Спосіб одержання тетрахлориду титану

Спосіб одержання тетрахлориду титану шляхом обробки титанової сировини, що містить діоксид титану та оксиди заліза(II, III), сірчаною кислотою з відділенням одержаних сульфатів(II, III), охолодження розчину, насичення його хлористим воднем з додаванням хлориду калію та прокалювання одержаного хлортитанату калію з одержанням продукту - тетрахлориду титану, одержані сульфати заліза піддають взаємодії з діоксидом мангану у присутності сірчаної кислоти, проводять випаровування та прокалювання одержаної суміші з одержанням оксиду заліза(ІІІ) та оксиду сірки(VI), останній розчиняють у воді та одержують сірчану кислоту, а одержаний хлорид калію піддають взаємодії з діоксидом мангану у присутності сірчаної кислоти, одержуючи хлор, з якого при взаємодії з сіркою та киснем у водному середовищі одержують хлорид водню та сірчану кислоту, які повертають у процес. Винахід відноситься до металургійної промисловості, зокрема до кольорової металургії - виробництва двооксиду титану. За прототип автори прийняли процес низькотемпературного способу отримання тетрахлориду титану [1]: 1. TiO2*FeO*Fe2O3 + 5H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 5H2O 2. TiOSO4 + 4HCl + 2KCl = K2TiCl6 + H2SO4 + H2O 3. K2TiCl6  TiCl4 + 2KCl Ільменітові руду обробляють сірчаною кислотою. Відділяють отримані сульфати заліза. При охолодженні до 0°C розчин насичують хлористим воднем і додають хлорид калію. В осад випадає хлортитанат калію. При нагріві його до 300-500°C отримують пари тетрахлориду титану, а осад (хлорид калію) повертають у процес. Отриманий тетрахлорид титану має високу якість. Недоліки способу у наявності проблем: - переробка отриманих сульфатів заліза; - відділення отриманого хлориду калію від сір чаної кислоти; - забезпечення процесу хлористим воднем і сірчаною кислотою. Автори поставили задачу: ліквідувати ці недоліки. Технічний результат досягається шляхом переробки суміші сульфатів заліза сірчаною кислотою у присутності двооксиду мангану з переробкою отриманих сульфату заліза та сульфату мангану і переробкою отриманих відходів: хлориду калію і сірчаної кислоти. Приклади досягнення технічного результату. 1. Отримана суміш закисного та окисного сульфату заліза обробляються сірчаною кислотою у присутності двооксиду мангану по реакції [2]: 2FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 2H2SO4 + MnO2 = 2Fe2(SO4)3 + MnSO4 + 2H2O Співвідношення FeSO4 : H2SO4 = 1:1-1:1,5, FeSO4: MnO2 = 2:1, вихід - 98-100%. 2. Отриману суміш випаровують і далі прокалюють при температурі до 800°C [3] з отриманням (19) UA (11) 93258 (13) (21) a200900643 (22) 29.01.2009 (24) 25.01.2011 (46) 25.01.2011, Бюл.№ 2, 2011 р. (72) БІЛОКІНЬ ЄВГЕН МИКОЛАЙОВИЧ, ДУЛЬНЄВ ПЕТРО ГЕОРГІЙОВИЧ, ПЕТРОЧЕНКОВ ВАЛЕНТИН ГЕОРГІЙОВИЧ (73) ДУЛЬНЄВ ПЕТРО ГЕОРГІЙОВИЧ (56) RU 96118481, 20.11.1998, A SU 361213, 01.01.1973, A1 GB 1115941, 06.06.1968, A GB 801424, 10.09.1958, A GB 1144050, 05.03.1969, A GB 1396612, 04.06.1975, A GB 678998, 10.09.1952, A GB 724193, 16.02.1955, A GB 754915, 15.08.1956, A GB 768867, 20.02.1957, A US 3989510, 02.11.1976, A C2 1 3 93258 окислу заліза, сірчаного ангідриду та сульфату мангану: Fe2(SO4)3 + MnSO4  Fe2O3 + 3SO3 + MnSO4 SO3 направляють на отримання сірчаної кислоти [3], а сульфат мангану на регенерацію двооксиду мангану: MnSO4 + 2NaOH + 0,5 O2 = MnO2 + Na2SO4 [5] Замість лугу може бути аміачна вода. Витрати кисню 150-250 г/дм3, температура процесу 6090°C, час - 1-1,5 год. 3. Хлористий водень отримують при переробці відходу: суміші хлориду калію з сірчаною кислотою шляхом отримання спочатку хлору, а потім з нього отримання суміші кислот, при випріванні якої отримують хлористий водень та сірчану кислоту [4] по реакціям: 4. 2KCl + 2H2SO4 + MnO2 = Cl2 + K2SO4 + MnSO4 + 2H2O MnSO4 + 2NaOH + 0,5O2 = MnO2 + Na2SO4 Cl2 + S + O2 + 2H2O = 2НСl + H2SO4 [5] Співвідношення хлорид калію-кислота-окисли мангану - 1 : 0,8-1,2 : 0,9-1,2. Температура відділення хлору - 40-140°C В цілому процес відповідає сумарній реакції: TiO2*FeO*Fe2O3 + 2,5H2SO4 + 4KCl + 2S + 4 5NaOH + 3,25O2 = TiCl4 + 1,5Fe2O3 + 2K2SO4 + 2,5Na2SO4 + 5H2O Запропонований винахід отримання тетрахлориду титану оснований на процесі отримання самого тетрахлориду титану [1], процесі переробки відходу: сульфатів заліза [2], процесі переробки хлориду калію [3], отримання хлористого водню з хлору [4], регенерації двооксиду мангану з сульфату мангану [5] дозволяє отримати новий спосіб одержання тетрахлориду титану по безвідходній технології. Література: 1. А.А. Фурман, «Неорганические хлориды», Москва, Химия, 1980 г., с. 416 (с. 246). 2. Журнал «Хим. пром. Украины», №5-6, 1994 г. 3. Позин М.E., «Технология минеральных солей», Москва, Химия, 1970 г., т. 1, с. 791 (с. 768). 4. Патент на винахід UA 90501 «Спосіб переробки неорганічних хлоридів». 5. Ю.В. Карякин, «Чистые химические реактивы», Госхимиздат, 1947 г., с. 574 (с. 499). 6. Торочешников Н.С., Родионов А.И., Кельцев Н.В., Клушин В.Н., «Техника защиты окружающей среды», Москва, Химия, 1981 г., с. 368 (с. 93) . Комп’ютерна верстка А. Крулевський Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601