Способ получения технического диоксида титана

Номер патента: 1778072

Авторы: Григорович, Криворуков, Самойлова, Смирнов

ZIP архив

Текст

(51)5 С 01 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Челябинский филиал Научно-исследовательского и проектного института неорганических пигментов и судовых покрытий(56) Хазин Л,Г, Двуокись титана. Л.: Химия,1970, с, 62-67.Авторское свидетельство СССРВ 986859, кл. С 01 6 23/053, 1983,Разовый технологический регламентпроизводства двуокиси титана марок РК иТСМ И. 336-46, г. Челябинск, 1989, Чф НИПРОИНС. Изобретение относится к производству диоксида титана сернокислотным способом, а именно технического (непигментного) диоксида титана.Известен способ получения технического диоксида титана, включающий разложение ильменитового концентрата. кон центри рован ной серной кислотой (С Н 2304 более 92%), растворение твердых продуктов сульфатизэции. восстановление катионов железа (111) в растворе металлическим железом, очистку растворов от шлама отстаиванием с последующей контрольной фильтрацией, кристаллизацию избыточного сульфата железа (11) в виде железного купороса и очистку растворов от него,гидролиз и прокэлку гидролизата.Недостатками способа являются высокие до 15% потери Т 102 на стадиях подготовки раствора к гидролизу (очистка от шлама, очистка от железного купороса) и(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИОКСИДА ТИТАНА(57) Использование; в производстве металлического титана и его соединений. Сущность: титановую стружку при нагревании обрабатывают 20-30%-ной серной кислотой, полученный раствор выдерживают при 65 - 80 С в течение 4 - 8 ч при одновременном пропускании через раствор сжатого воздуха, после выдержки раствор обрабатывают газом-окислителем, фильтруют, гидролизуют, выпавший осадок отделяют и прокаливают, Выход конечного продукта составил 92,5-93,0%. 1 табл. низкая производительность стадии очистки от шлама, вследствие необходимости осуществления очистки в два приема(отстаивание и фильтрация), что обусловлено высокой концентрацией шлама 20 - 25 г/дм. Потери диоксида титана обусловлены потерями Т 102 в составе шлама до 5%, а также механическим захватом технологического раствора со шламом до 7% Т 102 и железным купоросом до 2% Т 02.Известен способ получения технического диоксида титана включающий разложение ильменитового концентрата серной кислотой (С Н 2504 более 92%), растворение твердых продуктов сульфатиэации, восстановление катионов.железа (1) в растворе металлическим титаном, очистку растворов от шлама отстаиванием с последующей контрольной фильтрацией, гидролиз и прокалку гидролиээта, При этом металлический титан (титановая стружка) предварительно обра 1778072батывается 20 - 30%-ной серной кислотой при массовом отношении твердого к кислоте (мнг)=0,5:0.6 и температуре 80-100 С.Использование металлического титана в качестве восстановителя вместо металлического железа позволяет исключить из технологической схемы стадию кристаллизации железного купороса и потери Т 02 с купоросом, а также уменьшить потери Т 02 со шламом.Тем не менее потери Т 02 остаются высокими (10%), что является недостатком способа, наряду с недостаточной производительностью стадии очистки раствора от шлама, концентрация которого остается высокой 15-20 гдм,Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является промышленна освоенный способ, представляющий собой процесс получения технического диокСида титана из металлического титана (титановой стружки). Способ включа. ет обработку, титановой, стружки 20-30%- ной серной кислотой при массовом отношении твердого икислоты (мн г)=0,5:0;6 л при нагреве смеси кислоты-и стружки паром до 80 - 90 С с дальнейшим подъемом температуры за счет зкзотермичности взаимодействия до 100-110 С и выдержку при этой температуре 4-8 ч, охлаждейие раствора до 65-70 С, окисление катионов титанакислородом воздуха в присутствии катализатора, очистку окисленного раствора фильтрацией, гидролиз и прокалку гидролизата.Использование способа привело к снижению концентрации шлама до 8 - 10 г/дм,з что позволило увеличить производительность стадии очистки растворов от шлама, исключив операцию очисткй отстаиванием, и несколько снизить потери Т 02.. Недостатками способа являются высокие до 7% потери Т 02 со шламом и недостаточная скорость фильт 2 оации окисленных растворов 80-100 дм /м.ч. Основные потери Т 02 до 5% обусловлены образованием на стадии окисления растворов шлама, представляющего собой гидратированный диоксид титана ГДТ, вследствие низкойстабильности растворов 200-250 уел.ед, В свою очерадь присутствие ГДТ- является причиной низкой скорости фильтрации окисленных растворов.Целью изобретения является повышение выхода Т 02 в виде ГДТ и увеличение скорости фильтрации окислейных растворов,Поставленная цель достигается изменением.температурного режима обработки титановой стружки 20-30%-.но,й серной кислотой, а именно: после нагрева паромсмеси металлического титана с серной кислотой (как в прототипе) в систему подаютсжатый воздух и выдерживают 4-8 ч при5 температуре 65-80 С. При этом воздух подают в течение всего времени выдержки вколичестве, достаточном для поддержанияуказанной температуры 65 - 80 С.Сущность способа заключается в сни 10 жении гидролитической активности (способности к гидролизу) соединений титанапри снижении температуры обработки, чтопроявляется в увеличении стабильностиполучаемых растворов до 400-700 усл.ед.15 Подача воздуха в систему, кроме функцииохлаждения, способствует перемешиваниюсреды, за счет чего производительность стадии сохраняется на.прежнем уровне т.е.длительность и роцесса обработки составля 20 ет 4-8 ч, как в прототипе, несмотря на снижение температуры обработки,Окисление полученных растворов происходит беэ образования ГДТ (исключаютсяпотери Т 02 на этой стадии), в результате25 чего скорость фильтрации окисленных растворов увеличивается,Приведенные пределы по температуревыдержки 65 - 80 С обусловлены снижением производительности стадии при темпе 30 ратуре ниже 65 С и уменьшениемстабильности растворов при температуресвыше 80 С до значений менее 400 усл. едпри которых на стадии окисления растворовначинает образовываться ГДТ.35 Интервал значений расхода воздуха вКаждом конкретном случае зависит от размера и материала реактора, температурыокружающей среды и т.п, Поэтому здесь онне оговаривается, чтобы.не сужать пределы40 заявленного технического решения.Эффективность заявленного технического решения в сравнении с прототипомиллюстрируется следующими примерами,для которых использована титановая струж 45 ка марки ВТ-1 с содержанием Т 86 мас.%.П р и ме р 1 (по прототипу). В стакан,вместимостью 1 дм загружают 100 г титановой стружки и 730 рм 20%-ной сернойкислоты (массовое отношение твердого и. 50 кислоты 0,6). Содержимое стакана нагреваютдо 90 С, затемставят в асбестовый чехол, и- выдерживают при температуре кипенияраствора 102-105 С в течение 8 ч. Для под-. держания постоянного обьема в системе в55 стакан добавляют горячую воэду (90-95 С)каждый час выдержки. 700 см раствора отделяют(сливают декантацией) от непрореа-.гировавшей титановой стружки.Последнюю используют на следующей опе 1778072рации растворения, предварительно дополнив ее массу свежей стружкой до 100 г.Раствор анализируют на содеркание сульфата титана (в пересчете на Т 02) и кислоты и расчитывают кислотный фактор ( а Н 2304 активной)В Т 02 , который должен быть в интервале 1,7 - 1,9, определяют стабильность раствора, затем помещают в стакан, емкостью 2 дм и подвергают3окислению в присутствии угольного катализатора (5 от массы ТГ 02 в растворе) при температуре 60 С в течению 1,5-2,5 ч до остаточной концентрации сульфата железа3 - 4 г/дм в пересчете на Т 02. Окисление проводят кислородом воздуха, пропуская сжатый воздух через систему, Расход воздуха,500 дм /ч,В окисленном растворе определяют содержание растворимых сульфатов титана в пересчете на Т 02, По разнице в массе Т 02 в исходном и окисленном растворе определяют потери Т 02 в виде ГДТ на этой стадии. Раствор фильтруют через фильтр "синяя" лента и намывной слой древесной муки на воронке Бюхнера (,О 77 мм) в течение 4-х мин при фиксированном вакууме (0,4 ат), определяют обьема фильтрата и рассчитывают скорость фильтрации, затем отфильтровывают весь объем раствора.Очищенный раствор гидролизуют по стандартной методике, гидролизат промывают и прокэливают, Полученный продукт взвешивают и рассчитывают выход Т 02 по процессу по отношению к массе Т 02 в исходном растворе (полученном при обработке титановой стружки).П р и м е р 2 (по прототипу), В стакан, вместимостью 1 дм загружают 100 г титановой стружки и 546 см 300 -ной серной кислоты (массовое отношение твердого и кислоты 0,5).Содержимое стакана нагревают до 80 С, затем ставят в асбестовый чехол и выдерживаот при температуре кипения раствора 105-110 С в течение 4 ч, Для поддержания постоянного объема в системе в стакан добавляют горячую вору (90-95 С) каждый час выдержки. 520 см раствора отделяют(сливают декантацией) от непрореагировавшей титановой стружки, раствор разбавляют до концентрации Т 02 1 10г/дм, Далее аналогично примеру 1,П р и м е р 3. Аналогично примеру 1, нопосле нагрева содержимого стакана до 90 С5 стакан ставят в асбестовый чехол и выдерживают при 80 С, пропуская воздух в количестве 300-20 дм/ч в течение 8 ч, постепеннозснижая подачу воздуха, с целью поддержания температуры в системе 80 С в течение10 всего времени выдержки. Далее аналогичнопримеру 1,П р и м е р 4. Аналогично примеру 2, нопосле нагрева содержимого стакана до 80 Сстакан ставят в асбестовый чехол и выдержи 15 вают при температуре 65 С, пропуская воздух в количестве 500 - 40 дм /ч в течение 4 ч,зпостепенно снижая подачу воздуха с цельюподдержания температуры в системе 65 Св течение всего времени выдержки.20 Далее аналогично примеру 2,П р и и е р 5, Аналогично примеру 4, нотемпература выдержки составляет 75 С, авремя выдержки 5,5 ч,П р и м е р 6. Аналогично примеру 3, но25 температура выдержки составляет 90 С.П р и м е р 7. Аналогично примеру 4, нотемпература выдержки составляет 55 С, авремя выдержки 8 ч.Полученные результаты приведены в30 таблице,Полученные данные показывают, чтопредлагаемый способ предотвращает образование ГДТ на стадии окисления в результате чего повышается выход Т 02 по35 процессу на 4,5 - 8% и скорость фильтрацииокисленных растворов на 50 - 100%.Формула изобретенияСпособ получения тех ического диоксида титана, включающий обработку титано 40 вой стружки 20-30 о -ной серной кислотойпри нагревании, выдержку нагретого раствора в течение 4 - 8 ч, его окисление, фильтрацию окисленного раствора, гидролиз,отделение и прокаливание образовавшего 45 ся осадка, отл и ча ющийся тем,что, сцелью повышения выхода конечного продукта и увеличения скорости фильтрации,выдержку раствора ведут при 65-80 С приодновременном пропускании через раствор50 сжатого воздуха,1778072 Показатель эффективности способа Характеристикарастворов послеобработки стружки Температура выдержки, С Способ Пример Р е а е В е ееВыход попроцессу, т,ПотериТ 3.0 з приокислении, ь Скоростьфильтра"ции,диз/мз Ч к.ф. Стабиль"ностьусл,ед. 3,80 2 3 5,0 150 160 160 отс. отс. отс. Предлагаемыйвне заявленныхпределов 110 2,60 (раствор не готов к дальнейаей пере" работке) Составитель Г.СамойловаТехред М.Моргентал Корректор Т.Палий Редактор А,Егорова Заказ 4160 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 Прототип Прототип Предлагаемый Предлагаемый Предлагаемый 102-105 105-110 80 65 75 90 1 90 1,70 1,88 1,80 1,75 1,80 250 200 400 700 650 350 88,0 85,0 92,5 93,0 93,0 89 5

Смотреть

Заявка

4854511, 26.07.1990

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ФИЛИАЛ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО И ПРОЕКТНОГО ИНСТИТУТА НЕОРГАНИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ И СУДОВЫХ ПОКРЫТИЙ

САМОЙЛОВА ГАЛИНА ГРИГОРЬЕВНА, КРИВОРУКОВ АЛЬБЕРТ ИВАНОВИЧ, ГРИГОРОВИЧ ВАЛЕНТИН АРКАДЬЕВИЧ, СМИРНОВ ЛЕВ СЕРГЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: C01G 23/053

Метки: диоксида, технического, титана

Опубликовано: 30.11.1992

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-1778072-sposob-polucheniya-tekhnicheskogo-dioksida-titana.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ получения технического диоксида титана</a>

Похожие патенты