Способ получения диоксида титана Советский патент 1989 года по МПК C01G23/53 

jib

сд

Изобретение относится к способу получения диоксида титана из отходов производства, содержащих металлический титан, и позволяет упростить процесс за счет сокращения числа его технологических стадий. Берут 337 г титановых отсевов (отход производства металлического титана) и помещают в реакционный сосуд, содержащий 2 дм 2-5%-ной минеральной кислоты (серной, соляной, азотной). Реакционную смесь нагревают до 60-90 С в присутствии воздуха, продуваемого через раствор в количестве 1-5 дм /мин на 1 дм раствора. Выпадает осадок гидратированного диоксида титана. Полученный осадок промывают дистиллированной водой, сушат и прокаливают. Благодаря выбранным условиям проведения процесса появляется возможность совмещения стадии окисления и термогидролиза. (Л

со Изооретение относится к способам , получения диоксида титана, применяемого в качестве легирующих добавок, материалов электродов и может быть использовано при переработке отходов производства, содержащих металлический титан.

Цель изобретения - упрощение, процесса за счет сокращения числа технологических стадий.

Пример. 337 г титановых отсевов (отход производства металлического титана) помещают в реакционный сосуд (колба с мешалкой и воздушным барботером, обогреваемая электроплиткой), содержащий 2,5 дм 3,5%-ного раствора серной кислоты. Реакционную смесь нагревают до 75°С и при накоплении в растворе 3,5 г Ti,j(SO)5 в пересчете на ИгО, подают сжатый воздух в количестве 3,0 дм /мин на 1 дм раствора. При накоплении в суспензии 120 г/дм

исходного титана в гидролизат, гидролиз прекратился.

П р и м е р 5 (вне заявляемых пределов). Процесс ведут аналогично примеру 1, но использ уют 6%-ньй раст вор соляной кислоты, температуру процесса поддерживают на уровне , а воздух в реакционный объем подают в количестве 0,5 дм /мин на 1 дм раствора. Накопление гидроли- зата шло настолько медленно, что за вр емя проведения процесса выход TiO, составил 15%.

Сущность данного предложения заключается в том, что в растворе минеральной кислоты, например серной, металлический титан превращается в растворимзто соль: 2Ti+3H2 S04 20 Ti,, (804)3+ЗН2.

В присутствии воздуха, продуваемого через сернокислый раствор, титан (III) окисляется до четырехвалентного состояния: 2Т1г(50)

5

10

15

SrSJ .

ГО диоксида титана отоирсии - . . . . „

50 об.% реакционной массы и фильтруют. Фильтрат возвращают в реакционный сосуд и при накоплении осадка эта

30

35

операция повторяется. Полученные осадки ГДТ промьшают дистшширован- ной водой из расчета 15 дм на 1 кг ГДТ и прокаливают при 950 течение 2 ч. Получают 522,5 г TiO, отвечающей техническим требованиям на марку Двуокись титана электродная .

Потери TiOj 5%.

И р и м е р 2. Проводят аналогично примеру 1, но используют 2%-ный раствор соляной кислоты, температуру 40 процесса поддерживают на уровне 90°С, а воздух в реакционный объем подают в количестве 5,0 дм /мин на 1 дм раствора. Потери р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1, но используют 5%-ный раствор азотной кислоты, тем пературу процесса поддерживают на уровне 60°С, а воздух в реакционный объем подают в количестве 1,0 дм /мин на I дм раствора. Потери TiO 6%.

П р и м е р 4 (вне заявляемых пределов). Процесс проводят аналогично примеру 1, но используют 1%-ныи раствор серной кислоты, температуру процесса поддерживают на уровне , а воздух в реакционный объем подают в количестве 5,5 дм 1 дм раствора. При переходе 40%

XTCI.J- J --J- t - -

+2H20 TiO(OH), образуя осадо ГДТ и серную кислоту, которая вновь вступает во взаимодействие с металлическим титаном и т.д. По мере накопления осадка ГДТ он вьшодится из п роцесса, промывается и прокаливается. Потери же серной кислоты практически отсутствуют (теряется то, что захватьюается гидролизатом при осаждении, а это составляет при мерно 10 мас.% от содержания TiOj, в осадке). Весь процесс проводится в непрерывном режиме в одном аппара те при высоком выходе целевого продукта и минимальных отходазс.

Указанный концентрационный интер вал раствора минеральной кислоты оп ределяется кинетикой взаимодействия ,, исходных компонентов и окислительно способностью раствора Ti4(804)5. Пр концентрации кислоты менее 2,0 мас в растворе скорость взаимодействия металлического титана с кислотой ст новится настолько низкой, что проце синтеза практически останавливаетс При концентрации кислоты более 5,0 мас.% в растворе резко замедля ется скорость окисления 1г(.ВОц)у до TiOSO, что также приводит к сн жению скорости процесса.

При температуре процесса ниже 60°С сернокислые соединения титана (IV) не гидролизуются, а при темпе

55

исходного титана в гидролизат, гидролиз прекратился.

П р и м е р 5 (вне заявляемых пределов). Процесс ведут аналогично примеру 1, но использ уют 6%-ньй раствор соляной кислоты, температуру процесса поддерживают на уровне , а воздух в реакционный объем подают в количестве 0,5 дм /мин на 1 дм раствора. Накопление гидроли- зата шло настолько медленно, что за вр емя проведения процесса выход TiO, составил 15%.

Сущность данного предложения заключается в том, что в растворе минеральной кислоты, например серной, металлический титан превращается в растворимзто соль: 2Ti+3H2 S04 Ti,, (804)3+ЗН2.

В присутствии воздуха, продуваемого через сернокислый раствор, титан (III) окисляется до четырехвалентного состояния: 2Т1г(50)

- . . . . „

5

0

XTCI.J- J --J- t - -

+2H20 TiO(OH), образуя осадок ГДТ и серную кислоту, которая вновь вступает во взаимодействие с металлическим титаном и т.д. По мере накопления осадка ГДТ он вьшодится из п роцесса, промывается и прокаливается. Потери же серной кислоты практически отсутствуют (теряется то, что захватьюается гидролизатом при осаждении, а это составляет примерно 10 мас.% от содержания TiOj, в осадке). Весь процесс проводится в непрерывном режиме в одном аппарате при высоком выходе целевого продукта и минимальных отходазс.

Указанный концентрационный интервал раствора минеральной кислоты определяется кинетикой взаимодействия ,, исходных компонентов и окислительной способностью раствора Ti4(804)5. При концентрации кислоты менее 2,0 мас.% в растворе скорость взаимодействия металлического титана с кислотой становится настолько низкой, что процесс синтеза практически останавливается. При концентрации кислоты более 5,0 мас.% в растворе резко замедляется скорость окисления 1г(.ВОц)у до TiOSO, что также приводит к снижению скорости процесса.

При температуре процесса ниже 60°С сернокислые соединения титана (IV) не гидролизуются, а при темпе55

1А51097

ратуре зьппе ЭО С очень мала растворимость воздуха в растворе, что также тормозит окисление ) « ® довательно, весь процесс.

При расходе воздуха менее 1 дм /мин на 1 дм раствора не достигается практически целесообразной скорости окисления li(SO), при расходе воздуха более 5 дм /мин на 1 дм раствора в нем суммарно повышается концентрация TiOSO (гидролиз отстает), а его накопление пассивирует поверхность металлического титана, и весь процесс замедляется.

Таким образом, в отличие от прототипа, предусматривающего проведение отдельных операций обработки отходов, содержащих металлический титан, серной кислотой, окисление образующегося сульфата титана (III) . воздухом в присутствии углеродсодер- жащего катализатора, термогидролиз 1,и отделение катализатора, изобретен позволяет упростить процесс за счет

7

сокращения числа его технологических

стадий.

Условия процесса позволяют обеспечить совмещение стадий окисления сульфата титана (III) и термогидролиза и исключить использование катализатора и его последующее отделение.

,Q Формула

изо

бретения

Способ получения диоксида титана, включающий обработку отходов производства, содержащих металлический

15 титан, минеральной кислотой при нагревании, окисление сульфата титана (III) воздухом и термогидролиз, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса за счет

20 сокращения числа его технологических стадий, обработку отходов ред ут 2- 57.-ной мас. ) минеральной кислотой при 60-90 С в присутствии воздуха, продуваемого через раствор в коли25 честве 1-5 на 1 дм раствора