта света и распределения его энергии между ионом титана в кристаллической решетке и молекулами кислорода или гидроксильными группами на поверхности частицы. Активные окислительные комплексы являются основной причиной окисления связующих органических материалов и разрушения лакокрасочных пленок и изделий. Поэтому нанесение защитного слоя неорганических соединений для блокировки фотоактивных центров на поверхности диоксида титана и наиболее полного подавления фотохимической активности является основной задачей этой стадии обработки.

Третьей стадией поверхностной обработки является нанесение наружного слоя органических соединений для придания поверхности частиц диоксида титана органофильных свойств. Это повышает смачиваемость и диспергируемость пигмента в органических связующих материалах и его седиментационную устойчивость в красках.

Известны так называемые "мокрый" и "сухой" способы обесхлоривания диоксида титана хлоридного производства. Согласно “мокрому” методу [3] удаление хлора с поверхности частиц диоксида титана осуществляют путем обработки пигмента щелочью в водной фазе при температуре 70-85°С и перемешивании в течение 1-6 часов.

Способ достаточно сложный, требует промежуточной фильтрации и отмывки, т.к. хлорид натрия, присутствующий в водной фазе, будет в последствии соосаждаться в процессе нанесения защитной пленки неорганических соединений. Загрязнение защитной пленки хлоридами приведет к ухудшению ее свойства и, как результат, к снижению атмосферостойкости пигмента. Кроме того, известный способ весьма продолжителен.

Из "сухих" способов обесхлоривания известен метод инжектирования диоксида титана потоком газовоздушной смеси, содержащей пары воды, при температуре 140-650°С [4].

Этот способ является дорогостоящим, так как требует больших энергетических затрат. Он также недостаточно эффективен по глубине обесхлоривания, поскольку сопровождается вторичной адсорбцией хлора и слипанием частиц пигмента при охлаждении хлорсодержащей пылегазовой смеси. Это снижает эффективность процесса в целом и ухудшает пигментные свойства, в частности, диспергируемость диоксида титана.

Известен способ обесхлоривания пигмента в псевдоожжиженном, так называемым "кипящем" слое (КС) [5]. Однако применение КС для такого тонкодисперсного материала, каким является диоксид титана со средним размером частиц 0,15-0,5 мкм, в традиционном виде невозможно из-за образования воздушных каналов в слое псевдоожиженого пигмента и соответственно необходимости его постоянного перемешивания. С технической точки зрения применение специальных перемешивающих устройств в агрессивной среде, содержащей хлор, и обеспечение их работоспособности сильно усложняет оборудование. При этом способе для удаления хлора доступна не вся поверхность частиц диоксида титана, что снижает степень очистки.

Для получения высококачественного пигмента применяется поверхностная обработка с нанесением на поверхность частиц диоксида титана защитных слоев их неорганических и органических соединений, что изменяет его пигментные свойства в нужном направлении в зависимости от областей применения.

Известны многочисленные способы нанесения многослойных защитных пленок на поверхность частиц диоксида титана при различном сочетании неорганических и органических соединений. Процесс проводится либо в миксерах периодического действия [6], либо непрерывно - в каскаде реакторов [7]. Известен способ [8], в котором поверхностную обработку осуществляют в водной суспензии диоксида титана в абсорбционной колонне.

Все известные способы поверхностной обработки представляют только одну из стадий процесса, без взаимосвязи и основаны на отдельных, циклических операциях. В реальных технологических процессах это приводит к необходимости промежуточных операций и хранению материала в накопительных бункерах.

Недостатком вышеуказанных способов является низкая эффективность обработки. Это связано с недоступностью части поверхности частиц диоксида титана для десорбции хлора на первой стадии и обменных реакциях на поверхности частиц при нанесении защитного слоя из неорганических и органических соединений при модифицировании поверхности на второй и третьей стадиях. Кроме того, приведенные выше в качестве прототипов способы поверхностной обработки малопроизводительны, энергоемки и носят периодический характер.

Известен способ [9], который является наиболее близким к заявляемому способу. В этом способе обработку диоксида титана проводят нагретым до 300-500°С и увлажненным воздухом с расходом 0,17-0,35 м³/кг пигмента. Образовавшуюся газовую дисперсию диоксида титана можно модифицировать дополнительно введением в газовую фазу паров поверхностно-активных веществ (ПАВ). В процессе обработки дисперсию подвергают ультрафиолетовому облучению.

Недостатком способа является низкая степень обесхлоривания из-за плохого диспергирования материала на первом этапе и, следовательно, недоступности всей поверхности частиц диоксида титана для поверхностной обработки. Это влечет за собой неполное подавление фотохимической активности и неполную органофилизацию поверхности частиц на последующих стадиях поверхностной обработки, что не позволяет достичь высокого и стабильного качества продукта. Недостатком способа является так же разрыв в последовательности проведения процессов обесхлоривания и поверхностной обработки, что сказывается на диспергируемости диоксида титана при переводе его в жидкую фазу. Кроме того, названый способ модифицирования не является универсальным, так как не позволяет получать пигмент со специфическими свойствами для различных областей применения.

При существующих способах поверхностной обработки диоксида титана продукт синтеза, состоящий из тонкодисперсных частиц, в ходе процесса пылеулавливания слипается и образует агломераты, а при транспортировке его с помощью шнеков уплотняется и еще более слеживается при хранении в накопительных бункерах. Такой материал плохо поддается диспергированию как в газовой, так и в водной фазах. Поэтому в процессах поверхностной обработки часто используют различного типа диспергаторы, которые сами частично блокируют поверхность частиц и препятствуют проведению реакции на поверхности диоксида титана. Это также снижает качество продукта.

Таким образом, основной проблемой при поверхностной обработке тонкодисперсного пигментного диоксида титана является создание условий для эффективного диспергирования его в газовой и/или водной фазах. При должном диспергировании будет обеспечена доступность всей поверхности материала для термодесорбции хлора, обменных реакций и равномерного нанесения защитных слоев, что и необходимо для получения пигмента высокого качества.

Однако, как указывалось выше, разрывы в проведении стадий поверхностной обработки, промежуточное перемещение и хранение пигмента, а также нарушение необходимой последовательности этапов обработки не позволяют осуществить эффективную поверхностную обработку в целом и получить высококачественный пигментный диоксид титана.

Заявляемый способ получения пигментного диоксида титана лишен указанных недостатков.

Сущность изобретения и основное отличие заявляемого процесса состоит в способе образования устойчивой дисперсии диоксида титана в газовой и жидкой фазах, обеспечивающей максимальную доступность всей поверхности материала для осуществления адсорбционно-десорбционных процессов и химических реакций при одновременной активизации поверхностных центров путем облучения.

Для этого на первом этапе процесса - на разгонном участке - создают газовый поток высокодисперсного диоксида титана с максимально раскрытой поверхностью, который на втором этапе поддерживают в виде непрерывного потока в состоянии аэрированного перемещающегося слоя, а затем непосредственно переводят в жидкую фазу, в тонкий слой суспензии с интенсивным перемешиванием.

Высокая степень диспергирования диоксида титана позволяет сделать всю поверхность тонкодисперсного материала доступной для обработки, активизации поверхностных активных центров при облучении, эффективного проведения реакций модифицирования и нанесения плотных защитных слоев на поверхности частиц диоксида титана.

Проведение всего процесса поверхностной обработки в непрерывном потоке диспергированного диоксида титана создает наиболее благоприятные условия как для эффективной поверхностной обработки, так и для повышения производительности всего процесса. Проведение всех операций поверхностной обработки с автоматическим регулированием технологических процессов в заданном оптимальном режиме позволяет получать продукт стабильного и высокого качества.

Отличием заявляемого способа является получение и сохранение устойчивой дисперсии материала в непрерывном потоке с переходом из газовой в жидкую фазу достигается путем использование диоксида титана, взятого непосредственно со стадии синтеза и пылеулавливания, и введении минимально-агрегированного материала прямо на разгонный участок в головной части аппарата.

Аппарат типа пневможелоб имеет перфорированную перегородку с наклоном от 5 до 45 градусов. На первом разгонном участке частицы диоксида титана находятся в дисперсном состоянии в высокоскоростном потоке горячего воздуха с расходом воздуха до 2 м³/кг диоксида титана и образуют высокодисперсную газовую смесь.

Затем горячий диспергированный диоксид титана в виде непрерывного потока поступает в псевдоожиженый слой материала, аэрированный горячим увлажненным воздухом с расходом 0,2-0,8 м³/кг диоксида титана. Аэрированный слой диоксида титана перемещается в псевдоожиженном потоке вдоль перфорированной перегородки, имеющей наклон 5-25° в сторону выходного отверстия. В процессе перемещения поток диспергированного материала интенсивно перемешивается, что создает условия для равнодоступности всей поверхности частиц диоксида титана для проведения процессов обесхлоривания и модифицирования.

Одновременно и на разгонном участке, и в аэрированном слое поверхность диоксида титана подвергается непрерывному ультрафиолетовому облучению (длинна волны 280-400 нм), для активизации поверхностных центров и ускорения как процессов десорбции хлора. Облучение также интенсифицирует обменные химические реакции на поверхностных активных центрах частиц диоксида титана между парами воды и прочно сорбированными молекулами хлора с удалением последних. В тоже время молекулы воды из газовой фазы вытесняют молекулы хлора с активизированных поверхностных групп, что, с одной стороны, повышает глубину обесхлоривания, а, с другой стороны, способствует устойчивости газовой дисперсии.

Применение многосекционных аппарата позволяет не только удалить хлор из диоксида титана, но и дополнительно обработать поверхность частиц пигмента органическими соединениями или органофильными поверхностно-активными веществами. Это улучшает его диспергируемость в водной фазе на последующих стадиях обработки с получением товарного продукта.

Таким образом, процесс очистки диоксида титана от сорбированного хлора состоит, в отличие от прототипа, из трех этапов:

первый этап - интенсивное диспергирование диоксида титана в высокоскоростном газовом потоке на разгонном участке с одновременным облучением ультрафиолетовым излучением. Этот процесс позволяет удалить основную часть слабосорбированного хлора;

второй этап - обработка материала при более низких скоростях газового потока в псевдоожиженном горячим воздухом слое при температуре не выше 300°С и содержанием паров воды от 10 до 100 г/м³. Этот процесс позволяет удалить прочносорбированный хлор;

третий этап - обработка материала в псевдоожиженном слое воздухом, содержащим пары поверхностно-активных веществ, при температуре ниже 150°С. На этом этапе на поверхности частиц диоксида титана создается слой органических соединений, способствующий диспергированию диоксида титана в водной фазе или органофилизации поверхности частиц пигмента при выпуске готового продукта на этой стадии процесса.

Еще одним отличительным признаком заявляемого способа от прототипа является применение новых типов ПАВ и их смесей, а также и проведение двух последних этапов первой стадии процесса при более низких температурах, не превышающих 300°С.

Заданные технологические параметры в таком непрерывном процессе поддерживаются автоматически под управлением компьютерной программы.

Обесхлоренный и обработанный поверхностно-активными диспергаторами диоксид титана непрерывным потоком поступает на вторую стадию поверхностной обработки. При этом отсутствуют промежуточные бункеры, где пигмент обычно слеживается и затем плохо диспергируется в водной фазе. Перевод мелкодисперсного пигмента в водную фазу происходит в скоростном смесителе при соотношении диоксид титана к воде от 1:3 до 1:7.

Вторая стадия поверхностной обработки осуществляется в барботажной тарельчатой колонке в тонком, толщиной от 1 до 3 см, слое суспензии диоксида титана. Водная дисперсия диоксида титана поддерживается за счет интенсивного перемешивания материала барботажем газовоздушной смесью с расходом 0,5-1 м³/кг диоксида титана. Газовоздушная смесь содержит до 40% по объему водорастворимого диоксид углерода.

Реагенты для модифицирования поверхности частиц диоксида титана вводят раздельно на разные уровни (тарелки) по высоте колонки. Одновременно с введением растворов соединений металлов переменной валентности, для активизации поверхностных адсорбционных гидроксильных и фотокаталитических центров диоксида титана суспензию непрерывно облучают ультрафиолетовым излучением. Осаждение соединений металлов переменной валентности индивидуально или в смеси осуществляется на гидроксильных и фотоактивных центрах поверхности диоксида титана частично за счет реакции взаимодействия с гидроксильными группами, а также путем их нейтрализации диоксидом углерода, содержащимся в барботажном газе.

Осаждение гидроксидов металлов переменной валентности вблизи фотоактивных центров поверхности диоксида титана, чему способствует ультрафиолетовое облучение, позволяет значительно понизить фотохимическую активность пигмента. При этом роль соединений металлов переменной валентности состоит в захвате фотоэлектронов и уменьшении образования активных окислительных комплексов из кислорода и гидроксильных групп.

Отличиями заявляемого способа от прототипа на этой стадии является поддержание дисперсии диоксида титана в жидкой фазе путем интенсивного барботажа тонкого слоя суспензии при одновременном введении реагентов, содержащих соединения металлов переменной валентности, и облучении ультрафиолетом, активизирующим поверхностные фотоактивные центры.

Последующие стадии модифицирования проводят методом карбонизации щелочных соединений алюминия, кремния и циркония в непрерывном режиме при температуре от 10 до 60°С на средних уровнях барботируемой адсорбционной колонки. Нанесение модифицирующего слоя проводят в одну или несколько стадий в зависимости от области применения и требуемого уровня фотохимической активности пигмента. Суммарное содержание модификаторов в пересчете на оксиды соответствующих элементов составляет от 0,5 до 12%.

Благоприятные условия для равнодоступности всей поверхности диоксида титана для проведения химических реакции с участием поверхностных гидроксильных групп создаются благодаря высокой диспергируемости диоксида титана в водной фазе. Это достигается за счет гидрофилизации поверхности частиц при обработке паром в предварительно созданной газовой дисперсии, а так же в результате интенсивного перемешивания тонких слоев суспензии. Таким образом, достигается эффективное осаждение модификаторов и создается равномерная плотная защитная пленка неорганических соединений. Применение соединений алюминия, кремния и циркония в определенных соотношениях в диапазоне от 1:0,3:0,01 до 1:2:1 позволяет получать структурные композиции, способные эффективно захватывать фотоэлектроны и препятствовать развитию фотохимических процессов на поверхности частиц диоксида титана.

Отличием заявляемого способа является возможность нанесения разнообразных многослойных покрытий, различающихся составом компонентов и их соотношением. Образующиеся при указанных соотношениях компонентов структурные тетраэдры являются эффективными акцепторами фотоэлектронов. Получаемые модифицирующие слои полностью экранируют поверхность частиц диоксида титана и препятствуют развитию фотохимических процессов на поверхности частиц. Описанные технологические приемы создают условия для получения высококачественных изделий пигментированных диоксидом титана с повышенной атмосферостойкостью и долговечностью.

Разнообразие применяемых соединений и количество наносимых слоев выбирается в зависимости от назначения пигмента и области его применения. Быстрая переналадка технологии на требуемое качество продукта, определяемое порядком ввода модификаторов, количеством формируемых слоев и их последовательностью, делают заявляемый способ универсальным.

В заявляемом способе на заключительной третьей стадии модифицирования поверхности частиц предусматривается обработка диоксида титана органическими соединениями. Нанесение внешнего слоя органических соединений на поверхность частиц диоксида титана повышает диспергируемость пигмента в органических средах, что приводит к снижению расхода пигмента на единицу пигментированной продукции. Обработка, как и на предшествующих стадиях, происходит в непрерывном потоке диспергированного пигмента. Органические соединения вводят в суспензию диоксида титана на нижнем уровне колонки.

Отличием заявляемого способа на этом этапе является применение новых типов поверхностно-активных веществ: силанов, водорастворимых органических спиртов, кислот и аминов или их смесей в соотношении от 1:1:1 до 1:1:0,5 при суммарном содержании от 0,2 до 0,8% по отношению к диоксиду титана. Процесс проводят при рН водной среды 9-7. Барботаж тонкого слоя суспензии диоксида титана газовоздушной смесью с диоксидом углерода позволяет получать высококачественный продукт с нейтральным рН.

Такая последовательная обработка осуществляется путем раздельной подачи реагентов на разные уровни колонки. Процесс контролируется и регулируется по непрерывному измерению рН суспензии на всех уровнях колонки.

Заявляемый способ может осуществляться по разным вариантам в зависимости от области применения, специальных требований потребителя и заданного уровня качества и свойств продукции.

Технический результат, достигаемый вариантами заявляемого изобретения, состоит:

- в обеспечении высокой степени очистки диоксида титана от вредной примеси;

- сорбированного хлора для придания лучших декоративных и эксплуатационных свойств изделиям, пигментированным диоксидом титана;

- в полном подавлении фотохимической активности диоксида титана с целью повышения атмосферостойкости и долговечности пигментированных систем;

- в органофилизации поверхности частиц диоксида титана для лучшей смачиваемости пигмента органическими связующими красок, эмалей и полимеров.

Технический результат является общим для всех вариантов изобретения и обеспечивается заявляемыми в способе условиями создания высокой диспергируемости материала как в газовой, так и в жидкой фазах, активизации поверхностных центров ультрафиолетовым облучением и ускорения процессов взаимодействия между твердой фазой диоксида титана и реагентами газовой и жидкой фаз.

Заявляемый способ является:

- малоотходным и экологически безопасным, так как образующиеся отходящие газы: воздух, с низким содержанием хлора (менее норм ПДК) на стадии обесхлоривания, и воздух, с низким содержанием диоксида углерода (до 1 г/м³) на стадии модифицирования, легко очищаются в оросительных скрубберах;

- высокопроизводительным, так как используемые технические решения позволяют значительно, в десятки раз, интенсифицировать процесс поверхностной обработки;

- универсальным, так как позволяет получать любую марку пигмента путем быстрой переналадки оборудования.

Примеры реализации способа и краткое описание таблиц (1-3).

Заявляемый способ получения пигментного диоксида титана поясняется представленными ниже конкретными примерами результатов испытаний, качеством пигментного диоксида титана и описанием таблиц 1-3.

Примеры 1-2.

Диоксид титана, полученный на стадии синтеза и имеющий температуру не менее 100°C, подают в головную часть аппарата типа пневможелоба, имеющего не менее трех секций и снабженного перфорированной перегородкой, которая имеет наклон от 5 до 45° в разных секциях. На первом разгонном участке с наклоном перегородки до 45° диоксид титана подвергают интенсивному диспергированию за счет большого расхода воздуха от 0,5 до 2 м³ /кг пигмента, нагретого до 200-250°С. Одновременно газовую дисперсию диоксида титана подвергают облучению ультрафиолетовым светом с длинной волны в области 254-400 нм. Полученная газовая дисперсия диоксида титана поступает во вторую секцию, где состояние дисперсии диоксида титана поддерживается потоком горячего увлажненного воздуха с содержанием паров воды от 10 до 100 г/м³ и температурой до 300°С при меньшем расходе газа-носителя от 0,2 до 0,8 м³/кг пигмента.

Материал перемещается вдоль перфорированной перегородки к третьей секции, где дисперсия диоксида титана поддерживается воздухом с температурой менее 150°С и расходом менее 0,8 м³/кг пигмента.

Затем материал через скоростной смеситель, куда одновременно подается вода, поступает в адсорбционную колонку. Там дисперсия диоксида титана поддерживается в тонком слое жидкой суспензии путем интенсивного перемешивания барботажем газовоздушной смесью. Воздух для продувки содержит до 40 объемных % диоксида углерода и имеет температуру менее 30°С. Одновременно суспензия диоксида титана подвергается облучению ультрафиолетом.

Модифицирующие реагенты - неорганические и органические соединения в различных сочетаниях - подают в водную дисперсию диоксида титана на разные уровни колонки. Гидролиз и осаждение модифицирующих соединений на поверхности частиц диоксида титана осуществляют за счет их нейтрализации растворенным диоксидом углерода.

Основные технологические параметры и качество получаемого пигмента приведены в таблицах 1-3.

Как видно из приведенных в таблице 1 данных, интенсивное диспергирование диоксида титана на всех стадиях процесса в непрерывном потоке материала позволяет получать качественный пигмент с такими высокими свойствами, как атмосферостойкость, разбеливающая способность и диспергируемость, что обеспечивает экономичный расход пигмента при окрашивании и его конкурентоспособность.

Приведенные в таблице 2 результаты показывают, что повышение степени диспергируемости диоксида титана за счет увеличения расхода воздуха на разгонном участке приводит к повышению степени обесхлоривания - снижению содержания вредной примеси - хлора в продукте и повышению качества пигмента.

Как показано в таблице 3, благодаря хорошему диспергированию материала на начальной стадии и поддержания дисперсии диоксида титана в непрерывном потоке как в газовой, так и в жидкой фазах создаются благоприятные условия для удаления вредных примесей, блокирования фотоактивных центров и нанесения равномерных защитных слоев на всю поверхность частиц диоксида титана.

Результатом такой обработки по заявляемому способу является получение продукта высокого качества, о чем свидетельствуют данные по атмосферостойкости, диспергируемости и разбеливающей способности пигментного диоксида титана.

Кроме того, весь процесс модифицирования диоксида титана по заявляемому способу протекает с высокой скоростью, что повышает его производительность в несколько раз.

Заявляемый способ получения пигментного диоксида титана, включающий модифицирование его поверхности, может быть воспроизведен в промышленных условиях в любых регионах мира. Промышленное осуществление способа может быть осуществлено как для хлоридного, так и для сернокислотного методов получения диоксида титана.

Заявляемый способ получения пигментного диоксида титана универсален, т.к. позволяет быстро перенастраивать процесс на выпуск любых марок пигмента с заданными свойствами. Способ надежен при разной сложности заданной модификации поверхностных свойств пигмента.

Заявляемый способ рентабелен, т.к. более производителен по сравнению с известными способами, базируется на стандартном оборудовании, требует меньших затрат на производственные помещения и меньших эксплуатационных затрат, т.к. весь процесс контролируется и регулируется автоматически с помощью компьютерных программ.

Кроме того, способ малоотходен, газовые выбросы незначительны и мало токсичны, т.к. содержание хлора и диоксида углерода в промышленных выбросах не превышают норм ПДК. Указанные газовые выбросы могут быть дополнительно очищены в оросительных скрубберах. Стоки, содержащие соли хлоридов и карбонатов натрия, малотоксичны и могут быть использованы в собственном производстве, например, для орошения скрубберов.

Способ был испытан в опытно-промышленном производстве.

Продукция - пигментный диоксид титана, полученный по заявляемому способу, - конкурентоспособна, т.к. обладает по сравнению с прототипом высокими пигментными свойствами и отличается разнообразием получаемых марок пигмента. Качество пигмента, получаемого по заявляемому способу, соответствует лучшим мировым образцам аналогичной продукции.

Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных и других, известных до подачи заявки, решений.

- для всех вариантов способа получения пигментного диоксида титана в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность его многократного воспроизводства в промышленных условиях с помощью описанных приемов, операций и используемых органических и неорганических соединений.

На основании приведенного анализа заявители полагают, что заявленное изобретение на способ получения пигментного диоксида титана соответствует условию патентоспособности “промышленная применимость”.

Технический результат, достигаемый способом получения пигментного диоксида титана, состоит в получении высококачественной продукции по универсальной, экологически безопасной технологии и при более низких капитальных и эксплуатационных затратах.

Основные технологические параметры и качество получаемого пигментного диоксида титана приведены в таблице 1.

Основные технические характеристики процесса: скорость подачи диоксида титана - 300 кг/ч, температура диоксида титана - 120°С, температура газа-носителя - 300°С, содержание воды в газе-носителе - 60 г/м³, облучение ультрафиолетовым светом в области 254-400 нм

Основные технологические параметры и качество получаемого пигментного диоксида титана приведены в таблице 2.

Основные технические характеристики процесса: скорость подачи диоксида титана - 300 кг/ч, температура диоксида титана - 120°С, температура газа-носителя - 300°С, содержание воды в газе-носителе - 60 г/м³ ультра -фиолетовое облучение при 264-400 нм.

Основные технологические параметры и качество получаемого пигментного диоксида титана приведены в таблице 3.

Основные технические характеристики процесса: скорость подачи диоксида титана - 300 кг/ч, температура диоксида титана - 120°С, температура газа-носителя - 300°С, содержание воды в газе-носителе - 80 г/м³ ультрафиолетовое облучение при 264-400 нм.

Список используемой литературы

1. Стремилова Н.Н., Коломоиц А.И., Нерубащенко В.В. Влияние примесного хлора в двуокиси титана на атмосферостойкость лакокрасочных покрытий / Лакокрасочные материалы и их применение, 1974, №1. С. 9-10.

2. Беленький Е.Ф., Рыскин И.В. //Химия и технология пигментов, изд-во “Химия”. 1974. С.98-102.

3. Патент Российской Федерации №2162869, кл.2 С 09 С 1/36, 2 С 09 С 3/06, опуб. 28.04.99.

4. Патент США №4083946, кл. С 01 G 023/04, опуб. 11.04.78.

5. Патент США №5352286, кл. С 09 С 001/62, опуб. 04.10.94.

6. Патент США №5730796, кл. С 09 С 001/36, опуб. 24.03.98.

7. Патент США №6395081, кл. С 09 С 001/36, опуб. 28.05.02.

8. Патент Российской Федерации №2042693, кл.6 С 09 С 1/36, 1/06, опуб. 27.08.95.

9. Патент Российской Федерации №2042628, кл.6 С 01 G 23 /08, опуб. 27.08.95.

Изобретение относится к производству пигментного диоксида титана и модифицированию его поверхности. Частицы диоксида титана разгоняют в скоростном потоке газа. Затем переводят их в непрерывно движущийся псевдоожиженный слой диспергированного материала. Проводят модифицирование в тонкослойном интенсивно барботируемом слое суспензии диоксида титана с нанесением многослойных модифицирующих пленок. Способ предусматривает создание газовой дисперсии в два этапа. На первом этапе частицы диоксида титана разгоняют в газовом потоке с удельным расходом горячего воздуха 0,5-2,0 м³/кг диоксида титана с одновременным облучением ультрафиолетовым светом. На втором этапе газовую дисперсию переводят в псевдоожиженный перемещающийся слой, в котором высокодиспергированный слой диоксида титана поддерживают горячим увлажненным воздухом с температурой до 300°С и удельным расходом 0,2-0,8 м³/кг диоксида титана. Затем газовую дисперсию обрабатывают воздушной смесью с температурой ниже 150°С, содержащей пары поверхностно-активных веществ (ПАВ). Модифицирование осуществляют в тонком слое суспензии диоксида титана при интенсивном барботаже газовоздушной смесью путем формирования многослойного покрытия не менее чем в три стадии при ультрафиолетовом облучении. Результат изобретения: создание высококачественной продукции, достижение высокой степени очистки от хлора, подавление фотохимической активности и органофилизация поверхности продукта, создание эффективной экологически безопасной технологии с низкими капитальными затратами. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ получения пигментного диоксида титана, включающий создание газовой дисперсии и модифицирование поверхности диоксида титана, отличающийся тем, что создание дисперсии проводят перед модифицированием, разгоняя частицы диоксида титана в скоростном потоке газа, а затем переводя их в непрерывно движущийся псевдоожиженный слой диспергированного материала, а модифицирование проводят в тонкослойном интенсивно барботируемом слое суспензии диоксида титана с нанесением многослойных модифицирующих пленок на поверхность диоксида титана.2. Способ получения пигментного диоксида титана, включающий создание газовой дисперсии и модифицирование его поверхности, отличающийся тем, что газовую дисперсию получают в два этапа: на первом этапе частицы диоксида титана разгоняют в газовом потоке с удельным расходом горячего воздуха 0,5-2,0 м³/кг диоксида титана с одновременным облучением ультрафиолетовым светом, на втором этапе газовую дисперсию переводят в псевдоожиженный перемещающийся слой, в котором высокодиспергированный слой диоксида титана поддерживают горячим увлажненным воздухом с температурой до 300°С и удельным расходом 0,2-0,8 м³/кг диоксида титана, а затем газовую дисперсию обрабатывают воздушной смесью с температурой ниже 150°С, содержащей пары поверхностно-активных веществ (ПАВ).3. Способ по п.2, отличающийся тем, что процесс получения газовой дисперсии проводят при облучении поверхности частиц диоксида титана ультрафиолетовым светом в области 254-400 нм.4. Способ по п.2, отличающийся тем, что при получении газовой дисперсии диоксида титана удаление примесей адсорбированного хлора проводят в три стадии: на первой стадии хлор удаляют при интенсивном диспергировании диоксида титана и ультрафиолетовом облучении, на второй стадии хлор из псевдоожиженного слоя диоксида титана, создаваемого газом-носителем, удаляют путем облучения ультрафиолетовым светом и обработки паровоздушной смесью, нагретой до температур ниже 300°С и содержащей 10-100 г/м³ паров воды, а на третьей стадии проводят обработку дисперсии диоксида титана летучими поверхностно-активными органическими соединениями - спиртами, аминами, силанами или водными растворами органических соединений, вводимыми в газ-носитель в количестве от 0,1 до 2% по массе по отношению к диоксиду титана.5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве ПАВ используют их смеси в соотношении от 0,1:1 до 1:50.6. Способ получения пигментного диоксида титана, включающий получение газовой дисперсии и модифицирование его поверхности, отличающийся тем, что модифицирование осуществляют в тонком слое суспензии диоксида титана при интенсивном барботаже газовоздушной смесью путем формирования многослойного покрытия не менее чем в три стадии при ультрафиолетовом облучении.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что многослойное покрытие производят путем раздельного ввода реагентов и последовательного осаждения методом нейтрализации на первой стадии соединений металлов переменной валентности на активированных облучением центрах поверхности диоксида титана, а затем на второй стадии - равномерного слоя из соединений алюминия, кремния и циркония и на третьей стадии - органофильного слоя из органических поверхностно-активных вещества (ПАВ).8. Способ по п.6, отличающийся тем, что состав веществ-модификаторов может быть применен в различных сочетаниях используемых неорганических и органических веществ и последовательности формирования защитных слоев.9. Способ по п.6, отличающийся тем, что нанесение поверхностного слоя из соединений металлов переменной валентности на первой стадии производят при ультрафиолетовом облучении в виде отдельной стадии путем введения их в виде водного раствора в суспензию диоксида титана в количестве от 0,01 до 0,5% по массе по отношению к диоксиду титана и гидролитического осаждения в диапазоне рН 2-7.10. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве металлов переменной валентности применяют скандий, лантан, цирконий, титан и медь.11. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве металлов переменной валентности использованы их смеси в соотношении от 1:1 до 1:100.12. Способ по п.6, отличающийся тем, что нанесение на второй стадии последующих слоев модификатора из соединений алюминия, кремния и циркония или их смесей производят путем введения щелочных растворов этих соединений в суспензию диоксида титана на разных уровнях колонки и их гидролиза в диапазоне рН 12-9 за счет барботажа газовоздушной смеси, содержащей частично растворенный газ - диоксид углерода.13. Способ по п.6, отличающийся тем, что соотношение между соединениями алюминия, кремния и циркония в пересчете на оксиды этих металлов принято от 1:0,3:0,01 до 1:2:1.14. Способ по п.6, отличающийся тем, что суммарное содержание соединений алюминия, кремния и циркония по отношению к диоксиду титана составляет от 0,5 до 12% по массе в пересчете на оксиды этих металлов.15. Способ по п.6, отличающийся тем, что процесс обработки неорганическими соединениями проводят при температуре от 10 до 60°С при интенсивном перемешивании воздухом при его расходе 0,5-1 м³/кг диоксида титана.16. Способ по п.6, отличающийся тем, что содержание диоксида углерода в газовоздушной смеси, поступающей противотоком для проведения процесса гидролиза, составляет от 5 до 70 об.%.17. Способ по п.6, отличающийся тем, что нанесение на третьей стадии поверхностного слоя из органических соединений осуществляется из водных растворов ПАВ, добавляемых в суспензию диоксида титана, путем сорбции их из водной фазы поверхностью диоксида титана при рН 9-7 и температуре от 10 до 30°С.18. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве ПАВ используют водорастворимые органические соединения - спирты, амины, силаны в количестве от 0,2 до 0,8 мас.% по отношению к диоксиду титана.