Спосіб одержання пігментного діоксиду титану рутильної модифікації

1. Спосіб одержання пігментного діоксиду титану рутильної модифікації, який включає обробку відмитої від хромофорних домішок пульпи гідратованого діоксиду титану розчинами сполук кальцію і натрію або калію, введення зародків, що рутилюють з подальшим фільтруванням пульпи та її прожарюванням, який відрізняється тим, що, обробку пульпи гідратованого діоксиду титану з концентрацією ТіО2 250-260 г/дм3 проводять розчинами сполук кальцію і натрію або калію, узятих із розрахунку в співвідношенні до ТіО2 у суспензії для Na2О і Са - 0,23-0,28 % і К2О і Са - 0,38-0,45 %. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як сполуку натрію використовують хлорид натрію, як сполуку калію - хлорид калію, а як сполуку кальцію - хлорид кальцію. Винахід відноситься до виробництва пігментного двоокису титану із сировини, що містить титан, по сірчанокислотній схемі, яку застосовують в лакофарбовій, паперовій, текстильній промисловості. Відомий спосіб одержання пігментного двоокису титану шляхом розкладання сировини, що містить титан, сірчаною кислотою, вилуговування плаву, що утворюється, освітлення отриманого титанілсульфатного розчину й вилучення з його складу заліза, подальше фільтрування і гідроліз розчину, фільтрування суспензії гідратованого двоокису титану (ГДТ), що утворилася в результаті гідролізу, відбілювання отриманого осаду, його промивання, солеобробка, прожарювання і поверхнева обробка. При цьому солеобробку проводять модифікуючими з'єднаннями переважно в попарному сполученні таких елементів, як калію і магнію, алюмінію і калію (або натрію), цинку і натрію (або калію, або літію) при наявності зародків, що рутилюють [Патент Англії №1335184, 5кл. С 1 Ν, опубл. 1973]. Недоліком відомого способу є використання на стадії солеобробки дефіцитних і дорогих модифікуючих добавок. Найбільш близьким до винахо ду по технічній сутності і результату, що досягається, є спосіб одержання пігментного двоокису титану рутильної модифікації шляхом обробки суспензії ГДТ з'єднаннями калію і магнію (або цинку) при наявності зародків, що рутилюють, і прожарювання продукту. У якості з'єднань магнію використовують або оксид магнію, обпалений при 700-900°С, що вводять у суспензію перед прожарюванням у кількості 0,15-0,25% відносно двоокису титану [див. авт. св. СРСР №1611905, Α1. кл. С09С1/36, 1990p.], або сульфат магнію. Причому, сульфат магнію беруть у такій кількості, щоб масова частка Mg у двоокисі титану після прожарювання складала 0,3-0,4% [див. Технологический регламент производства пигментной двуокиси титана №36-1, ОАО «Сумыхимпром», 2003г., с.22]. У якості з'єднань калію в обох методах проведення солеобробки використовують гідроокис калію. Вміст К2О в двоокисі титану після прожарювання знаходиться в межах від 0,1 до 0,2%. Дані технічні рішення дозволяють створити сприятливі умови для поліморфного перетворення анатазу в рутил, проте використання на стадії солеобробки сульфату магнію або обпаленого оксиду магнію, або сульфату цинку призводить до по (19) UA (11) 77257 (13) C2 (21) 20040806705 (22) 10.08.2004 (24) 15.11.2006 (46) 15.11.2006, Бюл. № 11, 2006 р. (72) Вакал Сергій Васильович, Золотарьов Олексій Єгорович, Карпенко Тетяна Валентинівна, Сидоренко Розалія Йосипівна, Трофименко Микола Олексійович, Кій Олександр Миколайович, Травніков Леонід Іванович, Доля Леонід Петрович, Максюта Вадим Олександрович (73) СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВОДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ І ПІГМЕНТІВ (56) UA 28268 A, 16.10.2000 UA 51791 C2, 16.12.2002 SU 1604820 A1, 07.11.1990 US 4095993 A, 20.01.1978 3 77257 4 дорожчання пігменту. хромофорних домішок, у кількості 150см3 і з конУ основу винаходу поставлено задачу знизити центрацією ТіО2 250г/дм3 обробляють сумішшю собівартість двоокису титану зі збільшенням білирозчинів КОН і MgSO4, узятих у кількості 100мг по зни продукту шляхом використання на стадії солеК2О і 90мг по Mg. Потім у пульпу вводять зародки, обробки недефіцитних і доступних на Україні мощо рутилюють, взяті в кількості 2% відносно ТіО2 у дифікуючих добавок і зменшення їхньої витрати. суспензії ГДТ. Оброблену в такий спосіб пульпу Поставлена задача досягається тим, що в відфільтровують і прожарюють протягом 1 години способі одержання двоокису титану рутильної мопри температурі 930°С. дифікації, що включає обробку відмитої від хроПриклад 2 мофорних домішок пульпи ГДТ з концентрацією Пульпу ГДТ, отриману у результаті репульпаТіО2 250-260г/дм3 розчинами гідроокису калію і ції пасти після V стадії фільтрації і відмиту від сульфатом магнію (або сульфатом цинку), узятих хромофорних домішок, у кількості 150см3 і з коніз розрахунку К2О - 0,3%, Mg - 0,27%, Zn - 0,75% у центрацією ТіО2 250г/дм3 обробляють розчином відношенні до ТіО2 у суспензії ГДТ, відповідно до КОН, зародками, що рутилюють, з розрахунку одевинаходу, обробку відмитої від хромофорних доржання в продукті після прожарювання 0,15% К2О і мішок пульпи ГДТ з концентрацією ТіО2 2501,1% зародків, що рутилюють, відфільтровують. У 260г/дм3 проводять розчинами з'єднань кальцію і отриману пасту уводять 0,2% Mg відносно ТіО2, натрію (або калію), узятих із розрахунку в співвідперемішують, прожарюють протягом 1 години при ношенні до ТіО2 у суспензії ГДТ для Na2O і Са температурі 930 С. 0,23-0,28%, для К2О і Са - 0,38-0,45%. Запропонований спосіб ілюструється приклаУ якості з'єднань натрію використовують хлодами 3-6: рид натрію, у якості з'єднань калію - хлорид калію, Приклад 3 у якості з'єднань кальцію - хлорид кальцію. Пульпу ГДТ, отриману у результаті репульпаВикористання заявленого способу з усіма істоції пасти після V стадії фільтрації і відмиту від тними ознаками, включаючи відмітні, дозволяє хромофорних домішок, у кількості 150см3 і з констворити більш сприятливі умови для поліморфноцентрацією ТіО2 250г/дм3 обробляють сумішшю го перетворення анатазу в рутил, використовувати розчинів NaCl і СаСl2, узятих у кількості 75мг по для цього більш дешеві солі, зменшити витрату Na2O і 75мг по Са, що складає 0,23% відносно цих солей. Використання цих відмітних чинників ТіО2 у суспензії ГДТ. Потім у пульпу вводять заропризводить до зниження собівартості готової продки, що рутилюють, взяті в кількості 2% відносно дукції. ТіО2 у суспензії ГДТ. Оброблену в такий спосіб Зниження кількості солей, що вводяться, стопульпу відфільтровують і прожарюють протягом 1 совно ТіО2 у суспензії ГДТ менше 0,23% для Na2O години при температурі 930°С. і Са і менше 0,38 % для К2О і Са призводить до Приклад 4 зниження відсотка рутилу в прожареному продукті, Пульпу ГДТ, отриману у результаті репульпатобто зменшується ефективність процесу солеобції пасти після V стадії фільтрації і відмиту від робки. хромофорних домішок, у кількості 150см3 і з конПідвищення кількості солей, що вводяться, віцентрацією ТіО2 250г/дм3 обробляють сумішшю дносно ТіО2 у суспензії ГДТ більш 0,28% для Na2O розчинів NaCl і СаСl2, узятих у кількості 90мг по і Са і більш 0,45% для К2О і Са призводить до пеNa2O і 90мг по Са, що складає 0,28% відносно режарювання продукту і тим самим до зниження ТіО2 у суспензії ГДТ. Потім у пульпу вводять заробілизни пігменту. дки, що рутилюють, взяті в кількості 2% відносно Спосіб реалізують таким чином. ТіО2 у суспензії ГДТ. Оброблену в такий спосіб Промиту пасту ГДТ після V стадії фільтрації пульпу відфільтровують і прожарюють протягом 1 репульпують водою, в якій відсутнє залізо, до магодини при температурі 930°С. сової концентрації двоокису титану 250-260г/дм3 і Приклад 5 обробляється розчинами солей NaCl і СаСl2 або Пульпу ГДТ, отриману у результаті репульпаКСl і СаСl2, а також зародками, що рутилюють. ції пасти після V стадії фільтрації і відмиту від Оброблену солями і зародками пульпу відфільтхромофорних домішок, у кількості 150см3 і з конровують і прожарюють протягом 1 години при темцентрацією ТіО2 250г/дм3 оброблюють сумішшю пературі 930°С. Прожарений продукт розмелюють розчинів КСl і СаСl2, узятих у кількості 125мг по і визначають у ньому вміст рутилу і білизну. К2О і 125мг по Са, що складає 0,38% відносно ТЮ2 Нижче приводяться приклади проведення соу суспензії ГДТ. Потім у пульпу вводять зародки, леобробки по прототипах і приклади реалізації що рутилюють, узяті в кількості 2% відносно ТіО2 у способу при оптимальних значеннях параметрів, суспензії ГДТ. Оброблену в такий спосіб пульпу що заявляються. відфільтровують і прожарюють протягом 1 години Приклад 1 - реалізація способу по прототипу при температурі 930°С. [див. Технологический регламент производства Приклад 6 пигментной двуокиси титана №36-1, ОАО «СумыПульпу ГДТ, отриману у результаті репульпахимпром», 2003г., с.22]. ції пасти після V стадії фільтрації і відмиту від Приклад 2 - реалізація способу по прототипу хромофорних домішок, у кількості 150см3 і з кон[див. авт. св. СРСР №1611905, А1. кл. С09С1/36, центрацією ТіО2 250г/дм3 опрацьовують сумішшю 1990р.]. розчинів КСl і СаСl2, узятих у кількості 150мг по Приклад 1. К2О і 150мг по Са, що складає 0,45% відносно ТіО2 Пульпу ГДТ, отриману у результаті репульпау суспензії ГДТ. Потім у пульпу вводять зародки, ції пасти після V стадії фільтрації і відмиту від що рутилюють, взяті в кількості 2% відносно ТіО2 у 5 77257 6 суспензії ГДТ. Оброблену в такий спосіб пульпу дифікації відомими і запропонованим способами відфільтровують і прожарюють протягом 1 години випливає, що здійснення процесу по запропоновапри температурі 930°С. ному способу дозволяє замінити дорогі модифікуРезультати дослідження отриманих зразків ючи добавки, на більш дешеві, зменшити витрату продукту після прожарювання приведені в таблиці. цих солей із збільшенням білизни продукту після На підставі даних прикладів конкретного викопропікання. нання одержання двоокису титану рутильної моТаблиця Приклад 1 2 3 4 5 6 MgO 90 300 Добавка до ТіО2, мг К2О Na2O 100 225 75 90 125 150 Даний спосіб пройшов випробування на збільшеній лабораторній установці в ДержНДІ міне Комп’ютерна верстка О. Гапоненко CaO 75 90 125 150 Показники прожареного продукту вміст рутилу, % білизна, ум. од. 98,0 91,4 99,0 91,8 95,9 93,1 95,9 92,8 96,3 93,2 95,7 93,3 ральних добрив і пігментів (м. Суми). Отримано позитивні результати. Підписне Тираж 26 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