<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Gewinnung leicht löslicher Titanverbindungen und zur Erzeugung reinster Titansäure.
Als das in den meisten Fällen zweckmässigste Verfahren, um Titanerze aufzuschliessen, hat sich das Behandeln dieser Erze mit Schwefelsäure erwiesen. Trotz mancher Vorteile muss man hiebei aber in Kauf nehmen, dass ein recht erheblicher Bruchteil des Titans beim Lösen des aufgeschlossenen Gutes
EMI1.1
Titansulfatlösungen sich leicht, besonders beim Erwärmen, zersetzen. Man kann das aufgeschlossene Gut völlig in Lösung bringen, wenn man das Titan in der Lösung nicht als leicht zersetzliche Titansulfat, das dazu neigt, Titansäure abzuscheiden, sondern als Titanalkalidoppelsulfat vorliegen hat, das auch in der Wärme verhältnismässig beständig ist. Man kann infolgedessen solche Lösungen unbedenklich erwärmen.
Um solche Doppelsalzlösungen zu erhalten, ist vorgeschlagen worden, das Titanerz, besonders Hmenit, mit Alkalibisulfat zu erhitzen. Dieses Verfahren hat sich aber wegen des Preises der aufzuwendenden Alkalibisulfate und wegen der zum vollständigen Aufschluss nötigen Temperaturen nicht einbürgern können.
Es hat sich nun gezeigt, dass man mit Schwefelsäure aufgeschlossene Erze praktisch vollständig in Lösung bringen kann, wenn man das Titanalkalisalz erst beim Lösen erzeugt. Setzt man dem Lösungswasser eine dem Titan entsprechende Menge eines Alkalisalzes zu, so setzt es sich mit der überschüssigen Schwefelsäure und mit dem Titan des Aufschlusses zu dem Doppelsalz um und führt mit grosser Geschwindigkeit eine völlige Lösung des aufgeschlossenen Erzes herbei. Dies gelingt überraschenderweise auch bei solchen Aufschlüssen, die bei niedrigen Temperaturen durchgeführt sind und die in Wasser allein nur sehr unvollkommen in Lösung gehen.
Es kann unter Umständen zweckmässig sein, statt einer beliebigen Alkaliverbindung das entsprechend Sulfat zu benutzen. Es macht aber keinen Unterschied, ob man Aufschluss, festes Salz und Wasser zusammenbringt oder ob man das Alkalisalz vorher in Wasser gelöst hat.
Der Grad der Löslichkeit ist natürlich von dem Alkali im Doppelsalz abhängig. Während das Natriumsalz so löslich ist, dass es nur unter besonderen Vorsichtsmassregeln zur Kristallisation gebracht werden kann, sind die Salze mit steigendem Atomgewicht des Alkalis immer schwerer löslieh. Das Ammoniumsalz steht mit seiner Löslichkeit zwischen dem Kalium-und Natriumsalz.
Benutzt man Ammoniumsulfat oder ein schwerer lösliches Alkalisulfat, so gelingt es leicht, das Titan als gut wieder lösliches Salz aus der Lösung auskristallisieren zu lassen. Zweckmässig nimmt man die Alkalisulfatlösung dabei so stark, dass man beim Lösen des Aufschlusses eine heissgesättigte Lösung erhält, in der sich gerade eben alles Titan des Aufschlusses gelöst hat. Man filtriert heiss von der unlöslichen Gangart ab und lässt das Filtrat abkühlen. Bei Verwendung von Kaliumsulfat scheiden sich dabei z. B. zwei Drittel bis drei Viertel des Kaliums und Titans ab. und es bedarf nur der Verdampfung einer geringen Menge von Wasser, um den grössten Teil des Restes zur Kristallisation zu bringen.
Diese Salze enthalten das Eisen nicht chemisch gebunden, sondern in der anhaftenden Mutterlauge.
Man hat hier also eine äusserst bequeme Methode, um das Titan weitgehend von Eisen, mit dem es im Erz zusammen vorkommt, zu trennen. Zur Gewinnung vollständig eisenfreier Salze kann man das Doppelsalz in verdünnter Schwefelsäure umkristallisieren oder man kann es mit gesättigter Lösung des entsprechenden Alkalisulfates, in der es praktisch unlöslich ist, durch Dekantieren eisenfrei waschen.
<Desc/Clms Page number 2>
Es lassen sich also ausserordentlich einfach Titanverbindungen gewinnen, die weitgehend oder vollkommen eisenfrei sind und die sich zur Weiterverarbeitung zu anderen technischen Zwecken wegen ihrer leichten Löslichkeit in Schwefelsäure besonders gut eignen, beispielsweise zur Gewinnung reinster, weisser Titansäure.
Man kann die beschriebenen Verbindungen, sowohl die eisenfreien als auch die schwach eisenhaltigen, in verdünnter Schwefelsäure lösen und aus ihnen in bekannter Weise durch Hydrolyse völlig eisenfreie Titansäure abscheiden. Man kann auch das Doppelsalz in Wasser suspendieren und unter Kochen bei Atmosphärendruck oder im Autoklaven bei höherem Druck durch Zersetzung die Titansäure niederschlagen.
Beispiel :
Von Material, das durch Behandeln mit Dmenit und Schwefelsäure in an sich bekannter Weise erhalten wurde und das zirka 17% TiO enthält, werden 1000 Gewichtsteile mit 400 Gewichtsteilen K, SO, von 92% und mit 2500 Gewichtsteilen Wasser rasch auf 950 C erwärmt. Diese heissgesättigte Lösung wird rasch vom Rückstand durch ein Heisswasserfilter abfiltriert. Der mit wenig verdünnter Schwefelsäure aufgewaschene Rückstand enthält dann nur noch 3 bis 5% des Titans. Beim Abkühlen auf 0 bis 5 C scheidet sich aus der Lösung das Titankaliumdoppelsalz in einer Menge ab, die 65 bis 75% des gelösten Titans enthält. Das Salz wird durch scharfes Nutschen von der Mutterlauge weitgehend getrennt.
Durch Eindampfen kann aus der Mutterlauge noch weiteres Doppelsalz bis zu 90% Gesamtausbeute an Ti02 gewonnen werden. Das Salz enthält nach dem Nutschen mit der noch anhaftenden Mutterlauge, auf das Ti02 berechnet, zirka 1% oder weniger Eisen. Dieser Eisenrest kann durch Auswaschen mit gpsättigter kalter Kaliumsulfatlösung oder durch Umkristallisieren aus verdünnter Schwefelsäure entfernt werden.
Je nach der beabsichtigten Verwendung wird das Salz getrocknet oder auf reines Ti02 weiter verarbeitet.
Man erhält auf diese Weise eine ausserordentlich reine Titansäure, die nach dem Glühen auf entsprechende Temperaturen ein Titandioxyd von hervorragenden Eigenschaften ergibt : ein Produkt, das sieh durch grosse Reinheit, blendend weisse Farbe und besonders gute Deckfähigkeit auszeichnet.
Nach der Zersetzung des Doppelsalzes erhält man eine schwefelsaure Alkalisulfatlösung. Diese kann man ohne weiteres zur Lösung eines neuen Aufschlusses verwenden. Da bei dem beschriebenen Verfahren nur wenig Alkalisulfat verloren geht, kann die Hauptmenge in dauerndem Kreislauf vom Aufschluss über das Doppelsalz zur Titansäureabscheidung und zurück zum Lösen von neuem Aufschluss wandern.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Lösen von Titanerzen, die in an sich bekannter Weise mit Schwefelsäure aufgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Schwefelsäure aufgeschlossenen Titanerze beim Lösen mit solchen Alkali- oder Ammoniumsalzen zusammengebracht werden, dass sich in der Lösung komplexe Titan-Alkali- (oder Ammonium-) Doppelsulfate bilden.