CH287877A - Verfahren zur Gewinnung von Titandioxyd sehr hoher Feinheit durch Zersetzung von Titantetrachlorid mit sauerstoffhaltigen Gasen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Gewinnung von     Titandioxyd    sehr hoher Feinheit durch Zersetzung  von     Titantetrachlorid    mit sauerstoffhaltigen Gasen.    Im     Schweizer    Patent     -Nr.265192    ist. ein  Verfahren zur Zersetzung flüchtiger     Metall-          ehloride.    insbesondere auch von     Titantetra-          ehlorid,    mit sauerstoffhaltigen Gasen zwecks  Gewinnung von fein verteilten     lletallozyden     bei hohen Temperaturen unter     Flammenbil-          clung    beschrieben.

   Bei diesem Verfahren wird  ein Gemisch (Reaktionsgas) von     lletallehlo-          riddampf    und sauerstoffhaltigem Gas mit  einer Temperatur von höchstens 500  C ange  wandt, welches man in den Reaktionsraum  ausströmen lässt und zu einer Flamme ent  zündet, wobei man mindestens die zu der  Erzeugung der Flamme notwendige Wärme  menge durch eine besondere Wärmequelle  innerhalb des Reaktionsraumes erzeugt,

   Eine  spezielle Ausführungsform des Verfahrens  des     @ehweizer    Patentes     \r.    265192 benutzt die  durch eine     exotherme    chemische Hilfsreaktion  innerhalb des Reaktionsraumes     erzeugteWärme     zur     Zündung    des     Metallehloridsauerstoffge-          misehes.    Als     exotherme    Hilfsreaktion ist im       Schweizer    Patent.

       -Nr.        26519\_'    insbesondere die  Verbrennung von brennbaren Gasen wie Koh  lenoxyd und Wasserstoff mittels     sauerstoffhal-          tigenV    Gasen erwähnt. Dabei kann die Hilfs  reaktion in der Weise     dureh4-eführt    werden,  dass das brennbare Gas und das zu     dessen    Ver  brennung mindestens teilweise separat vom  Reaktionsgas zugeführte sauerstoffhaltige Gas  konzentrisch um die     Reaktionsgasmischung    in  den Reaktionsraten zugeführt werden.

   Es ent  steht. dabei um den     Reaktionsuasstrom    herum    eine konstant brennende Hilfsflamme, an wel  cher sieh das     Reaktionsgasgemiseh    gleich  mässig zur Flamme entzündet.  



  Bei der Zersetzung von     Titanehlor        icl    nach  dem Verfahren des     Schweizer    Patentes     265192     hängt. die Teilchengrösse des erhaltenen Titan  oxydes von den Zersetzungsbedingungen ab.  Dabei spielen insbesondere die Konzentration  des     Titanehloriddampfes    im Reaktionsgasge  misch, die Flammentemperatur und die Art  der Gasführung eine grosse Rolle.

   Zur Errei  ch eng eines     Titanoxy        ds    von grosser Feinheit  ist. es gemäss den bekannten     physikaliseh-ehe-          mischen    Bedingungen der Kristallbildung von  grossem Vorteil, die Zersetzungsreaktion sehr  rasen durchzuführen, damit die zuerst gebil  deten Teilehen keine Gelegenheit mehr er  halten, weiter zu wachsen.

   Bei der Durchfüh  rung des Verfahrens im grossen     Massstabe    kön  nen sieh in dieser Hinsicht Schwierigkeiten  ergeben, weil die grosse Menge des zur An  wendung gelangenden Reaktionsgasgemisches,  das heisst des Gemisches aus sauerstoffhalti  gem Gas und     Titanehloriddampf,    nicht so  leicht in genügend raschem Masse auf die  Reaktionstemperatur erhitzt werden kann wie  im kleinen     Massstabe.     



  Es wurde nun gefunden, dass man bei  dem Verfahren, bei welchem man ein Gemisch  von     Titantetraehloriddampf    und sauerstoff  haltigem Gas mit einer Temperatur von höch  stens 500  C in den     Reaktionsraum    ausst.rö-           men    lässt und dort mittels einer     exothermen          chemischen    Hilfsreaktion zur Flamme entzün  det, ein     Titandioxyd    von sehr hoher Kornfein  heit gewinnen kann, wenn man vor der Zer  setzung dem     Titantetrachlorid    geringe Men  gen eines Silicium enthaltenden und unter  den Bedingungen des Verfahrens     Silicium-          oxy    d bildenden Stoffes zusetzt.

   Man kann zur  Erreichung des gewünschten Effektes 7. B.  sehr fein gepulvertes     Siliciummetall        zusetzen;          vorteilhafterweise    setzt man aber eine     Sili-          eiumverbindung    zu, welche unter den Bedin  gungen, bei welchen das Reaktionsgasgemisch  zur Anwendung gelangt, im     Dampfzustande     ist, wie z.

   B. ein     Silieiumhalogenid    oder eine       organische,    flüchtige     Siliciumverbindtmg.    Die       Menge    des zugesetzten, Silicium enthaltenden  Stoffes wird im allgemeinen so bemessen, dass  das erhaltene     Titanoxyd    ungefähr 0,01 bis  Gewichtsprozent. an     Si0.    enthält, wobei das       Titanoxyd    eine Teilchengrösse von etwa. 0,3     /c     erhält. Die Menge des Zusatzes richtet sich       natürlieli    nach den Zersetzungsbedingungen.  Wählt man die Zersetzungsbedingungen so,  dass an und für sieh schon ein feines Korn  erhalten wird, z.

   B. indem man ein Reaktions  gasgemisch mit kleiner     Titanehlorid-Konzen-          tration    verwendet, so kann der Zusatz zur  Erreichung derselben Korngrösse kleiner sein,  als wenn man unter Bedingungen arbeitet,  die ein etwas gröberes Korn liefern.  



  Es ist bekannt, dass :die Deckfähigkeit bei  Pigmenten sehr stark von der Korngrösse  abhängt und dass es eine Korngrösse gibt,  unterhalb welcher die Deckfähigkeit wieder  abnimmt. Die Grenze liegt bei etwa- 0,3     /c.    Es  gibt. aber Verwendungszwecke für das     Tita.n-          oxy    d, bei welchen eine maximale Deckfähig  keit weniger wichtig ist als eine äusserst. feine       Teilehenarösse,    wie z.

   B. bei der Mattierung  sehr feiner     Kunstseidefäden.    Durch den Zu  satz von Silicium enthaltenden     Verbindungen     lassen sich bei dem Verfahren des Schweizer  Patentes     Nr.265192        Titanoxydpigmente    her  stellen, deren Teilchengrösse um     0,1.    /r. und  weniger beträgt.

   Zur Verstellung eines     sol-          ehen    Pigmentes kann es unter Umständen vor  teilhaft sein, den Zusatz so hoch zu wählen,    dass der Gehalt an     Si02    im     Titanoxyd    höher       ist        als    2     0/0,        beispielsweise    5     bis        10        %.     



  Werden dem     Titanehloriddampf-Sauer-          stoffgemiseh        flüelitige        Silieiumhalogenide,     beispielsweise     Siliciumehlorid,    zugemischt, so  kann die     Zumischung    in der Weise geschehen,  dass man dem flüssigen     Titanchlorid    vor der  Verdampfung die notwendige Menge an flüs  sigem     Siliciumchlorid    zusetzt.

   Das     Silieium-          chlorid    löst sich im     Titanchlorid    und ver  dampft dann mit dem     Titanchlorid    mit einer  Konzentration, die seinem     Partialdruek    ent  spricht. Man kann aber das     Silieitimchlorid     auch separat verdampfen und dann das ver  dampfte     Siliciumchlorid    dem     Titanchlorid-          dampf    oder dem Gemisch aus     Titanchlorid-          dampf    und sauerstoffhaltigem Gas zumischen.

    Man kann aber das     Silieiumchlorid    auch erst  kurz vor der Zugabe zu dem     Titanehlorid-          dampf    herstellen, indem man konzentriertes  oder verdünntes Chlorgas über erhitztes, ele  mentares Silicium leitet und dann das Reak  tionsprodukt, bestehend aus     Siliciumehlorid-          dampf    und     ev        tl.        Inertgas,    mit. dem     Titanehlo-          riddampf    vereinigt.

   Zur Durchführung der  Zersetzung können die Vorrichtungen ver  wendet werden, die im Schweizer Patent       Nr.    265792 und im     Schweizer    Patent     Nr.28)1-12     beschrieben sind.  



       Beispiel   <I>1:</I>       Eine        Lösung        von        1%        Silieiumehlorid        in     flüssigem     Titantetraehlorid    wird kontinuier  lich einem     Verdampftuigsgefäss        zugeführt,     dessen Temperatur auf 95  C gehalten wird.

    Durch dieses     Verdaiupfungsgefäss    wird ein       Gasgemisch,        bestehend        aus        etwa        60        %        O@        und          40        %        No,

          geleitet.        Das        austretende        Reaktions-          gasgemisch    hat dann eine Zusammensetzung       von        ungefähr        25        %        (Volumen)        TiCl.i,        0,25        %          SiCl1,        4-1,

  75        %        0.        und        30        %        Nz.        Dieses        Gas-          geiniseh    wird aus einem Brenner, welcher aus  drei     konzentrischen    Rohren besteht, durch die  zentrale Zuführungsleitung (von 2     ein    lichter  Weite) der Reaktionskammer mit einer     Ans-          trittsgesehwindigkeit    von 500     em/sec    zuge  führt.

   In der mittleren.     Zuführungsleitung     wird     Kolilenmonoxydgas    und in der äussersten  Zuleitung reiner     Sauerstoff    zugeführt. Die      Menge an     Kohlenmonoxyd    wird so gross ge  wählt., dass auf 1     Mol        TiC1.4    1,2     Mol    CO zu  strömen. Die Sauerstoffmenge ist die genau       stöehiometrisehe    zur Verbrennung des CO.  Die     Austrittsgesehwindigkeit    der letzteren  beiden Komponenten beträgt 200     em/sec.    Die  Reaktionskammer wird auf einer Temperatur  von 900  C gehalten.

   Man erhält ein weisses       Titanoxydpigment    von     Anatasstruktur    mit.  einer Korngrösse von 0,1 bis 0,5     ,cc.     



  <I>Beispiel 2:</I>  Einem.     C;emiseh    aus 1 Teil     TiC1,4-Dampf,     1,5 Teilen 02 und 1,5 Teilen N2 von 95  C  wird ein Gasgemisch, bestehend aus 0,05 Tei  len     SiC14-Dampf    und 0,1 Teilen N2 und  durch unmittelbar vorausgehende     Chlorie-          rung    von elementarem     Si    bei 600  C erhalten,  zugemischt. Die     Gesamtmisehung    wird im     glei-          ehen    Brenner und unter den gleichen Ver  hältnissen wie in Beispiel 1. zersetzt. Es wird  ein Pigment. mit einer durchschnittlichen       Teilehengrösse    von etwa. 0,7.   erhalten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCIf Verfahren zur Herstellung von Titandi- oxyd sehr hoher Feinheit durch Zersetzung von Titantetrachlorid mit sauerstoffhaltigen Gasen, wobei man ein Gemisch von Tit.antetra- ehloriddampf und sauerstoffhaltigem Gas mit einer Temperatur von höchstens 500 C in einen Reaktionsraum ausströmen lässt und dort.

   mittels einer exothermen chemischen Hilfsreaktion zu einer Flamme entzündet, da durch gekennzeiehnet, dass man dem Titan tetraelilorid vor der Zersetzung geringe Men gen eines Silicium enthaltenden und unter den Bedingungen der Zersetzung Silicium dioxyd bildenden Stoffes zusetzt. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch zur Herstellung eines Titandioxyds mit einer Teilchengrösse von etwa 0,3 ,u, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Menge des dem Titantetrachlorid zugesetzten, Silicium ent haltenden Stoffes so bemisst, dass im entste henden Titandioxyd 0,01 bis 2 Gewichtspro zent an Siliciumdioxyd enthalten sind. 2.

   Verfahren nach Patentansprueh zur Herstellung eines Titandioxy ds mit einer Teilchengrösse kleiner als 0,3 ,u, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Menge des dem Titantetrachlorid zugesetzten, Silicium ent haltenden Stoffes so bemisst, dass im entste henden Titandioxyd 2 biss 10 Gewichtsprozent an Silieiumdioxyd enthalten sind. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man dem Titan- tetraehloriddampf feinpulveriges, elementares Silicium zusetzt. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da- dureh gekennzeichnet, dass man dem Titan- tet.rachlorid einen siliciumhaltigen Stoff zu setzt, welcher unter den Bedingungen, bei welchen das Gemisch aus Titantetraehlorid- dampf und sauerstoffhaltigem Gas zur An wendung gelangt, dampfförmig ist. 5.

   Verfahren nach Unteranspruch 4, da durch mekennzeichnet, dass man dem Titan- tetraehlorid ein wasserfreies Siliciumhaloge- nid zusetzt. 6. Verfahren nach Unteranspruch 4, da durch gekennzeichnet, dass man dem Titan tetrachlorid eine flüchtige organische Sili- ciumverbindung zusetzt.