Способ получения пигментной двуокиси титана Советский патент 1982 года по МПК C09C1/36 

(65) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИГМЕНТНОЙ ДВУОКИСИ ТИТАНА

1

Изобретение относится к производству пигментной двуокиси титана по cepfioKHcnoTной схеме, используемой в различных отраслях народного хозяйства и преимущественно в лакокрасочной промышленности.

Известен способ получения пигментной двуокиси титана путем разложения различных ильменятовых концентратов серной кислотой с последующим термическим гидролизом сульфатных растворов титана в присутствии зародышей. При этом по данному способу одну пятую щсть исходного раствора перед добавлением в гндролизованный раствор нейтрализуют основанием до весового отношения активной серной кислоты к двуокиси титана 1,01,4 1.

Недостатком данного способа является то, что не весь исходный раствор нейтрализуется, а только 1/5 часть его, которая по существу выполняет роль зародышей, а не снижает в целом кислотный фактор раствора, а также использование в процессе дополнительных щелочных реагентов, напри мер карбоната натрия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения пигментной двуокиси титана путем разложения рутило-кварцевых концентратов Ярегского месторождения, аналогичных лейкоксеновым, при 250-300°С с последующим выщелачиванием образовавшегося спека подкнсленной водой 6-8 ч с образованием сернокислых растворов титана, содержащих порядка 150-200 г/л ТЮг и 4-5 г/л TiDs и имеющих достаточно высокий кислотный фактор 1,8-1,85 и более (до 2,4) в зависнмостн от состава исходного концентрата. Эти растворы отфнльтровывак)Т, нейтрализуют единым раствором едкого натра до рН 6,5-7,0 при непрерывном перемешивании и 25-30 С и далее подвергают гидролизу с введением 0,5% зародышей нагревании до 70 С и далее при кипячении 1-2 ч. Выход при этом гндратированной двуокиси титана составляет в зависимости от вариации состава исходных концентратов и соответственно KOHueirrpa- : щш гидролизуемых растворов в пределах 92-98% Z. 390 Нелостатком этого способа является относительно невысокий выход гидратированной двуокиси титана при гидролизе. Цель изобретения - повышение выхода гидратированной двуокиси титана в процессе получения пигментной двуокиси титана из лейкоксенового сырья. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения пигментной двуокиси титана из лейкоксенового сырья путем его разложения серной кислотой, спек обрабатывают при Т:Ж ; 1(1-2) и в течение 5-10 мин, а затем отделяют из образовавшейся пульпы твердый остаток , который вышелачивают с последующим гидролизом получепиых при этом сернокислых раст воров титана и прокаливанием продукта гидролича - гидратированной двуокиси титана. Осуществление предварительной перёд выщелачиванием обработки спека водой в указанных условиях позволяет получить из твердого остатка концентрированные растворы, со держащие до 200-250 г/л TiO, но имеющих относительно небольшой кислотный, фактор 1,5-1,7. Стабильность таких растворов порядка 400-500 мл и плотность 1,32-1,40 Последующий гидролиз полученных растворов путем нагревания их до кипения в течение 20-30 мин с введением зародышей при 103° С и дополнительного кипячения обес печивает образование гидратированной двуокиси титана как продукта гидролиза с выходом е„е до 99,2-99,6%. После.цующее прокалива те данного продукта осуществлтот при 900-1000 С и получают при этом пигментную двуокись титана с достаточно хорош51 1и пигментными показателями. Указанные параметры обработки спека водой или распульповки обеспечивает уменьше1ш кислотного фактора пре,цгидролизнь х растворов до ,5-1,7 при степени извлечения ТЮ в отделяемый из твердого остатка раствор не более г/л. При увеличеншс температуры распульповки с 20-25° С до 40-60° С степень извлече дая TiO в отделяемьш раствор резко увеличивается до 50-70 г/л и выше, что крайне нежелательно, так как произойдет потеря ценного компонента . Кислотный фактор при уве личении температуры снимается до 0,4-0,6, а это приводит к низкой стабильности предгидролизных растворов и быстрому самопроиз вольному гидролизу растворов и попучеикю не качественной TiOj. Ниже комнатной температуры 20-25 С процесс распульповки услож(шётся, так как при этом требуются специальные холодильные установки. Увеличение времени распульповки вы1пе 5-10 мин п| 1аодит также к увеличению степени извлечения Т Юз до 100 г/л, а снижение времени распульповки 5 мин - к тому что кислотный фактор снижается очень незначительно -- с 2,5-3,0 до 2,2-2,0, что, как и при отсутствии снижения кислотного фактора, отрицательно влияет на свойства пигментной TiOj. Т : Ж ; 1:0,5 и далее изменение его до Т : Ж ; 1: J. привошт к высокой вязкости суспензии и невозможности эффективного снижегтя кислотного фактора, а Т : Ж ; 1:2,5 и больше приводит просто к лишнему расходу воды и созданию больших объемов отходной гидролизном кислоты и лишней упарке. Предлагаемые условия обработки являются оптимальными параметрами распульповки спека и позволяют С1шзить кислотный фактор ДО 1,5-1,7 и обеспечивают получение предгидролизных растворов с удовлетворительно ста&гльностью. Пример. Лейкоксеиовый концентР содержащий , вес. %: ТЮ 48,0; SiOa 40,7; Р 2,5; AfjOj 2,4, вскрывают серной кислотой, полученный спек подвергают распульповке водсй в течение 5 мин при Т : Ж 1 : 2 и 25° С, жидкую часть пульпы отфильтровывают от твердой 2 мин, оставшуюся твердую часть спека вышелавдвают и получают сернокислый раствор титана, содержащий 220 г/л ТЮа и имеющий кислотный фактор 1,54, стабильность 400 мл, плотность 1,38г/см. Этот раствор титана подвергают термогидролизу ггри нагревании до кипения в течение 30 мин, далее при температуре кипения добавляют зародыши, кипятят, промывают полученную гидратироваиную двуокись титана водой. Выход при этом ГДТ 99,6%. Полученный продукт далее отбеливают и прокалывают при 900С. Получеиная пигментная двуокись титана анатаэноя модификации имеет следующие пигментные характеристики: белизна 96,2 усл. ед., маслоемкость 27 г/100 г пигмента, укрывистооть 33 г/м П р и м е р 2. Лейкоксеновый концентрат по примеру 1 подвергают разложению серной кислотой, гюлученный спек подвергают распульповке водой в течение 7 мин при Т : Ж 1 : 1,5 и 20С, жидкую часть пульпы отфильтровывают от твердой 2 мин, оставшийся спек выщелачивают и получают сернокислый раствор Читана, содержащий 240 г/л TiOj и имеющий кислотный фактор 1,6, стабильность 520 мл, плотность 1,41 г/см. Этот раствор титана подвергают термогндролизу, путем нагревания 20 мин до кипения, добавления затем в раствор зародьплей и кигшче590ния его. Полученный продукт гидроли:)а с выходом 99,2% отбеливают, прокаливают мри 950 С. Полученная двуокись титана анатазной модификации имеет белизну 96,6 усл. ед., мас лоемкость 20 г/100 г пигмента, укрывистость 31 г/м П р и м е р 3. Лейкоксеновый концентрат по примеру 1 подвергают разложению сер ной кислотой, нолучеиный спек подвергают распулыювке водой в течение 10 мин при Т : Ж I : 1 и 23 С, затем пульну фильтруют 3 мин, спек выщелачивают и получают сернокислый раствор титана, содержащий 230 г/л ТЮ2 и имеющий кислотный фактор 1,66, ста шьность 550 мл, плотность 1,45 г/см Сернокислый раствор титана подвергают термогидролизу путем нагревания до закипания в течение 25 мин, добавления при температуре кипения зародьтшей и кипячения. В резуль тате гидролиза образуется ГДТ с выходом 99,5%. Ее промывают, отбеливают и прокаливают при 900°С. Полученная двуокись титана анатазной модафикации имеет белизну 96,8 усл. ед., маслоемкость 25 г/100 г пигмента, укрывистость 30 г/м. П р и м е р 4. Лейкоксеиовый концентрат Ярегского месторождения подвергают разложению серной кислотой по известному способу. Для этого спеки выщелачивают и получают сернокислые растворы титана, содержащие 200 г/л TiOj и имеющие кислотный фак тор 2,2, стабильность 1000 мл, плотность 1,56 г/см. Предгидролизный раствор нагревают до 70°С, вводят 0,5% зародышевого золя, кипятят 4 ч. Полученную гидратированную двуокись титана отмывают от серной кислоты и железа, отбеливают цинком, прокаливают и получают двуокись титапа анатазной модификации, имеющую белизну 94,2 усл. ел., маслоемкость 40 г/100 г пигмента, укрывистость 56 г/м Выход ГДТ 92,6%. Т ехнико-экономическая эффективность данного изобретения определяется увеличением выхода целевого пигмента за счет увеличения выхода гидратирпванной двуокиси титана при гидролизе и улучщении пигментных показателей целевого пигмента, что расширяет возможности его использования в различных областях техники. Формула изобретения Способ получения пигментной двуокиси титана из лейкоксенового сырья, включающий сернокислотное разложение его, выщелачивание образовавшегося спека, гидролиз полученного при этом сернокислого раствора титана и прокаливание продукта гидролиза - гндратированной двуокиси титана, отличающийс я тем, что, с целью повьпиения выхода гидратироваиной двуокиси титана, спек перед выщелачиванием обрабатывают водой при Т : Ж 1 : (1-2), 20-25°С в течение . 5-10 мин и из образовавшейся пульпы отделяют твердый остаток, который направляют на выщелачивание. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 602519, кл. С 09 С 1/36, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 235883, кл. С 22 В 34/12, 1966.