BE830785A - Procede de production de titanate de potassium fibreux - Google Patents

Description

  Procédé de production de titanate de potassium fibreux. 

  
La présente invention est relative à un procédé de production de longues fibres de titanate de potassium.

  
Jusqu'à présent, il était connu de produire du titanate de potassium fibreux par le procédé dihydrothermique selon lequel un mélange d'un composé de titane tétravalent et d'un composé de potassium est mis en réaction dans une solution aqueuse alcaline à une température élevée et sous une pression élevée dans un récipient résistant à la pression.

   Cependant, le procédé de réaction hydrothermique de la technique antérieure comporte comme désavantage que non seulement une température considérablement élevée, une pression élevée et une longue durée de réaction, par exemple, au moins
400[deg.]C, 200 atmosphères, souvent ( 3 000 atmosphères) et 70 heures, sont nécessaires, mais également que la formation des fibres s'arrête après une certaine période de temps parce qu'en dépit du fait que ce procédé exige la mise en oeuvre d'une solution alcaline concentrée pour former de bonnes fibres, la concentration en alcalis s'abaisse graduellement en raison de l'eau formée au cours de la réaction, conformément à l'équation suivante:

  

 <EMI ID=1.1> 
 

  
La demanderesse a déjà proposé un procédé hydrothermique amélioré permettant d'obvier

  
à ces désavantages, selon lequel la réaction hydrothermique s'effectue avec élimination de l'eau présente dans le système réactionnel ou formée au cours de la réaction, en se servant d'un métal ayant une plus forte tendance à l'ionisation que l'hydrogène

  
ou par mise en oeuvre d'un procédé de déshydratation physique (demande de brevet japonais n[deg.] 114364/1973).

  
Dans le cas de l'utilisation d'un métal pour la réaction du procédé décrit dans la demande

  
de brevet japonais ci-dessus, le métal est graduellement oxydé conformément à l'équation suivante:

  

 <EMI ID=2.1> 


  
et la déshydratation est ainsi achevée. On peut obtenir un résultat similaire par une déshydratation physique, par exemple, en éliminant graduellement de l'eau par une soupape du récipient résistant à la pression, au lieu d'utiliser un tel agent déshydratant chimique. La déshydratation physique s'effectue de préférence de manière telle que le contenu de l'eau dans le système réactionnel soit diminué à un taux

  
 <EMI ID=3.1> 

  
La demanderesse a effectué des études relatives au procédé de déshydratation susmentionné

  
 <EMI ID=4.1> 

  
sium fibreux conformément au procédé de déshydratation sous pression pouvait être effectuée en obtenant

  
un rendement amélioré en utilisant, outre le composé de titane tétravalent, un composé de titane

  
de valence inférieure et/ou du titane métallique

  
comme matière première à base de titane. La présente invention est fondée sur cette découverte.

  
Ceci est probablement dû au fait qu'un composé

  
de titane de valence inférieure ou du titane métallique est dissous dans l'eau sous pression et soumis à une réaction d'oxydation de façon à engendrer un composé de titane tétravalent activé qui

  
peut promouvoir la réaction de formation ainsi que

  
la cristallisation du titanate de potassium fibreux.

  
L'invention a pour objet d'améliorer le procédé de la technique antérieure susmentionné.

  
L'invention a aussi pour objet la fabrication de titanate de potassium fibreux à fibres d'excellente longueur.

  
L'invention a aussi pour objet un procédé pour la production de titanate de potassium fibreux qui donne un rendement élevé en produit voulu selon

  
le procédé de déshydratation sous pression.

  
La présente invention a plus particulièrement pour objet un procédé de production de titanate de potassium fibreux, caractérisé en ce que l'on fait réagir un mélange d'un composé de titane tétravalent et d'un composé de potassium, dans une solution alcaline aqueuse, à une température élevée et sous pression élevée, en présence d'au moins un composé choisi dans le groupe formé par les composés du titane ayant moins de 4 valences, le titane métallique et leurs mélanges, tout en éliminant une partie de  l'eau du système réactionnel au cours du déroulement de la réaction.

  
La caractéristique du procédé conforme

  
 <EMI ID=5.1> 

  
la production de titanate de potassium fibreux par réaction d'un mélange d'un composé de titane tétravalent et d'un composé de potassium, dans une solution alcaline aqueuse, à une température élevée et sous pression élevée, addition d'au moins un composé choisi dans le groupe formé par les composés de titane ayant moins de 4 valences, le titane métallique et leurs mélanges, au système réactionnel provenant

  
de l'étape initiale et réalisation de la réaction sous élimination d'une partie de l'eau du système

  
de réaction au cours du déroulement de la réaction.

  
Conformément au procédé de l'invention, l'eau du système réactionnel y compris l'eau formée au cours de la réaction de formation du titanate

  
de potassium cuivreux est éliminée par l'emploi d'un agent déshydratant chimique tel que, par exemple,

  
un métal possédant une plus forte tendance à l'ionisation que l'hydrogène ou par la mise en oeuvre d'un procédé de déshydratation physique et le degré de déshydratation est de préférence ajusté de façon que

  
 <EMI ID=6.1> 

  
poids. 

  
Comme exemples de composés de titane de valence inférieure, on peut citer les oxydes du

  
 <EMI ID=7.1> 

  
métallique), ainsi que les hydroxydes, chlorures,

  
 <EMI ID=8.1> 

  
 <EMI ID=9.1> 

  
de titane métallique ou de composé de titane de valence inférieure à ajouter varie dans le rapport molaire de 0 à 1,0 par rapport au composé de titane tétravalent.

  
Lors de la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, on peut utiliser comme matière première, n'importe quels composés de titane tétravalents, par exemple ceux qui répondent aux

  
 <EMI ID=10.1> 

  
source de potassium, on peut utiliser n'importe quels composés de potassium inorganiques, par exem-

  
 <EMI ID=11.1> 

  
le souhaite, un composé ayant moins de 4 valences

  
peut être introduit en excès et oxydé in situ pour préparer le composé de titane tétravalent correspondant. Comme composé basique on peut se servir des hydroxydes et car bonates de métaux alcalins et alcalino-terreux. par exemple, les carbonates ou hydroxydes de sodium, de potassium-, de calcium et de magnésium. Lorsque l'on se sert d'hydroxyde de potassium ou de carbonate de potassium comme composé de potassium il est bien entendu que l'utilisation d'un

  
autre composé basique est facultative. 

  
Lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, on peut utiliser n'importe

  
quels métaux ayant une tendance à l'ionisation plus importante que l'hydrogène aux fins de procéder à

  
la déshydratation, par exemple, le potassium, le sodium, le calcium, le magnésium, l'aluminium, le zinc, le chrome, le fer, le cobalt, le nickel, l'étain et le plomb. On préfère tout particulièrement utiliser

  
le calcium, le magnésium, le zinc, l'aluminium et

  
le fer. Au lieu d'utiliser les agents de déshydratation chimique susmentionnés, on peut également mettre en oeuvre un procédé de déshydratation physique dans le même but, si bien que l'eau est graduellement éliminée du récipient résistant aux pressions élevées par une soupape.

  
Une gamme préférée de rapports de mélange des matières premières varie généralement de <1>:0,5 -
10 : 0 - 10 : 5 - 100, sous la forme -du rapport molaire du titane dans les composés de titane (composés de titane tétravalents et de valence inférieure), du potassium dans le composé de potassium des groupes hydroxyle carbonate dans le composé basique

  
et de l'eau. Ces matières sont mélangées de façon

  
à préparer une suspension, chargées dans un récipient résistant à la pression avec une teneur en eau

  
 <EMI ID=12.1>  réaction hydrothermique, en général, à une température réactionnelle d'environ 250 à 450[deg.]C, de préférence d'environ 350[deg.]C, sous une pression d'environ

  
20 à 400 atmosphères, de préférence de 200 atmosphères ou moins encore pendant environ 3 à 60 heures,

  
de préférence 20 à 30 heures.

  
Ainsi qu'il ressortira des exemples cidessous et des exemples comparatifs, l'addition

  
d'un composé de titane de valence inférieure à l'étape initiale de la réaction conforme à la présente invention se traduit par la formation de titanates de potassium fibreux d'une bien meilleure longueur des fibres et par l'obtention de rendements bien meilleurs que ceux pouvant être obtenus dans le cas où l'on n'ajoute pas de composé de titane de valence inférieure.

  
La présente invention sera à présent davantage illustrée par les exemples illustratifs et les exemples comparatifs suivants. Il apparaîtra de toute évidence aux spécialistes de la technique que les rapports, les ingrédients présents dans les compositions mentionnées dans ces exemples et que l'ordre

  
 <EMI ID=13.1> 

  
s'écarter de l'esprit de la présente invention. Par conséquent, il ne faut en aucune façon considérer que l'invention est limitée par les exemples en question. 

  
EXEMPLE 1

  
Les ingrédients d'un mélange de 1,8 g d'hydroxyde de titane (Ti(OH)4) et de 0,1 g de sesqui-

  
 <EMI ID=14.1> 

  
en hydroxyde de potassium ont été mélangés de façon à former une suspension avec un rapport molaire

  
K/Ti de 2,54, puis on a introduit le tout dans un  tube en platine et on a placé le tube en platine dans un récipient résistant à la pression de 130 ml. On a ensuite introduit 10 g de zinc dans le récipient résistant à la pression à l'extérieur du tube de platine et on a hermétiquement fermé le récipient résistant à la pression. On a chauffé le système à 370[deg.]C pendant 20 heures et on a ensuite laissé reposer dans un but de refroidissement, de façon à obtenir du titanate de potassium fibreux ayant une longueur des fibres de 0,5 mm et davantage et une longueur des fibres maximale de 5 mm, avec un rendement de

  
 <EMI ID=15.1> 

  
 <EMI ID=16.1> 

  
On a répété le mode opératoire décrit

  
à l'exemple 1, sauf que l'on a utilisé diverses compositions de matières premières, diverses conditions réactionnelles et divers moyens de déshydratation comme le montrent les tableaux 1 et 2 et on a ainsi obtenu diverses quantités de titanates de potassium fibreux. 

  
TABLEAU 1

  
Composition des matières premières (rapport molaire)
 <EMI ID=17.1> 
 TABLEAU 2 Conditions réactionnelles et produits

  

 <EMI ID=18.1> 


  
EXEMPLE COMPARATIF 1

  
 <EMI ID=19.1> 

  
 <EMI ID=20.1> 

  
ont été mélangés de façon à obtenir une suspension

  
 <EMI ID=21.1> 

  
introduit le tout dans un tube en platine et on a placé le tube dans un autoclave d'une contenance de

  
 <EMI ID=22.1> 

  
l'autoclave à l'extérieur du tube de platine et on a hermétiquement fermé l'autoclave. On a chauffé le système à 370[deg.]C pendant 20 heures puis on l'a laissé reposer à des fins de refroidissement jusqu'à la

  
 <EMI ID=23.1> 

  
première furent convertis en titanate de potassium

  
 <EMI ID=24.1> 

  
 <EMI ID=25.1> 

  
 <EMI ID=26.1> 

  
 <EMI ID=27.1> 

  
ple comparatif 1, si ce n'est que l'on a utilise:

  
 <EMI ID=28.1> 

  
de matières premières, diverses conditions réactionnellcs et divers moyens de déshydratation, comme représenté sur les tableaux 3 et 4. Dans

  
 <EMI ID=29.1> 

  
ce déshydratation physique au cours duquel de l'eau était graduellement éliminée par une sou-

  
 <EMI ID=30.1> 

  
de potassium fibreux ainsi obtenu est indiquée dans le tableau 4. 

  
<1>  TABLEAU 3  Composition des matières premières (rapport molaire )

  

 <EMI ID=31.1> 

Claims (1)

1. <EMI ID=32.1>

   <EMI ID=33.1>

   <EMI ID=34.1>

   <EMI ID=35.1>

   de potassium fibreux, caractérisé en ce que l'on

   fait réagir un mélange d'un composé de titane

   tétravalent et d'un composé de potassium dans

   une solution aqueuse alcaline, à une température

   élevée et à une pression élevée, en présence d'au

   moins un composé choisi dans le groupe formé par

   les composés de titane ayant moins de 4 valences,

   le titane métallique et leurs mélanges, tout en éliminant une partie de l'eau du système réactionnel au cours du déroulement de la réaction.

   2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérise en ce que le composé de titane tétravalent est choisi dans le groupe formé par les hydrates du bioxyde de titane, le bioxyde de titane, le

   <EMI ID=36.1>

   le tétranitrate de titane et le disulfate de titane et leurs mélanges.

   3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérise en ce que le compose de potassium est choisi dans le groupe formé par l'hydroxyde de potassium, le carbonate de potassium, le chlorure de potassium, le nitrate de potassium et leurs mélanges.

   4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les composés de titane ayant moins de 4 valences sont ceux qui répondent aux

   <EMI ID=37.1>

   <EMI ID=38.1>

   5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les composés de titane ayant moins de 4 valences sont les hydroxydes, chlorures,

   <EMI ID=39.1> 6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de composé de titane de valence inférieure ou en ce que le titane métallique présent varie dans la gamme des rapports molaires de 0 à 1,0 par rapport au composé de titane tétravalent.

   7.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de l'eau est éliminée du système réactionnel par l'utilisation d'un agent de déshydrogénation chimique.

   8.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de l'eau est éliminée du système réactionnel par la mise en oeuvre d'un moyen de déshydratation physique.

   9.- Procédé suivant la revendication 7 , caractérisé en ce que l'agent de déshydratation chimique est un métal ayant une tendance à l'ionisation supérieure à celle de l'hydrogène.

   10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le métal est prévu dans le groupe formé par le potassium, le sodium, le calcium, le magnésium, l'aluminium, le zinc, le chrome, le fer, le cobalt, le nickel, l'étain, le plomb et leurs mélanges.

   11.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport molaire du titane dans le composé de titane, du potassium dans le composé de potassium, des groupes hydroxyle ou carbonate dans le composé basique et de l'eau varie de 1:0,5 à 10:0 à 10:5 à 100.

   12.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue la réaction hydrothermique à une température de 250 à 450[deg.]C, sous une pression de 20 à 400 atmosphères, pendant 3 à 60 heures.

   13.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le composé de titane est formé in situ en introduisant une quantité excédentaire de composé de titane ayant moins de 4 valences dans le système réactionnel.