Способ получения диоксида титана Советский патент 1991 года по МПК C01G23/53 

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 мае. % минеральной кислоты при 60 - 90°С, окисление сульфата кислоты при воздухом, продуваемым через оаствор в количестве 1-5 дм /мин на 1 дм раствора, и 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 Т)2(504)з, термогидролиза TIOSO4 и

исключения использования катализатора для окисления сульфата титана (III).

- 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 титана.

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 {Al2(OH)2 AizSi2- Os г °° .в состав косо

с

о чэ

00

о

ю

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 кристаллизуется, 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 из-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 дисперсности 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 рдс- твору минеральной кислоты более 1-5 процесс, как и в случае с частицами более 100 мкм, становится неэкономичным из-за 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 (IV), 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 тита- нилсульфат и серную кислоту или эти

соединения и соль олова, нагрев полученной суспензии до кипения, фильтрацию, сушку и прокаливание пигмента. Высокая кислотность суспензии (более 5% HiSCM) и

нагрев суспензии до кипения (101 - 103°С) не позволяют слюде проявить ускоряющие действия на осаждение ГДТ из раствора.

Существенность отличий предлагаемого способа от известного заключается в ис0 пользовании отходов производства, содержащих металлический титан, а также совмещении всех стадий - растворение металлического титана в минеральной кислоте, окисление сульфата титана (III) и

5 термогидролиз сульфата титана (IV) в присутствии слюды во времени в одном и том же реакционном объеме.

Пример 1 (известный способ). 337 г титановых отсевов (отход производства ме0 таллического титана) помещают в реакционный сосуд (колба с мешалкой и воздушным барботером, обогреваемая электроплиткой), содержащий 2,5 дм3 3,5%-ного раствора серной кислоты. Реакционную смесь

5 нагревают до 75°С w при накоплении в растворе 3,5 г/дм (504)з в пересчете на подают сжатый воздух в количестве 3,0 дм3/мин «а 1 дм3 раствора. При накоплении в суспензии 120 г/дм (в пересчете на

0 ТЮа) гидратированного диоксида титана (ГДТ) отбирают 50 об % реакционном массы и фильтруют Фильтрат возвращают в реакционный сосуд и при накоплении осадка эта операция повторяется. Полученные осадки

5 ГДТ промывают дистиллированной водой из расчета 15 дм на 1 кг ГДТ и прокаливают при 950°С в течение 2 ч, получая готовый продукт. В процессе опыта измеряют скорость накопления ГДТ в суспензии, которая

0 оказалась равной 8,7 г Т б2/дм3 х.ч.

Пример 2 (предлагаемый способ) 337 г титановых отсевов (отход производства металлического титана) помещают в реакционный сосуд (колба с мешалкой и

5 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/дм3 ТЮ2(50ф

0 в пересчете на Т120з в нее вводит слюду

крупностью 40 - 60 мкм в количестве 0,256 кг

(массовое отношение слюды к раствору сер, ной кислоты равно 1 10) и подают сжатый

воздух в количестве 3,0 дм3/мин на 1 дм

5 раствора. При накоплении в суспензии 120 г/дм3 в пересчете на TiCh ГДТ отбирают 50 об.% реакционной массы и центрифугируют для разделения слюды и ГДТ Тонкую фракцию, представляющую собой суспензию ГДТ фильтруют Фильтрат воз

вращают в реакционный сосуд, а остаток ГДТ после промывки дистиллированной водой из4расчета 15 дм на 1 кг ГДТ прокаливают при 950°С в течение 2 ч и получают готовый продукт.

Грубую фракцию после центрифугирования, представляющую собой слюду, возвращают в реакционный сосуд. В процессе опыта измеряют скорость накопления ГДТ в суспензии, которая оказалась равной 13.5 г Т102/ДМ х.ч.

Примеры 3-10. Аналогичны примеру 2, но варьируют количество и крупность вводимой слюды на стадии термогидролиза. Конкретные условия эксперимента и полученные результаты приведены в

0

таблице. Они показывают, что предлагаемый способ позволяет в 1,24 - 1,74 раза увеличить скорость синтеза гидратирован- ного диоксида титана. Это позволяет интенсифицировать производство диоксида титана из отходов производства, содержащих металлический титан.

Формула изобретения Способ получения диоксида титана по авт.се. №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).

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.