Способ получения двуокиси титана Советский патент 1982 года по МПК C01G23/53 

(S4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ТИТАНА

Изобретение относится к технологии получения двуокиси титана, используемой . в качестве белого пигмента и сырья для материалов электронной техники. Известен способ получения двуокиси титана в анатазной форме путем окисления четыреххлористого титана кислородсодержащим газом в паровой фазе при повышенной температуре в присутствии газообразных галогенидов кремния и фосфора. Полученный оксидный продукт, содержащий более 80 вес.% анатаза, обладает хорошей диспергируемостью и кр ющей способностью 1 } Этот способ требует высоких температур я присутствия газообразных галогенидов кремния и фосфора, что .значите льно усложняет технологию получения двуокиси титана. Известен также способ получения дву окиси титана гидролизом хлоридов тиуана в водной среде на поверхности метал лического титана в тонком слое раст вора при 40О-500°С С 2. Однако получение дагаого продукта в. промышленны с масштабах затруднительно, так как процесс ограничен только поверхностью металлического титана и проводится при повышенных температурах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности %и достигаемому результату является способ получения двуокиси титана из соляно- или азотнокислых растворов титана, который включает приготовление TiO - содержаших зародышей путем взаимодействия раствора тетрахлорида титана и гидроокиси натрия при IIS-ISO C в течение ЗО120 мин с последующим охлаждением реакционной суспензии, смешивание ее с основным солянокислым раствором титана, содержащим 0,01-5,5 г-моль НСЕ или с азотнокислым раствором, содержащим О,01-2О г-моль HNOj, и термогидролиз полученных растворов при повышенной температуре 225-250°С под давлением в течение порядка 30398120 мин, фильтрагшю, промывку и сушку полученного осадка гидроокиси титана. Полученный при этом пигмент в рутильной форме имеет разбеливающую способность в пределах н1000-150О ед. Последующее улу 1шение этого показателя достигается дополнительным прокаливанием полученного пигмента при 7ОО900°С 3. Недостаток известного способа определяется его сложностью ввиду необходи- мости проведения процесса по получению зародыщевой суспензии и применения повыщенных температур и давления при гид ролизе. Целью изобретения является упрощение процесса получения двуокиси титана из азотно- или солянокислых растворов: путе их термогидролиза. Поставленная цель достигается способом получения двуокиси титана путем термогидролиза азотно- или солянокислого раствора титана при соотношении азот ной или соляной кислоты к двуокиси титана в исходном растворе 2,2-4,0:0.8- -1,0 или 2,2-4,7:0,8-1,0 соответственно. Данное изобретение обеспечивает упро щение процесса получения двуокиси титан за счет исключения операций по приготов лению зародыщевой суспензии и более мягких условий пермогидролиза, осуществляемого при температуре кипения. Предлагаемый способ позволяет путем регулирования кислотности и концентрации титана исходных растворов регулировать кристаллическую структуру двуокиси титана и обеспечивает получение пигмента в анатазной форме, При предлагаемых соотношениях кислоты к двуокиси титана в гидролизуемых растворах титана находятся наиболее поли меризованные соединения, они являются зародышами будущей кристаллической структуры и при термогидролизе выделяю ся в осадок двуокиси титана анатазной модификации. Процесс полимеризации в растворе характеризует коэффициент диализа: чеги ниже последний, тем больше пЪяимерных форм находится в растворе. При соотношении HNOj(HC6): Ti02B пре делах 2,2-4,5 коэффициентдиализа находится в пределах 0,2-0,38 и кристаллическая структура двуокиси титана соответствует анатазу. Ниже и выше предложенных пределов гидрализованном растворе находятся моноядерные соединения титана, которые являются возможными зародышами рутильной двуокиси титана. Пример. В лабораторный гидролизер помещают 1,5 л раствора с концентрацией 150 г/л ИN03 и 39,9 г/л TiOj (соотношение HNOj: TiO 3,76:1), доводят раствор до кипения. .С момента закипания процесс гидролиза проводят 45 мин. После гидролиза осадок отстаивают в маточнике и подвергают прокалке йри 650°С. После прокалки получают белый порошок двуокиси титана со структурой анатаза.. П р и м е р 2. В лабораторный гидролизер помещают 5 л раствора азотнокислого титана с концентрацией 144,9 г/л 63,9 г/п TiO (соотношение HNO: :Ti02 2,26:1). С момента закипания раствора процесс гидролиза ведут 45 мин. Осадок отстаивают в маточнике и подвергают прокалке при . Получают б&ль1й порошок двуокиси титана со структу рой анатаза. ., ПримерЗ.В лабораторный гидролизер помещают 3 л солянокислого раствора титана с концентрацией 2ОО,1 г/ г/л ЛО (соотношение НСв: : TiOf 4:1). Процесс гидролиза ведут 45 мин с момента закипания раствора. После гидролиза осадок отстаивают в маточнике и подвергают прокалке при 1 50-7ОО°С. После прокаливания получают белый порошок двуокиси титана со структурой анатаза. . П р и м е р 4. В лабораторный гихн ролизер помещают раствор азотнокислого титана концентрацией 126 г/л HNOj и 23,9 г/л Ti02 (соотношение 5,2:1) доводят раствор до кипения. С момента закипания раствора процесс гидролиза ведут 45 мин. После проведения гидроли;за осадок отстаивают в маточнике и подвергают прокалке при температуре л б50-700С. После прокалки получат : порошок двуокиси титана со структурой рутила. Пример5.В лабораторный гидролизер (помещают 3 л солянокислого раствора титана с концентрацией 146 г/л нее и 79,9 г/л Ti02 (соотнощение Ti02 1,82:1), проводят подогрев раство- ра. С момента закипания раствора процесс гидролиза ведут 45 мин. После проведения гидролиза осадок отстаивают в маточнике и подвергают переработке на пигмент, т.е. прокаливают при . После прокаливания получается белый порошок со структурой рутила. , Пример 6. В лабораторный гкргропизер помещают 1,5 л солянокислого титана, с концентрацией 144,9 г/л НСЕ и 69 г/л Ti02 (соотношение нее : Т402 2,1:1). Процесс гидролиза ведут 45 мин с момента закипания раствора. После проведения процесса гидролиза осадок отстаивают в маточнике и подвергают прокалке при . После прокалки получают белый порошок двуокиси титана со структурой рутила. Пример. В лабораторный ги; ролизер помешают 5 л раствора солянокислсГго титаиа с концентрацией 432 г/л нее и 72г/л TiOj (соотношение НСе : tTiOa 6:1). С момента закипания раствора процесс гидролиза ведут 45 мин. Пос ле проведения гидролиза осадок отстаивают в маточнике и подвергают прокалке при температуре io650-70O°C. После прокаливания получается белый порошок двуокиси титана со структурой рутила. Технико-экономическое преимущество изобретения определяется упрощением способа получения двуокиси титана и сокрешением его материалоемкости преимущественно- за счет исключения процесса получения зародышевой суспензии. Формула изобретения Способ получения двуокиси титана, включаюшлй термогидролиз азотно- или сошшокислых растворов титана, последующую фильтрацию и промывку полученного осадка гидроокиси титана и его прокаливание, отличающийся тем, что, с цепью упрощения процесса, термогидролиз ведут при соотношений азотной шш соляной кислоты к двуокиси титана в исходном растворе 2,2-4,О:0,8-1,О или 2,2-4,7:0,8-1,0 соответственно. Источники инфоргиации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Патент США № 3856929, кл. 423-613, опублик. 1974. 2.Авторское свидетельство СССР №424815, кл. CGIQ 23/О53, 1972. 3.Патент США № 3528773, кл. 23-202, опублик. 197О.