Спосіб одержання діоксиду титану

Изобретение относится к химии и химической технологии, в частности к технологии получения диоксида титана анатазной и рутильнон модификаций, позволяет повысить химическую и фазовую чистоту и получить продукт с заданными физико-химическими свойствами (регулируемой дисперсностью в пределах 1-15 мкм, насыпкой массой 0,3-1,1 г/см 3 ). По предлагаемому спо Изобретение относится к способам получения диоксида титана, который может быть использован в производстве полупроводниковой и пьеэосегнетозлектрической керамики, сорбентов, катализаторов. Цель изобретения - повышение химической и фазовой чистоты целевого продукта. 46-89 собу четыреххлористый титан растворяют в воде до концентрации 150200 г/л TiO a (раствор I) и готовят 15~20%-ный раствор аммиака (раствор II). Растворы I и II вводят При постоянном перемешивании в воду до установления постоянного рН (1-5) и температуры в пределах 15-40°'С. В зависимости от рИ осаждения получают диоксид титана различной степени дисперсности (1-15 мкм) и различной степени гидратации с эмпирической формулой TiO £ xH u O, где х=0,52,0. Осадок фильтруют, промывают, сушат при 200-300 °С и прокаливают при 600-650°С, получают 100%-ный анатаз, который после термической обработки при 850-900*С полностью перекристаллизовывается в рутил. Диоксид титана аиатазиой и рутильной модификаций, получаемый по предлагаемой технологии, находит применение в производстве различных материалов: полупроводниковой пьезо- и сегнетоэлектрической керамики, сорбентов, катализаторов и других титансодержащих материалов для различных целей. 2 з.п.ф-лы. 1 П р и м е р 1. Четыреххлористый титан (I) марки ОЧТ-0 в количестве 2 кг растворяют в воде до концентрации 150 г/л (в пересчете на ТіО^) при кислотном факторе 3,5. Приготавливают 5 л 20%-ного раствора аммиака ( I I ) .В 1 л воды при непрерывном перемешивании приливают растворы ( I ) и ( I I ) , доводят рН раствора до 2,0 при 1529630 25+5°С и при устанопившемся рН 2 продолжают слішать растворы I и I I до полного их использования (примерно за 2-2,5 ч ) . Регулирование и поддержание постоянной величины рН осуществляют автоматически с помощью КСП-4 и рН-метра. Получают 8-9 л суспензии с содержанием ТіО й -хН 2 О 80-90 г/л (выход Т і О е в осадок 97%). Суспензию фильтруют, получают гидратированный диоксид титана ТІОа- О, бН^О его сушат при 200°С и прокаливают при 650°С, получают диоксид титана (815 г, выход 97 мае Л ) с размером частиц 10-12 мкм, удельной поверхностью 20-30 м 2 / г , насыпной массой около 0 , 5 - 0 , 7 г/см 3 и содержанием анатаза 99 мас.% и рутила 1 мас.%. Содержание металлических примесей в конечном продукте не превышает 1-Ю 4 мас.%. П р и м е р 2.. Готовят раствор ( I ) с содержанием ТіОе 200 г / л , с кислотным фактором 3 , 3 ; готовят 20%-ный раствор аммиака ( I I ) . Осаждение ведут при рН 4 и 40 б С, время гидролиза 1,5-2 ч . Получают 7-8 л суспензии, которую фильтруют, промывают осадок на фильтре дистиллированной водой, получают ТіО? • xllgO, где х « 1,2-1,5. Осадок сушат при 300 f l C, прокаливают при 650°С. Получают 830 г диоксида титана анатазиой модификации (100%) с размером частиц 2-3 мкм, удельной поверхностью 3050 м2 /г, насыпной массой 0,5-0,7 г/см 3 . Выход продукта 99 мас.%. Содержание в нем примеси Fe 5-10" э мас.%, о с т а л ь ных металлических примесей (V, Мп, Си, Cr, N i , Co) не более М О " 4 м а с . % . П р и м е р 3 . Процесс ведут в соответствии с методикой примера 1, за исключением т о г о , что осаждение осуществляют при рН 1,0 и 30 °С из раствора с концентрацией титана 170 г / л . Получают диоксид титана с выходом 96%, содержащий 80 мас.% анатаза и 20 мас.% рутила с размером частиц 10-15 мкм, удельной поверхностью 15—'20 м 2 / г , насыпной э массой 1,0-1,2 г / с м . Содержание всех металлических примесей в продукте менее 1-10~ мас.%. При прока-' ливании продукта при 850°С получают Ц00%-ный рутил. П р и м е р 4, Процесс ведут в соответствии с методикой примера 1, за исключением того^ что осаждение 5 10 15 20 25 30 40 45 5Q -. осуществляют при рН 5,0 и 35°С из. раствора с концентрацией титана 180 г/л. Получают диоксид титана с выходом 100% без примеси рутила с размером частиц 1-2 мкм, удельной поверхностью 50-60 м 2 /г и насыпной массой 0,3-0,5 г / с м 3 . Содержание железа 3 '10 мас.%, остальных металлических примесей не превышает 1 -Ю^мас.%. Прокаливанием продукта при 900°С получают 100%-ный рутил. П р и м е р 5. Процесс ведут в соответствии с примером 1, за исключением того, что температуру осаждения выбирают равной 15 °С и концентрации титана в растворе 180 г/л. Получают диоксид титана с выходом 96% в виде 100%-ного рутила. Размер частиц продукта составил 2-5 мкм, удельная поверхность 20-40 м 2 /г и насыпная масса 0,6-0,9 г/см3. Содержание всех металлических примесей не более М0"чмас.%. П р и м е р 6 (по известному способу) . Процесс ведут в соответствии с методикой примера 1, за исключением того, что осаждение осуществляют при рН 6,5 и температуре 75аС из раствора с концентрацией титана 45 г/л. Получают диоксид титана с выходом 100%, содержащий 30 мас.% рутила. Осадок плохо фильтруется, спекается при термообработке. Продукт имеет размер частиц не более 1 мкм, удельную поверхность 60-70 м 2 /г и насыпную массу 0,81»0 г/см3. Содержание большинства металлических примесей составляет 1• 10~ мас.%„ В зависимости от рН осаждения получают диоксид титана различной степени гидратации с эмпирической формулой ТіОіз* хН^О, где х - 0,5-2,0, и различной дисперсности - от 1 до 15 мкм. При рН 1 получают ТіО^- хН Е 0, где х=О,5-О,6 с размером частиц 12-15 мкм. При увеличении рН до 5 получают более гидратированный диоксид титана с х=1,7-2,0 и с размером частиц 1-2 мкм. При повышении рН до 6,0-6,5 получается еще более гидратированный осадок ( : = 3 ) , который > плохо фильтруется И промывается. При рН « 1 уменьшается выход гидратироі ванного диоксида титана на стадии гидролиза и в осадке появляется фаза 6 •29630 рутила. В выбранном интервале p l поl фазовую чистоту продукта за счет снилучаются осадки, которые хорошо жения в нем содержания рутила, более фильтруются, отмываются от примесей, чем на порядок снизить в нем солержл.не спекаются при термической обработ - с ние металлических примесей и полуке, обладают хорошей сыпучестью посчить диоксид титана с регулируемой ле сушки и прокаливания. Тепло, выдисперсностью (1-15 мкм) и насыпной делившееся во время нейтрализации массой 0,3-1,1 г / с м 3 . и гидролизе, нагревает раствор. Для получения чистой фазы анатаза темпе- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ратура осаждения должна быть не выше 45°С, так как уже при 50' С наблюдает 1. Способ получения диоксида тися перекристаллизация анатаза в рутана, включающий обработку водного тил, что ведет к увеличению насыпной раствора хлорида титана раствором массы продукта. Поэтому оптимальной 15 аммиака, осаждение, отделение образотемпературой осаждения является 15вавшегося осадка, его сушку и терми40 °С. Осадок прокаливают при 600ческую обработку, о т л и ч а ю щ и й 650°С, получают 100%-ный анатаз, кос я тем, что, с целью повышения хиторый после термической обработки мической и фазовой чистоты целевого при 850-900°С полностью перекрнстал- 20 продукта, осаждение ведут при рН лизовывается в рутил 100%. 1-5, температуре 15~4О°С из раствора При уменьшении концентрации растс концентрацией титана 150-200 г/л вора титана ниже 150 г/л увеличивает (в пересчете на TiOg) » ся объем снеси, что нетехнологично, 2. Способ по п. 1, о, т л и ч а ю25 щ и й с я тем, что, с целью получеа также уменьшается размер частиц, что ухудшает фильтрацию. При более ния целевого продукта в форме анатавысокой концентрации титана, чем з а , осаждение ведут при рН 2-5, а 200 г/л, при сливании растворов I термическую обработку при 600-650 С. и II происходит сильный разогрев 3. Способ по п. 1, о т л и ч ареакционной смеси, поэтому требуется 30 ю щ н й с я тем, что, с целью полуохлаждение. чения целевого продукта в форме рутиТаким образом, осуществление пред ла, термическую обработку ведут при лагаемого способа позволяет повысить 850-900°С. Редактор С. Рекова Составитель Ю. Куценко Техред Л.Сердюкова Корректор М. Самборская Заказ 2399/ДСП Тираж 238 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101