Спосіб одержання діоксиду титану

Изобретение относится к способу получения диоксида гитана рутильной модификации, позволяет повысить ч и с тоту целевого продукта и получить частицы сферической формы с заданными физико-химическими свойствами* Растворяют J л теграхлорида гитана в воде при охлаждении р а с т в о р а до к о н центрации ТіО^ 150-170 г / л , у с т а н а в ливают кислотный фактор (мольное о т ношение свободной НС1 и ТіО^) равным 1 , 4 - 1 , 6 , добавляют 1-2 г / л Т і 3 * . Полученный р а с т в о р нагревают д о 60-90 С и вводят титановые зародыши-суспензию ТІ0,,' x H ? 0 , где х = 0 , 5 - 0 , 7 , в воде в = количестве 1-2 мас.% по отношению к T i C j в исходном р а с т в о р е . В к а ч е с т в е титановых зародышей используют п р о дукт предыдущего г и д р о л и з а . Полученный осадок отделяют от р а с т в о р а фильтрованием или центрифугированием и затем подвергают двухстадийной термической о б р а б о т к е ; вначале при 2 5 0 300°С, а з а т е м при 900-950°С. Выход ТіО^ с о с т а в л я е т 98-99%. Содержание в нем металлических примесей не превышает 1 МО" мас.%, хлор - и сульфат анионов - не более 0 , 0 1 - 0 , 0 2 м а с . % , ОН-групп - 0 , 2 - 0 , 3 мас,%. Диоксид т и тана п о л у ч а е т с я в виде ч а с т и ц п р а вильной сферической формы, состоящих из кристаллитов рутила с размером частиц 40-50 мкм, удельной поверхностью 1-2 м / г . 1 з . п . ф-лы, 1 т а б л . і (Л С ср 43-88 t 1439942 Изобретение относится к способам получения диоксида титана рутильной модификации высокой степени чистоты с заданными физико-химическими свойствами и может быть использовано в призменной оптике для варки специального стекла, а также в производстве керамических диэлектрических ма териалов. Цель изобретения состоит в повыше нии чистоты целевого продукта по при ,месям сульфат-, хлорид, и гидроксид анионов и получение частиц сферической формы с удельной поверхностью 15 1-3 м*/г. Пример I. Растворяют 1 л ТіСід. в воде при охлаждении раствора до концентрации ТіО^ в растворе 160 г/л (плотность раствора 2 s 25) # yc-20 тзнавливают кислотный фактор (мольное отношение свободной НС1 к ТіО 2 ), равным 1,4, добавляют 2 г/л титана трехвалентного. Исходный раствор, содержащий 160 г/л-ТіО? при кислотном 25 факторе 1,4 нагревают до 75°С и вводят титановые зародыши - суспензию ТіО2 хН20 (при х = 0,5) в воде. Берут гидратированный диоксид титана ТіО^ хН^О предьідущєго гидролиза в ко-30 личестве 35 г, суспендируют в 250 мл воды при перемешивании и выливают в исходный раствор хлорида титана» нагревают до 105°С и выдерживают при диоксид титана сферической формы с размером частиц 40-60 мкм, с удельной поверхностью 1-3 м 2 /г, в химически неактивной форме с содержанием примесей катионов Fe s Cr, Са, Мп, Си, V не более 1« 10" 5 масЛ и анионов SOJ и СҐ не более 0,01-0,02 мас.%, с потерями при прикаливании не более 0,2 мас.%. В примере 4 показано, что при понижении в исходном растворе кислотного фактора до і S2 уменьшается дисперсность порошков (до 5-10 мкм) и повышается удельная поверхность до 20-30 м 2 /г. В примере 5 показано, что при кислотном факторе 1,8 получают частицы сферической формы размером 40-50 мкм, однако при этом снижается выход ГДТ на стадии гидролиза до 90-95 мас.%. В примере 6 показано, что без первой стадии термической обработки (отгонки гидролизной кислоты при 250300°С) в продукте остается больше примесей катионов (порядка М0~ мас.%) и анионов SO4 и СГ до 0,030,05 мас.%. Установлено, что отгонка гидролизной соляной кислоты (20-22%) при 250-300 С способствует дополнительной очистке ГДТ от микропримесей Fe, Cr, Са, М и др« п В примере 7 показано, что при увеличении степени гидратации титановых за этой температуре и непрерывном пере-35 Р ° Д Ь ! ш е и уменьшается дисперсность ТІ0.2, увеличивается его удельная помешиванкя 5 ч до выхода осадка в верхность до 20-40 м 2 /г э снижается донную фазу на 98 м а с Д . Осадок ГДТ выход целевого продукта за счет плофильтруют, отбирают 1,5 мас.% на захой фильтруемости осадка. родыши для последующего гидролиза, В примере 8 показано, что при осадок не промывая подвергают термиуменьшении количества вводимых титаческой двухстадийной обработке: при новых зародышей продукт получается температуре 250°С удаляют гидролизмелкодисперсный с высокой удельной ную соляную кислоту (20-22% НС1), коповерхностью; при хранении такой проторую можно регенерировать, затем дукт слеживается, пылит на воздухе и осадок прокаливают при 950°С в течене дает гомогенного перемешивания ние 2 ч. Выход диоксида титана соспри шихтовке материалов. Увеличение тавляет 99 мас»%5 содержание примеколичества вводимых титановых заросей Fe, Cr, V, Ni, Си, Са, Мп не дышей до 3-5 мас,% заметного влияния у\ -~5 мас.%, анионов С1' и SO ^ не на качество продукта не оказывает. ^0,01-0,02 мас.%, ОН-групп 0 9 2 0,3 мас.%. Диоксид титана получается Отклонения условий от оптимальных в виде частиц правильной сферической показано на примерах 4-12. В примере формы, состоящих из кристаллитов ру9 показано, что обработка ГДТ 5%-ной тила с размером частиц 40-50 мкм, соляной кислотой приводит к разрушеудельной поверхностью 1-2 м /г* нию сферических гранул, к повышению 55 удельной поверхности до 5-10 м /г. В таблице приведены примеры осуВ примерах 10 и 11 показано, что ществления изобретения. понижение температуры термической обПримеры 1-3 относятся к оптимальработки на первой и второй стадиях приным условиям, при которых получают 1439942 водит к увеличению содержания примесей анионов ( C l 1 , SO", ОН') в продукт е . Повышение темпера-уры термической обработки на первой стадии (для утилизации гидролизной соляной кислоты) нецелесообразно, а на второй стадии повышение температуры приводит к спеканию сферических частиц ТІО^ в агрегаты. Ю В примере 12 (прототип) приведены условия получения диоксида титана рутильнои модификации высокой степени химической чистоты с регулируемой дисперсностью частиц (1-40 мкм). Как іб видно, продукт, получаемый при этих условиях, содержит SOJ и С1' до 0 , 1 0,2 мас.%, ОН'-групп до 1,0 мае Л , имеет удельную поверхность 10-20 м / г , отличается высокой химической актив- 20 ностью к сорбции летучих примесей и растворимых компонентов. Может применяться как сорбент, для синтеза на его основе титанатов других металлов, в производстве керамических и других 25 полупроводниковых материалов. При соблюдении предлагаемых условий получают диоксид титана с частиками сферической формы размером 4060 мкм, с удельной поверхностью не 30 более 1-3 м^/г, с содержанием примесей анионов (S0 4 и С1') не более 0,01-0,02 мас.%, при содержании катионов (Fe, Сг, Са, Си, Мп, V) не более 1*10~5мас,% каждой; с содержани- 35 ем Т і 0 г 99,7-99,8 мас.%. Получаемый продукт химически не активен к воздействию паров воды и летучих примесей, стабильно сохраняет эти свойства при работе с ним и хранении в а т - 40 мосферных условиях» Кроме т о г о , при использовании для гидролиза менее кислых растворов и более гидратированного диоксида титана в качестве диоксида титана на стадии термического гидролиза до 98-99 мас.%. Экономическая эффективность изобретения заключается в том, что полученный диоксид титана будет применяться для варки специальных стекол, используемых в призменной оптике, где предъявляются повышенные требования к химической чистоте продукта не только по красящим примесям, таким, как F e , Cr, Са, Си, Мп» но и по содержанию летучих компонентов (SO"» Cl' « ОН') к высокому содержанию о с повного вещества Т і О 2 , к стабильности продукта к воздействию внешней среды. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ получения диоксида титана рутильнои модификации, включающий термический гидролиз раствора т е т р а хлорида титана в присутствии титановых зародышей и соединений трехвалентного титана, отделение образующегося осадка и его термообработку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч т о , с целью повышения чистоты целевого продукта по примесям сульфат-, хлориди гидроксид анионов и получения ч а с тиц сферической Формы с удельной поверхностью 1-3 M V T , гидролиз ведут при кислотном факторе, равном 1,41,6, в качестве титановых зародышей используют гидроксид титана рутиль-1ной модификации TiO 2 - хН^О, где х * = 0 , 5 - 0 , 7 , а термообработку ведут сначала при 250-300°С, а затем при 900-950°С. 2 . Способ по п . ] , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве титановых зародышей используют продукт предыдущего гидролиза в количестве 1-2 мас.% по отношению к диоксиду тититановых зародышей, повышается выход 45 тана в исходном растворе. Существенные отличия термического гидролиза нвр КислотТитановые заный ропышз фактор ЕС1 tTiOj Степень Колигидра- честтации во э а родышея not» Условия Термическая химичес- обработка кой о б - гтд работки первая вторая гад стадия стадия ?С а > 1 Характеристика продукта ТІС z * рутил * Выход готового содержа- содержание потери диспер- удельная продукта ние при-* примесей при сность поверхмесей анионов проканость катионов ливании С Fe, Cr, Со, Си, Ма, V СІ1 Примечания: область применения и форма частиц so£ мае Л • асй^О »,4 х-0,5 2 Sea о б работка 250 950 i-io-' f 0,005 0,01 0,2 40-50 1-2 98. !.« . х«0,6 2 Го же 250 950 1-Ю'5 0,005 0,01 0,2 50-60 2-3 99 3 х»0,б г 300 900 I*t0" f 0,01 0,02 0,2 40-50 2-3 98.5 То же 4 х-0,5 1-2 250 950 1-ІСГГ 0,03 0,05 0,5 S-7 20-30 97-98 „. и _ 5 х«0,7 1-2 300 900 І-1О"5 0,01 0,01 0,3 40-50 2-3 90-95 —м— '•* х-0,6 1-2 950 1.-10"* 0,05 0,05 0,2 40-50 3-5 94-98 —•*— 7 1,5 х?0,8 1-2 250 900 1 -10' 5 0,05 0,05 0,5 1-5 20-40 96-98 —и— в •1.4 х-0,60.7. 0.5 . 250 900 ыо*5 0,05 0,05 0,5 5-Ю 10-20 95-98 9 1.5 х-0,50,7 І-2 Обработка 25о" 950 І-10Г* 0,04 0,03 0,4 10-205-10 97-98 Частицы неправильной формі; непригодны для оптических целей 10 1,5 х-0,50,7 1-2 Без о б работки 200 800 0,05 0,05 .0,8 30-40 5-Ю 98-99" И I.* х»а,5 1-2 То же 350 1000 0,01 0,01. 0,2 60-ЮО 1-2 98-99 Спекание частиц* непригодны дія о а тичасяих целей То же. Э-5 Обработ- 150кл -200 0,1 ой 1.5 1-40 10-20 92-97 - 1 2 и —» Доя оптических целей, правильной сферической формы •с* 6 . 0,7 12 1,8- . ' х-0,1(про- 1,9 о,э тотно)' —М— 500-550 І-310Г5 Частицы неправильной формы» используется ' как сорбент доя синтеза теста-аатов UJ 1439942 Редактор А.Кондрахина Составитель В.Нечкпоренко Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко Заказ І312/ДСП Тираж 249 Подписное В И П Государственного комитета СССР НИИ по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4