Способ получения раствора сульфата титана

(54) С ПОСО Б ПОЛУЧ Е Н И Я РАСТВОРА СУЛЪФАТА ТИТАНА(57) Сущность изобретения: ильментовые концентраты взаимодействуют с серной кислотой, продукты взаимодействия выщелачивают водой, Железо ( ) и титан (И) восстанавливают гальванической парой железо-свинец. Поверхность свинца не менее 0,1 дм на 1 моль восстанавливаемого2железа , 1 табл. но-исследоваических пиги Уральский С,М, Кирова ниченко, Т,В. . Первушин И.В. Химия иимия, 1974,л Науч еорган крытий тут им . Кали а и В.О искин, Л Е Поставленная цель достигается тем, чт в известном способе получения растворов сульфата титана, включающем взаимодействие ильменитовых концентратов с серной кислотой, выщелачивание продуктов взаимодействия водой, восстановление полученного раствора металлическим восстановителем, очистку раствора от шлама фильтрацией и последующую кристаллизацию и отреление железного купороса, в качестве металлического восстановителя используют гальваническую пару железо- свинец.с поверхностью катода-свинца не менее 0,1 дм на 1 моль восстанавливаемого2железа ().При восстановлении металлическим восстановителем титансодержащих растворов, получаемых при выщелачивании продуктов взаимодействия ильменитовых концентратов с серной кислотой, протекают следующие химические реакции;Ге+Н 2 Я 04 -+ ГеЯ 04+2 Н (1) Ее 2(Я 04)з+2 Н -э 2 ГеЯ 04+Н 2 Я 04 (2)евай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Челябинский филиательского института нментов и судовых пополитехнический инсти(56) Беленький Г,ФРтехнология пигментос. 134 - 137,Изобретение относится к сульфатному способу производства диоксида титана и может быть использовано при получении растворов сульфата титана из ильменитовых концентратов.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения растворов сульфата титана, включающий взаимодействие ильменитовых концентратов с серной кислотой, выщелачивание продуктов взаимодействия водой, восстановление полученного раствора металлическим восстановителем,"бчистку раствора от шлама фильтрацией и последующую кристаллизацию и отделение железного купороса (РеЯ 04 7 Н 20),Недостатком данного способа является достаточно высокий расход металлического восстановителя и большое количество отходного железного купороса,Целью изобретения является снижение расхода восстановителя и уменьшение отходов,1 6 23/00, С 25 В 1/2 Т 0304+2 Н+Н 2304Т 12(304)З+Н 20 (3) Н +Н +Н 2 (4) Радикалы водорода (Н), образующиеся по реакции (1), расходуются на восстановление ионов Ее(И) по реакции (2), ионов Т 1(1/) 5 по реакции (3) и образование газообразного водорода по реакции (4), который выделяется из реактора восстановления в атмосферу. Результаты проведенных экспериментальных исследований, а также практика дейст вующих пролмйлшленных йредприятий по рОИЗВОСтау г 1 флюоу лилллл 1 юл/лиг лпоказывают, что коэффициент использования водорода составляет 70 , Таким образом, 30% металлического восстановителя 15 расходуется непроизводительно на образование газообразного водорода, который не участвует в восстановлении ионов Ее(И 1) и Т(В) и удаляется из реактора восстановления в атмосферу. 20Металлическое железо, окисляясь, анодно растворяется в сернокислом растворе без выделения водородаЕе -+ Ее(1)+21 (5) Электроны по гальванической цепи че рез свинец восстанавливают ионы Ее(И 1) и Т(ЯЕе(И 1)+1Ее(И) (6) Т 0(1 1)2 Н-+ Т 1(111)+Н 20 (7) Свинец с сернокислым раствором не 30 взаимодействует и служит катодом. Таким образом, металлический восстановитель расходуется только на непосредственное восстановление ионов Ее(И 1) и ТЩ что позволяет сократить его расход по сравнению 35 с известным способом на 30 . При этом, соответственно снижается и количество отходного железного купороса.При недостаточной поверхности катода, которым служит металлический свинец, 40 на его поверхности возникают концентрационные затруднения реакции окисления- восстановления, связанные с замедлением диффузии исходных веществ и продуктов реакции к поверхности катода. В этом слу чае на аноде, которым является металлическое железо, начинает протекать нежелательная реакция взаимодействия металла с серной кислотой (1)-(4), сопровождающаяся выделением газообразного 50 водорода. Для исключения этого необходимо использовать катод с достаточно развитой поверхностью, Экспериментально установлено, что при отсутствии перемешивания для растворов сульфата титана, со держащих ионы Ее(1 И) в количестве 0,1 - 1,0 моль/л, процесс разложения серной кислоты с выделением водорода на аноде полностью подавляется при площади катода,. равной (или большей) 0,1 дм/моль восстанавливаемых ионов Ее(И 1).Существенным отличием предлагаемого способа от прототипа является снижение расхода металлического восстановителя до стехиометрически необходимого и уменьшение соответственно отходного железного купороса за счет разделения в пространстве процессов окисления-восстановления, что становится возможным при использовании в качестве металлического восстановителя гальванической пары железо-свинец, с поверхностью катода-свинца не менее 0,1 дм на 1 моль восстанавливае 2мого железа (И).П р и м е р 1 (по прототипу). Берут 200 г ильменитового концентрата, содержащего, мас,%. ТЮ 2 55,3; ЕеО 19,7; Ее 20 з 19,2, обрабатывают концентрированной серной кисло-. той, продукт взаимодействия выщелачивают водзой при 60 С в течение 6 ч. Получают 0,75 дм раствора следующего состава, г/дм: т 102 140,0; ее(и) 50,6; ее(и 1) 49,7. Раствор восстанавливают металлическим восстановителем - чугунной стружкой (содержание активного железа 85 о ) - до концентрации Т 120 з в растворе 5 г/дм . Раствор отфильтзровывают от шлама, охлаждают до 15 ОС для кристаллизации и последующего отделения железного купороса, Фактор по железу (отношение Ее/Т 102) в готовом растворе составляет 0,35, При этом фиксируют расход металлического восстановителя и количество отходного железного купороса.П р и м е р 2(по предлагаемому способу). Приготавливают аналогично примеру 1, но раствор восстанавливают чугунной стружкой, помещенной в свинцовую корзину с поверхностью 0,067 дм, т.е. в качестве восстановителя используют гальваническую пару железо-свинец с поверхностью катода- свинца 0,1 дм на 1 моль восстанавливаемо 2го железа (111), количество которого в растворе составляет 49,7,0,75/56=0,67 моль,П р и м е р 3 (по предлагаемому способу вне заявляемых пределов). Приготавливают аналогично примеру 2, но поверхность свинцовой корзины составляет 0,034 дм или 0,05 дм на 1 моль восстанавливаемогогжелеза ( И).Как следует из данных, приведенныхв таблице, использование предлагаемого способа получения растворов сульфата титана позволяет по сравнению с прототипом снизить расход восстановителя на 30 ои уменьшить количество отходного железного купороса нащ 13%. Экономический эффект, достигаемый за счет снижения расхода восстановителя, составяют 3,0 рубля на 1 т двуокиси титана.1768516 Формула изобретения Сравнительные данные процесса получения растворов сульфата с использованием различных металлических востановителейКоличество отходногоРе 04 х х 7 Н 20, г Поверхность ка- Расход чугуннойтода-свинца, дм стружки, г на моль Ре Ш Металлический восстановитель Пример0,10 23,6 287 2 (по предлагаемому способу вне заявляемых пределов)0,05 30,1 314 Составитель О. ЗобнинТехред М.Моргентал Корректор Н. Тупица Редактор Заказ 3616 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Способ получения раствора сульфата титана, включающий взаимодействие ильменитовых концентратов с серной кислотой, выщелачивание продуктов взаимодействия водой, восстановление железа (П 1) и титана (И); очистку раствора от шлама фильтраЧугунная стружка Гальваническая пара Ре-РЬ (чугунная стружка в свинцовой корзине) Галваническая пара Ре-РЬ (чугунная стружка в свинцовой кор- зине цией, последующую кристаллизацию и отделение железного купороса, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения расхода восстановителя и уменьшения отходов, вос становление ведут гальванической паройжелезо-свинец с поверхностью свинца не менее 0,1 дм на 1 моль восстанавливаемого железа (П 1).