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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Perlglanzpigments mittels Koextraktion aus in Salzsäure gelöstem Ilmenit, konkret ein Verfahren zum Herstellen eines Umhüllungsstoffs für ein Perlglanzpigment mittels in Säure gelösten Ilmenits und insbesondere ein Verfahren zum Auflösen eines Ilmenits mit Salzsäure und zum Abtrennen der in Säure gelösten Titan- und Eisenionen, wobei die abgeschiedenen Eisenionen als Umhüllungsstoff zum Herstellen eines Perlglanzpigments und zum Herstellen eines Eisenoxid-Pigments dienen können, während die Eisenionen-freie Titanlösung als Umhüllungsstoff zum Herstellen eines Perlglanzpigments und als Rohstoff zum Herstellen Titandioxids eingesetzt werden kann.
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Technischer Hintergrund
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Bei einem Perlglanzpigment handelt es sich um eine Art durch Umhüllung eines plättchenförmigen Substrats mit einem oder mehreren Metalloxiden gebildeter Pigmente, die einen Perlglanz aufweisen, wobei durch unterschiedliche Oxide und Dicken der Oxide auch verschiedene Perlglanzwirkungen erzielt werden können. Zurzeit wird bei den meisten Eisen-basierten Perlglanzpigmenten das Eisen(III)-chlorid als Eisenoxid-Vorläufer für Umhüllung eingesetzt wird, während bei den meisten Titan-basierten Perlglanzpigmenten das Titan(IV)-chlorid als Titan(IV)-oxid-Vorläufer für Umhüllung eingesetzt wird.
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Bei dem Ilmenit handelt es sich um einen oxidischen Erz mit Titan und Eisen, der ein wichtiges Erz zum Gewinnen von Titan darstellt. Derzeit wird Titan(IV)-chlorid oder Titanylsulfat vor allem unter Verwendung eines Chlorierung- oder Schwefelsäure-Verfahrens hergestellt und durch Rektifikation gereinigt. Bei dem Chlorierungsverfahren werden Schlacke mit hohem Titangehalt und Petrolkoks in einem bestimmten Verhältnis miteinander gemischt bzw. zerkleinert und durchlaufen unter Einleitung von Chlorgas eine Reaktion, woraus sich das Titan(IV)-chlorid-Gas ergibt, welches durch Kondensation in flüssiges Titan(IV)-chlorid umgewandelt wird, wobei dann durch Filtrieren und Destillation das fertige Titan(IV)-chlorid-Produkt erhalten wird. Bei dem Schwefelsäure-Verfahren wird das Erz mit Schwefelsäure benetzt, wodurch eine große Menge von Abfallsäure und Eisen(II)-sulfat erzeugt werden.
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Zurzeit stehen zwei Verfahren zum Auflösen des Ilmenits mit Salzsäure zur Verfügung: Bei einem Verfahren werden als Vorschritt des Schwefelsäure-Verfahrens die Verunreinigungen im Ilmenit bei einer hohen Temperatur und einem niedrigen Säure-Erz-Verhältnis aufgelöst, wobei das Titan nach Auflösung in Form einer Metatitansäure als Rohstoff für darauf folgende Auflösung in Schwefelsäure abgeschieden wird, wie aus
CN 1766137A ,
CN 101935063A ,
CN 102602991A ,
CN 102616842A , usw. zu entnehmen ist. Bei dem andren Verfahren wird Erz unmittelbar mit Salzsäure aufgelöst, wonach durch Extraktion Titan-Acylchlorid abgetrennt wird, wie sich aus
US 3236596 ,
US4269809 ,
US 6500396B1 ,
US 6375923 ,
CN101935063A , usw. ergibt. Jedoch werden solche Verfahren bei der Herstellung vom künstlichen Rutil anstatt bei Umhüllung für Perlglanzpigment eingesetzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Umhüllungsstoffs für Perlganzpigment bereitzustellen. Die Grundidee der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass nach Auflösen der Titan- und Eisenionen im Ilmenit mittels von Salzsäure und Chlorwasserstoff-Gas unter Verwendung eines Extraktionsmittels eine Koextraktion und Ansammlung von Titan- und Eisenionen erfolgen, wobei durch schritteweise Anti-Extraktion der Eisen- und Titanionen mittels verschiedener Anti-Extraktionsmittel angereichertes Titanylchlorid und Eisen(III)-chlorid erhalten werden, welches jeweils als Glimmertitan- bzw. Glimmereisen-basierter Umhüllungsstoff für Perlglanzpigment verwendet werden können. Das Raffinat wird bei der Wiederverwertung der Salzsäure eingesetzt.
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Nach einer ersten Ausführungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen eines plättchenförmigen Substrats/Fe2O3-Perlglanzpigments und eines plättchenförmigen Substrats/TiO2-Perlglanzpigments durch Auflösen des Ilmenits mit Salzsäure, also ein Verfahren zum Herstellen eines Perlglanzpigments mit einer Eisen(III)-oxid-Umhüllungsschicht (Fe2O3) oder Titan(IV)-oxid-Umhüllungsschicht (TiO2) oder Fe2O3/TiO2-Umhüllungsschicht mittels Koextraktion aus Ilmenit, umfassend folgende Schritte:
- (1) Es werden Salzsäure und Ilmenit in einem bestimmten Säure-Erz-Massenverhältnis in einen Reaktor zugegeben, wobei bei gleichzeitigem Rühren die Temperatur auf eine Temperatur T1 erhöht wird und bei dieser Reaktionstemperatur T1 eine Reaktion (für eine Reaktionszeit von beispielsweise 2 bis 12 Stunden) erfolgt, wobei im Zuge der Reaktion ein Chlorwasserstoff-Gas zugegeben und der Systemdruck P höher als der Atmosphärendruck, wie z. B. zwischen 0,101 MPa und 2,5 MPa oder zwischen 0,1015 MPa und 2,5 MPa, vorzugsweise zwischen 0,102 MPa und 2,0 MPa, vorzugsweise zwischen 0,2 MPa und 1,6 MPa, vorzugsweise zwischen 0,3 MPa und 1,5 MPa, vorzugsweise zwischen 0,4 MPa und 1,4 MPa, vorzugsweise zwischen 0,5 MPa und 1,3 MPa, ganz vorzugsweise zwischen 0,6 Mpa und 1,2 MPa und besonders vorzugsweise zwischen 0,8 MPa und 1,2 MPa beibehalten wird, wobei nach der Reaktion das Reaktionsgemisch unmittelbar gefiltert (beispielsweise durch Druckfiltration) wird, woraus sich ein Filtrat ergibt, welches abgekühlt wird und sich einer Fest-Flüssig-Trennung (wie z. B. Zentrifugalabscheidung) unterzieht, woraus sich dann eine Salzsäurelösung A0 mit Titan- und Eisenionen und eine Eisen(II)-chlorid-Ablagerung C0 ergeben, wobei dann entweder eine durch Zentrifugation erhaltene saubere Eisen(II)-chlorid-Ablagerung C0 ohne weiteres kalziniert wird, um ein Eisenoxidrot-Pigment C1 zu erhalten, oder alternativ die Ablagerung C0 mittels eines Oxidierungsmittels (beispielsweise Chlorgas) oxidiert wird, woraus sich ein Eisen(III)-chlorid-Produkt C2 ergibt, welches im Wasser gelöst wird, um eine Eisen(III)-chlorid-Lösung III (die bei Umhüllungsstoff für Glimmereisen-basiertes Perlglanzpigment eingesetzt werden kann) zu erhalten,
- (2) Es wird die im Schritt (1) erhaltene Salzsäurelösung A0 mit Titan- und Eisenionen in einen Koextraktor zugegeben, in dem mittels eines Koextraktionsmittels eine einstufige oder mehrstufige Koextraktion (beispielsweise mit 2 bis 6, vorzugsweise 3 bis 5 Koextraktionsstufen) erfolgt, wobei die Extrakte als organische Phase aus den jeweiligen Extraktionsstufen kombiniert werden, um eine Titan- und Eisen-reiche Extraktlösung, also eine organische Phase Al, zu erhalten, wobei die nach der einstufigen oder mehrstufigen Extraktion verbleibende Wasserphase ein Raffinat mit hohem Säuregrad und Ionen unerwünschter Farbe wie Mn, V, Cr, also eine Wasserphase B1 (die beispielsweise bei der Wiederverwertung der Salzsäure und des Chlorwasserstoff-Gases eingesetzt wird), ist, welches Raffinat keine Eisen- und Titanionen enthällt,
- (3) Es wird die Titan- und Eisen-reiche Extraktlösung Al in einen Anti-Extraktor für Titan zugegeben, in dem eine Anti-Extraktion von Titanionen mittels eines Anti-Extraktionsmittel für Titan erfolgt, woraus sich eine organische Phase A2 mit Eisenionen und ein Raffinat I (welches Raffinat I ohne weiteres für den Umhüllungsstoff eines Glimmertitan-basiertes Perlglanzpigments und den Rohstoff für Titandioxid verwendet werden kann) als Wasserphase mit Titan-Acylchlorid, auch kurz als Lösung I mit Titan-Acylchlorid bezeichnet, ergeben,
- (4) Es wird die organische Phase A2 mit Eisenionen in einen Anti-Extraktor für Eisen zugegeben, in dem eine Anti-Extraktion von Eisen mittels Wasser erfolgt, woraus sich eine reine Eisen(III)-chlorid-Lösung II (die für den Umhüllungsstoff eines Glimmereisen-basierten Perlglanzpigments eingesetzt werden kann) ergibt, die mittels entweder eines Alkali-Ablagerungsverfahrens oder einer hydrothermischen Behandlung ein Eisenoxidrot-Pigment bildet, während die verbleibende organische Phase zu dem Koextraktor im Schritt (2) zurückgeführt wird,
und - (5) Umhüllungsschritt für plättchenförmiges Substrat: unter Verwendung der Eisen(III)-chlorid-Lösung II und/oder III [also unter Verwendung der wässrigen Eisen(III)-chlorid-Lösung II im Schritt (4) oder der im Schritt (1) erhaltenen wässrigen Eisen(III)-chlorid-Lösung III oder einer gemischten Lösung (also gemischte Lösung II + III) aus der Eisenchlorid-Lösung II und der Eisenchlorid-Lösung III, dies gilt ebenso für nachstehende, ähnliche Ausdrücke] und/oder unter Verwendung der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) ein plättchenförmiges Substratrohmaterial oder ein sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer Eisen(III)-oxid-Umhüllungsschicht (Fe2O3) oder Titan(IV)-oxid-Umhüllungsschicht (TiO2) oder Fe2O3/TiO2-Umhüllungsschicht umhüllt wird.
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Vorzugsweise ist oder umfasst der Schritt (5) Folgendes:
- – (5) Umhüllungsschritt für plättchenförmiges Substrat, welcher Umhüllungsschritt folgende Unterschritte umfasst:
Unterschritt 5.1) Umhüllung mit einer Fe2O3-Schicht: unter Verwendung der Lösung II und/oder III [also unter Verwendung der wässrigen Eisen(III)-chlorid-Lösung II im Schritt (4) oder der im Schritt (1) erhaltenen wässrigen Eisen(III)-chlorid-Lösung III oder einer gemischten Lösung (also gemischte Lösung II + III) aus der Eisenchlorid-Lösung II und der Eisenchlorid-Lösung III, dies gilt ebenso für nachstehende, ähnliche Ausdrücke] wird ein plättchenförmiger Substratrohstoff (oder auch als primäres plättchenförmiges Substrat oder plättchenförmiges Ausgangssubstrat) mit einer Fe2O3-Schicht umhüllt, um ein Eisen-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + Fe2O3” mit einer Fe2O3-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP5a) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP5a) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP5a zu erhalten), zu erhalten, und
Optionalen Unterschritt 5.2) Umhüllung mit einer TiO2-Schicht: danach wird unter Verwendung der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) ferner das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP5a) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer TiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Titan- und Eisen-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + Fe2O3 + TiO2” mit einer Fe2O3-Umhüllungsschicht und einer TiO2-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP5ab) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP5ab) vor und wird ferner filtriert, getrocknet und kalziniert, um das fertige Perlglanzpigment PP5ab zu erhalten), zu erhalten, und/oder
- – (6) Umhüllungsschritt für plättchenförmiges Substrat, welcher Umhüllungsschritt folgende Unterschritte umfasst:
Unterschritt 6.1) Umhüllung mit einer TiO2-Schicht: unter Verwendung der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) wird ein plättchenförmiger Substratrohstoff mit einer TiO2-Schicht umhüllt, um ein Titan-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + TiO2” mit einer TiO2-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP6a) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP6a) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP6a zu erhalten), zu erhalten, und
Optionalen Unterschritt 6.2) Umhüllung mit einer Fe2O3-Schicht: danach wird unter Verwendung der Lösung II und/oder III ferner das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP6a) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer Fe2O3-Schicht umhüllt, um somit ein Titan- und Eisen-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + Fe2O3 + TiO2” mit einer Fe2O3-Umhüllungsschicht und einer TiO2-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP6ab) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP6ab) vor und wird ferner filtriert, getrocknet und kalziniert, um das fertige Perlglanzpigment PP6ab zu erhalten), zu erhalten, und/oder
- – (7) Umhüllungsschritt für plättchenförmiges Substrat, welcher Umhüllungsschritt folgende Unterschritte umfasst:
Unterschritt 7.1) Umhüllung mit einer TiO2/Fe2O3-Schicht: unter Verwendung eines Gemisches aus der Lösung II und/oder III sowie der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) (beispielsweise in einem Verhältnis von Ti:Fe = 0,5–1,5 mol:1 mol, vorzugsweise 1 mol:1 mol) wird ein plättchenförmiger Substratrohstoff mit einer TiO2/Fe2O3-Schicht umhüllt, um ein Titan-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + TiO2/Fe2O3” mit einer TiO2/Fe2O3-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP7a) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP7a) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP7a zu erhalten), zu erhalten, und die zwei folgenden optionalen Unterschritte 7.2) und 7.3) (in der Regel werden die beiden Unterschritte benötigt oder gleichzeitig benötigt):
Unterschritt 7.2) Umhüllung mit einer SiO2-Schicht: danach wird unter Verwendung einer wässrigen Natriummetasilikat-Lösung ferner das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP7a) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer SiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Perlglanzpigment „Substrat + PiO2/Fe2O3 + SiO2”, also das Perlglanzpigment (PP7ab) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP7ab) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP7ab zu erhalten), zu erhalten, und
Unterschritt 7.3) Umhüllung mit einer TiO2/Fe2O3-Schicht: unter Verwendung eines Gemisches aus der Lösung II und/oder III sowie der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) (beispielsweise in einem Verhältnis von Ti:Fe = 0,5–1,5 mol:1 mol, vorzugsweise 1 mol:1 mol) wird das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP7ab) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer TiO2/Fe2O3-Schicht umhüllt, um ein Perlglanzpigment „Substrat + TiO2/Fe2O3 + SiO2 + TiO2/Fe2O3” mit drei Umhüllungsschichten, also das Perlglanzpigment (PP7abc) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP7abc) vor und wird ferner filtriert, getrocknet und kalziniert, um das fertige Perlglanzpigment PP7abc zu erhalten), zu erhalten, und/oder
- – (8) Umhüllungsschritt für plättchenförmiges Substrat, welcher Umhüllungsschritt folgende Unterschritte umfasst:
Unterschritt 8.1) Umhüllung mit einer Fe2O3-Schicht: unter Verwendung der Lösung II und/oder III wird ein plättchenförmiger Substratrohstoff mit einer Fe2O3-Schicht umhüllt, um ein Eisen-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + Fe2O3” mit einer Fe2O3-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP8a) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP8a) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP8a zu erhalten), zu erhalten,
Unterschritt 8.2) Umhüllung mit einer SiO2-Schicht: danach wird unter Verwendung einer wässrigen Natriummetasilikat-Lösung ferner das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP8a) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer SiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Perlglanzpigment „Substrat + Fe2O3 + SiO2”, also das Perlglanzpigment (PP8ab) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP8ab) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP8ab zu erhalten), zu erhalten, und
Unterschritt 8.3) Umhüllung mit einer Fe2O3-Schicht: unter Verwendung der Lösung II und/oder III wird das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP8ab) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer Fe2O3-Schicht umhüllt, um ein Perlglanzpigment „Substrat + Fe2O3 + SiO2 + Fe2O3” mit drei Umhüllungsschichten, also das Perlglanzpigment (PP8abc) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP8abc) vor und wird ferner filtriert, getrocknet und kalziniert, um das fertige Perlglanzpigment PP8abc zu erhalten), zu erhalten, und/oder
- – (9) Umhüllungsschritt für plättchenförmiges Substrat, welcher Umhüllungsschritt folgende Unterschritte umfasst:
Unterschritt 9.1) Umhüllung mit einer TiO2-Schicht: unter Verwendung der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) wird ein plättchenförmiger Substratrohstoff mit einer TiO2-Schicht umhüllt, um ein Titan-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + TiO2” mit einer TiO2-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP9a) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP9a) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP9a zu erhalten), zu erhalten,
Unterschritt 9.2) Umhüllung mit einer SiO2-Schicht: danach wird unter Verwendung einer wässrigen Natriummetasilikat-Lösung ferner das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP9a) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer SiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Perlglanzpigment „Substrat + TiO2 + SiO2”, also das Perlglanzpigment (PP9ab) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP9ab) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP9ab zu erhalten), zu erhalten, und
Unterschritt 9.3) Umhüllung mit einer TiO2-Schicht: unter Verwendung der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) wird das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP9ab) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer TiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Perlglanzpigment „Substrat + TiO2 + SiO2 + TiO2” mit drei Umhüllungsschichten, also das Perlglanzpigment (PP9abc) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP9abc) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP9abc zu erhalten), zu erhalten, oder
Unterschritt 9.3) Umhüllung mit einer Fe2O3-Schicht: unter Verwendung der Lösung II und/oder III wird das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP9ab) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer Fe2O3-Schicht umhüllt, um ein Perlglanzpigment „Substrat + TiO2 + SiO2 + Fe2O3” mit drei Umhüllungsschichten, also das Perlglanzpigment (PP9abd) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP9abd) vor und wird ferner filtriert, getrocknet und kalziniert, um das fertige Perlglanzpigment PP9abd zu erhalten), zu erhalten,
und/oder
- – (10) Umhüllungsschritt für plättchenförmiges Substrat, welcher Umhüllungsschritt folgende Unterschritte umfasst:
Unterschritt 10.1) Umhüllung mit einer SnO2-Schicht: unter Verwendung einer wässrigen Zinn(IV)-chlorid-Lösung (beispielsweise mit einer Konzentration von 2 Gew.-% bis 5 Gew.-%, wie z. B. 2,5 Gew.-%) wird ein plättchenförmiger Substratrohstoff mit einer SnO2-Schicht umhüllt, um ein Zinn-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + SnO2” mit einer SnO2-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP10a) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP10a) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP10a zu erhalten), zu erhalten,
Unterschritt 10.2) Umhüllung mit einer TiO2-Schicht: unter Verwendung der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) wird das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP10a) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer TiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Titan- und Zinn-basiertes Perlglanzpigment „Substrat + SnO2 + TiO2” mit einer SnO2-Umhüllungsschicht und einer TiO2-Umhüllungsschicht, also das Perlglanzpigment (PP10ab) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP10ab) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP10ab zu erhalten), zu erhalten, und die zwei folgenden optionalen Unterschritte 10.3) und 10.4) (in der Regel werden die beiden Unterschritte benötigt oder gleichzeitig benötigt):
Unterschritt 10.3) Umhüllung mit einer SiO2-Schicht: unter Verwendung einer wässrigen Natriummetasilikat-Lösung wird das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP10ab) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer SiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Perlglanzpigment „Substrat + SnO2 + TiO2 + SiO2”, also das Perlglanzpigment (PP10abc) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP10abc) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP10abc zu erhalten), zu erhalten, und
Unterschritt 10.4) Umhüllung mit einer TiO2-Schicht: unter Verwendung der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) wird das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP10abc) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer TiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Perlglanzpigment „Substrat + SnO2 + TiO2 + SiO2 + TiO2” mit vier Umhüllungsschichten, also das Perlglanzpigment (PP10abcd) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP10abcd) vor und wird ferner filtriert, getrocknet und kalziniert, um das fertige Perlglanzpigment PP10abcd zu erhalten), zu erhalten, oder
Unterschritt 10.4) Umhüllung mit einer SnO2-Schicht und einer TiO2-Schicht: 10.4.1) zunächst wird unter Verwendung einer wässrigen Zinn(IV)-chlorid-Lösung (beispielsweise mit einer Konzentration von 2 Gew.-% bis 5 Gew.-%, wie z. B. 2,5 Gew.-%) das derart hergestellte Perlglanzpigment (PP10abc) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer SnO2-Schicht umhüllt, um ein Perlglanzpigment „Substrat + SnO2 + TiO2 + SiO2 + SiO2” mit SnO2-Umhüllungsschichten, also das Perlglanzpigment (PP10abce) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP10abce) vor und kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt oder ferner filtriert, getrocknet und kalziniert werden, um das fertige Perlglanzpigment PP10abce zu erhalten), zu erhalten, 10.4.2) danach wird unter Verwendung der Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) das im Unterschritt 10.4.1) hergestellte Perlglanzpigment (PP10abce) als sekundäres plättchenförmiges Substrat mit einer TiO2-Schicht umhüllt, um somit ein Perlglanzpigment „Substrat + SnO2 + TiO2 + SiO2 + SnO2 + TiO2” mit fünf Umhüllungsschichten, also das Perlglanzpigment (PP10abcef) (dies kommt in Form eines Schlammgemisches mit dem Perlglanzpigment (PP10abcef) vor und wird ferner filtriert, getrocknet und kalziniert, um das fertige Perlglanzpigment PP10abcef zu erhalten), zu erhalten.
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Vorzugsweise erfolgt der Unterschritt 5.1) wie folgt: zur Schlammbildung wird Wasser in das plättchenförmige Substrat (beispielsweise bis zu einer bestimmten Korngröße zermahltes Glimmerpulver) zugegeben und gerührt, wobei der Ausgangsfestkörpergehalt des erhaltenen Schlamms zwischen 3 Gew.-% und 25 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 4 Gew.-% und 20 Gew.-% liegt, wonach die Temperatur auf T3 erhöht und der pH-Wert des Schlamms auf 1 bis 5 (vorzugsweise auf 2 bis 4) eingestellt wird, wobei die Eisen(III)-chlorid-Lösung II und/oder III (beispielsweise die im Schritt (4) hergestellte Eisen(III)-chlorid-Lösung II) mit einer bestimmten Dosierrate unter gleichzeitiger Zugabe einer Alkalilösung zur Stabilisierung des pH-Werts in den Schlamm zugegeben werden, woraus sich nach einer Reaktionszeit ein plättchenförmiges Substrat/Fe2O3-Perlglanzpigment ergibt.
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Vorzugsweise erfolgt der Unterschritt 6.1) wie folgt: zur Schlammbildung wird Wasser in das plättchenförmige Substrat (beispielsweise bis zu einer bestimmten Korngröße zermahltes Glimmerpulver) zugegeben und gerührt, wobei der Ausgangsfestkörpergehalt des erhaltenen Schlamms zwischen 3 Gew.-% und 25 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 4 Gew.-% und 20 Gew.-% liegt, wonach die Temperatur auf T2 erhöht und der pH-Wert des Schlamms auf 1 bis 4 (vorzugsweise auf 1,2 bis 3) eingestellt wird, wobei die Titan-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) mit einer bestimmten Dosierrate unter gleichzeitiger Zugabe einer Alkalilösung zur Stabilisierung des pH-Werts in den Schlamm zugegeben wird, woraus sich nach einer Reaktionszeit ein plättchenförmiges Substrat/TiO2-Perlglanzpigment ergibt.
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Im Allgemeinen wird im Unterschritt (5.1) nach einer Reaktionszeit von beispielsweise 5 bis 10 Stunden ein schlammartiges Reaktionsgemisch erhalten wird, welches dann gefiltert und als Filterkuchen getrocknet und in einen Muffelofen gelegt wird, in dem die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 8°C/min bis 15°C/min (beispielsweise 10°C/min) auf 850°C bis 950°C (beispielsweise 900°C) erhöht und für 0,5 bis 3 Stunden (wie z. B. 1 Stunde) beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich ein rotes Eisen-basiertes Perlglanzpigment ergibt.
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Im Allgemeinen wird im Unterschritt (6.1) nach einer Reaktionszeit von beispielsweise 5 bis 10 Stunden ein schlammartiges Reaktionsgemisch erhalten wird, welches dann gefiltert und als Filterkuchen getrocknet und in einen Muffelofen gelegt wird, in dem die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 8°C/min bis 15°C/min (beispielsweise 10°C/min) auf 750°C bis 850°C (beispielsweise 800°C) erhöht und für 0,5 bis 3 Stunden (wie z. B. 1 Stunde) beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich ein goldenes, irisierendes Titan-basiertes Perlglanzpigment ergibt.
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In der Regel wird sowohl bei Verwendung eines plättchenförmigen Substratrohstoffs (oder primäres plättchenförmiges Substrat) als auch bei Verwendung eines sekundären plättchenförmigen Substrats in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine gleiche oder im Wesentlichen gleiche Prozessbedingung für das gleiche Umhüllungsverfahren eingesetzt. Beispielsweise erfolgt die Umhüllung eines plättchenförmigen Substratrohstoffs (oder primäres plättchenförmiges Substrat) mit einer Fe2O3-Schicht unter einer gleichen oder im Wesentlichen gleichen Bedingung wie bei der Umhüllung eines sekundären plättchenförmigen Substrats mit einer Fe2O3-Schicht, und so weiter. Dabei umfasst die Prozessbedingung den pH-Wert, die Reaktionstemperatur, die Reaktionszeit, usw.
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In der vorliegenden Erfindung ist oder umfasst ein Substrat oder plättchenförmiges Substrat: ein plättchenförmiges Substratrohmaterial (auch als primäres plättchenförmiges Substrat bezeichnet) oder ein sekundäres plättchenförmiges Substrat. Dabei bezieht sich das sekundäre plättchenförmige Substrat auf ein durch Umhüllung eines primären plättchenförmigen Substrats oder eines plättchenförmigen Substratrohstoffs mit mindestens einer Schicht erhaltenes Produkt. Obwohl das sekundäres plättchenförmige Substrat bereits mit mindestens einer (beispielsweise eine, zwei oder drei) Schicht umhüllt wird, kann dies noch als Substrat für weitere Umhüllung eingesetzt wird.
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In der vorliegenden Erfindung weist der Ausgangsschlamm mit einem primären oder sekundären plättchenförmigen Substrat in der Regel ein Ausgangsfestkörpergehalt von 3 Gew-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 4 Gew.-% bis 20 Gew.-%, noch vorzugsweise zwischen 5 Gew.-% und 15 Gew.-%, beispielsweise 6 Gew.-%, 8 Gew.-%, 10 Gew.-% oder 12 Gew.-%.
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In der Regel erfolgt die Umhüllung des plättchenförmigen Substrats mit einer Fe2O3-Schicht unter der folgenden Verfahrens- oder Prozessbedingung: es wird in den Ausgangsschlamm (mit einem Ausgangsfestkörpergehalt von 3 Gew.-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 4 Gew.-% bis 20 Gew.-%, ferner vorzugsweise von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, beispielsweise von 6 Gew.-%, 8 Gew.-%, 10 Gew.-% oder 12 Gew.-%) mit plättchenförmigem Substrat (beispielsweise ein bis zu einer bestimmten Korngröße zermahlter Glimmerpulver-Rohstoff oder ein sekundäres plättchenförmiges Substrat) und Wasser bei einer erhöhten Temperatur (T2) (beispielsweise zwischen 60°C und 95°C, vorzugsweise zwischen 65°C und 90°C, noch vorzugsweise zwischen 70°C und 90°C, ferner vorzugsweise zwischen 75°C und 85°C) und einem pH-Wert von 1 bis 5, vorzugsweise von 2 bis 4 die Lösung II und/oder III (beispielsweise die im Schritt (3) hergestellte wässrige Eisen(III)-chlorid-Lösung) mit einer bestimmten Dosierrate (beispielsweise eine Dosierrate von 1 mL/min bis 2 mL/min bei einer Menge vom Ausgangsschlamm zwischen 2000 mL und 2500 mL) unter gleichzeitiger Zugabe einer Alikalilösung zur Stabilisierung des pH-Werts des Reaktionsgemischs zugegeben oder eingetropft, wobei nach einer Reaktionszeit (beispielsweise von 5 bis 10 Stunden) ein schlammartiges Gemisch („Schlamm”) mit Perlglanzpigment-Granulaten (Substrat + Fe2O3) erhalten wird. Das derart erhaltene schlammartige Gemisch kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang verwendet oder alternativ gefiltert werden, wobei der erhaltene Filterkuchen getrocknet, und dann (beispielsweise bei einer Temperatur von 850°C bis 950°C (wie z. B. 900°C)) kalziniert oder gebackt, beispielsweise nach Trocknen in einen Muffelofen gelegt werden, in dem für die Kalzinierung die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 8°C/min bis 15°C/min (beispielsweise 10°C/min) auf 850°C bis 950°C (beispielsweise 900°C) erhöht und für 0,5 bis 3 Stunden (wie z. B. 1 Stunde) beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich das fertige Produkt, also ein rotes Eisen-basiertes Perlglanzpigment ergibt.
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In der Regel erfolgt die Umhüllung des plättchenförmigen Substrats mit einer TiO2-Schicht unter der folgenden Verfahrens- oder Prozessbedingung: es wird in den Ausgangsschlamm (mit einem Ausgangsfestkörpergehalt von 3 Gew.-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 4 Gew.-% bis 20 Gew.-%, ferner vorzugsweise von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, beispielsweise von 6 Gew.-%, 8 Gew.-%, 10 Gew.-% oder 12 Gew.-%) mit plättchenförmigem Substrat (beispielsweise ein bis zu einer bestimmten Korngröße zermahlter Glimmerpulver-Rohstoff oder ein sekundäres plättchenförmiges Substrat) und Wasser bei einer erhöhten Temperatur (T3) (beispielsweise zwischen 60°C und 95°C, vorzugsweise zwischen 65°C und 90°C, noch vorzugsweise zwischen 70°C und 90°C, ferner vorzugsweise zwischen 75°C und 85°C) und einem pH-Wert von 1 bis 4, vorzugsweise von 1,2 bis 3 die Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I im Schritt (3) mit einer bestimmten Dosierrate (beispielsweise eine Dosierrate von 1 mL/min bis 2 mL/min bei einer Menge vom Ausgangsschlamm zwischen 2000 mL und 2500 mL) unter gleichzeitiger Zugabe einer Alikalilösung zur Stabilisierung des pH-Werts des Reaktionsgemischs zugegeben oder eingetropft, wobei nach einer Reaktionszeit (beispielsweise von 5 bis 10 Stunden) ein schlammartiges Gemisch („Schlamm”) mit Perlglanzpigment-Granulaten (Substrat + TiO2) erhalten wird. Das derart erhaltene schlammartige Gemisch kann als Ausgangsschlamm bei dem nächsten Umhüllungsvorgang verwendet oder alternativ gefiltert werden, wobei der erhaltene Filterkuchen getrocknet, und dann (beispielsweise bei einer Temperatur von 750°C bis 850°C (wie z. B. 800°C)) kalziniert oder gebackt, beispielsweise nach Trocknen in einen Muffelofen gelegt werden, in dem für die Kalzinierung die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 8°C/min bis 15°C/min (beispielsweise 10°C/min) auf 750°C bis 850°C (beispielsweise 800°C) erhöht und für 0,5 bis 3 Stunden (wie z. B. 1 Stunde) beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich das fertige Produkt, also ein (goldenes und irisierendes) Titan-basiertes Perlglanzpigment ergibt
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Bei der Umhüllung des Substrats oder plättchenförmigen Substrats mit einer SnO2-Schicht oder einer SiO2-Schicht können die jeweiligen gängigen Verfahren im Stand der Technik zum Einsatz kommen. Alternativ dazu lässt sich dabei ein dem Verfahren zum Umhüllen des plättchenförmigen Substrats mit einer Fe2O3-Schicht oder einer TiO2-Schicht gleiches oder ähnliches Verfahren verwenden, wobei lediglich die wässrige Eisen(III)-chlorid-Lösung (II und/oder III) oder die Titan(II)-Acylchlorid-Lösung I durch eine wässrige Zinn(IV)-chlorid-Lösung oder eine wässrige Natriummetasilikat-Lösung ersetzt wird. Nach Erhalten eines Schlammgemisches mit einer SnO2-Umhüllungsschicht oder einer SiO2-Umhüllungsschicht kann dies als Ausgangsschlamm für den nächsten Umhüllungsvorgang eingesetzt werden, wobei alternativ das Schlammgemisch gefiltert und der Filterkuchen getrocknet und dann (beispielsweise bei einer Temperatur von 750°C bis 850°C (wie z. B. 800°C), oder bei einer Temperatur von 850°C bis 950°C (wie z. B. 900°C)) kalziniert oder gebackt, beispielsweise nach Trocknen in einen Muffelofen gelegt werden, in dem für die Kalzinierung die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 8°C/min bis 15°C/min (beispielsweise 10°C/min) auf 750°C bis 850°C (beispielsweise 800°C) oder 850°C bis 950°C (wie z. B. 900°C) erhöht und für 0,5 bis 3 Stunden (wie z. B. 1 Stunde) beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich das fertige Produkt ergibt.
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Bei Umhüllung eines sekundären plättchenförmigen Substrats mit einer zusätzlichen Schicht unterschiedet sich der äußersten Umhüllungsschicht des sekundären plättchenförmigen Substrats hinsichtlich ihrer Art von der zusätzlichen Schicht. Beispielsweise bei einem sekundären plättchenförmigen Substrat mit einer äußersten Umhüllungsschicht aus TiO2 soll die zusätzliche Umhüllungsschicht anders als eine Umhüllungsschicht aus TiO2 sein, wie z. B. eine Umhüllungsschicht aus Fe2O3.
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In der Regel handelt es sich bei dem Ilmenit im Schritt (1) um ein Ilmenit-Konzentrat, einen Ilmenit, eine Schlacke mit hohem Titangehalt oder ein modifiziertes Ilmenit-Konzentrat, bevorzugt ein Ilmenit-Konzentrat, einen Ilmenit, eine Schlacke mit hohem Titangehalt oder ein modifiziertes Ilmenit-Konzentrat mit einem Titan(IV)-oxid-Anteil von vorzugsweise 30 Gew.-% bis 80 Gew.-%, ganz vorzugsweise 40 Gew.-% bis 70 Gew.-% und besonders vorzugsweise 45 Gew.-% bis 65 Gew.-%.
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In der Regel liegt die Konzentration der Salzsäure im Schritt (1) zwischen 25 Gew.-% und 45 Gew.-%, vorzugsweisen zwischen 28 Gew.-% und 44 Gew.-%, noch vorzugsweise zwischen 30 Gew.-% und 42 Gew.-%, ferner zwischen 32 Gew.-% und 40 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 33 Gew.-% und 37 Gew.-%.
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Zudem fiel es dem Erfinder zufälligerweise auf, dass im Schritt (1) kein Oxidierungsmittel zum Fördern der Auflösung des Ilmenits zugegeben werden muss, wobei stattdessen in das Säure/Erz-Gemisch ein Chlorwasserstoff-Gas eingeleitet wird, um den Druck P des Reaktors höher als der Atmosphärendruck, beispielsweise zwischen 0,101 MPa und 2,5 MPa oder zwischen 0,1015 MPa und 2,5 MPa, vorzugsweise zwischen 0,102 MPa und 2,0 MPa, vorzugsweise zwischen 0,2 MPa und 1,6 MPa, vorzugsweise zwischen 0,3 MPa und 1,5 MPa, vorzugsweise zwischen 0,4 MPa und 1,4 MPa, vorzugsweise zwischen 0,5 MPa und 1,3 MPa, ganz vorzugsweise zwischen 0,6 Mpa und 1,2 MPa und besonders vorzugsweise zwischen 0,8 MPa und 1,2 MPa beizubehalten. Also bei einem Druck, der höher als der Atmosphärendruck ist, erreicht der Chlorwasserstoff eine übersättigte Konzentration, so dass sich das Erz scheinbar sehr langsam oder nicht vollständig auflöst, wobei jedoch nach dem Prüfungsergebnis die Eisen(II)-Verbindungen sich nicht auflösen, während sich die anderen Ionen schnell in die Lösung auflösen, was zu einer vorzeitigen Abtrennung der meisten Eisen(II)-Ionen beiträgt und die anschließende Extraktion von Eisen erleichtert.
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Zudem fiel es dem Erfinder zufälligerweise auf, dass bei einem hohen Säuregrad (die Auflösungsreaktion des Erzes findet mit übersättigtem Chlorwasserstoff statt) das Extraktionsmittel nicht nur Eisen(III)-Ionen und Eisen(II)-Ionen, sondern auch Titan-Ionen extrahiert, weshalb einige zur Extraktion von Eisen-Ionen dienende Extraktionsmittel unter der erfindungsgemäßen Bedingung hohen Säuregrades als Koextraktionsmittel zur gleichzeitigen Extraktion von Titan- und Eisenionen dienen, während ihre Extraktionswirkung für Verunreinigungsionen, wie z. B. Ionen unerwünschter Farben, beispielsweise Mn, V, Cr, usw. unterdrückt wird.
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In der Regel soll als Koextraktionsmittel im Schritt (2) ein Koextraktionsmittel mit hoher oder sehr hoher Extraktionswirkung für Eisen- und Titanionen (der Extrakt kann beispielsweise eine Eisenionen-Konzentration von höher als 100 g/L oder höher als 130 g/L oder selbst höher als 150 g/L und eine Titanionen-Konzentration von höher als 120 g/L oder höher als 150 g/L oder selbst höher als 170 g/L aufweisen) und hingegen geringer oder sehr geringer Extraktionswirkung für Verunreinigungs-Metallionen wie z. B. Mn, V, Cr (der Extrakt kann beispielsweise eine Konzentration von niedriger als 2,5 ppm für Verunreinigungs-Metallionen wie z. B. Mn, V, Cr aufweisen) bei einer sauren Bedingung (beispielsweise bei einem pH-Wert von geringer als 2 oder 1,5 oder selbst geringer als 1) gewählt werden. Bei der vorliegenden Erfindung werden als Koextraktionsmittel eine oder mehrere der Substanzen primäres Amin N1923 (also R1R2CHNH2, wobei R1 oder R2 jeweils eine separate Alkylgruppe von darstellt), Xylol, Tributylphosphat (TBP), di-(1-methyl-heptyl)methylphosphonat P350, Trioctylphosphinoxid (TOPO), Trialkylphosphinoxid (TRPO), Di-(2-ethylhexyl)Phosphorsäure P204, Mono-2-ethylhexylphosphorsäure (M2EHPA), 2-Ethylhexylphosphorsäure-mono-(2-ethylhexyl)ester P507, Bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinsäure Cyanex272, Methylisobutylketon (MIBK), Oktanol, Methylbenzol, Isoamylalkohol oder sulfoniertes Kerosin, vorzugsweise eine, zwei oder mehr Substanzen primäres Amin N1923, Xylol, Tributylphosphat (TBP), Oktanol, Trioctylphosphinoxid (TOPO), Trialkylphosphinoxid (TRPO) und sulfoniertes Kerosin eingesetzt werden. Besonders bevorzugt wird ein Gemisch von primärem Amin N1923/Xylol (beispielsweise in einem Massenverhältnis von 0,3–3:1, vorzugsweise von 0,5–2,5:1, besonders bevorzugt von 0,8–1,5:1), Tributylphosphat (TBP)/Xylol (beispielsweise in einem Massenverhältnis von 0,3–3:1, vorzugsweise von 0,5–2,5:1, besonders bevorzugt von 0,8–1,5:1) sowie di-(1-methyl-heptyl)methylphosphonat P350, Trioctylphosphinoxid (TOPO), Trialkylphosphinoxid (TRPO), Di-(2-ethylhexyl)Phosphorsäure P204, Mono-2-ethylhexylphosphorsäure (M2EHPA), 2-Ethylhexylphosphorsäure-mono-(2-ethylhexyl)ester P507 oder Bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinsäure Cyanex272 mit Xylol, Methylisobutylketon (MIBK), Oktanol, Methylbenzol, Isoamylalkohol oder sulfoniertem Kerosin (beispielsweise in einem Massenverhältnis von 0,3–3:1, vorzugsweise von 0,5–2,5:1, besonders bevorzugt von 0,8–1,5:1) eingesetzt.
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In der Regel ist vorgesehen, dass das Säure-Erz-Massenverhältnis im Schritt (1) bei 0,5-15:1, vorzugsweise bei 0,8–12:1, noch vorzugsweise bei 1–8:1, ferner vorzugsweise bei 1,5–6:1, ganz vorzugsweise bei 1,8–5:1 und besonders vorzugsweise bei 2–4:1 liegt.
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In der Regel ist vorgesehen, dass die Reaktionstemperatur T1 im Schritt (1) zwischen 30°C und 95°C, vorzugsweise zwischen 40°C und 90°C, vorzugsweise zwischen 50°C und 85°C und ganz vorzugsweise zwischen 60°C und 80°C liegt.
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In der Regel ist vorgesehen, dass die Reaktionszeit im Schritt (1) zwischen 2 und 12 Stunden, vorzugsweise zwischen 3 und 11 Stunden, ferner vorzugsweise zwischen 4 und 10 Stunden, ganz vorzugsweise zwischen 5 und 9 Stunden und besonders vorzugsweise zwischen 6 und 8 Stunden liegt.
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Die erfindungsgemäß erhaltene Titan-Acylchlorid-Lösung I weist eine Reinheit von höher als 99,7 Gew.-%, vorzugsweise höher als 99,8 Gew.-%, noch vorzugsweise höher als 99,9 Gew.-%, ferner vorzugsweise höher als 99,95 Gew.-%, vorzugsweise höher als 99,99 Gew.-% und besonders vorzugsweise höher als 99,999 Gew.-% auf, wobei der Anteil der Verunreinigungsmetalle oder Metalle unerwünschter Farbe (z. B. Mn, V, Cr, usw.) unter 10 ppm, vorzugsweise unter 8 ppm, noch vorzugsweise unter 6 ppm, ferner vorzugsweise unter 5 ppm und am besten unter 4 ppm liegt.
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Die erfindungsgemäß erhaltene Eisen(III)-chlorid-Lösung II oder III weist eine Reinheit von höher als 99,6 Gew.-%, vorzugsweise höher als 99,7 Gew.-%, noch vorzugsweise höher als 99,8 Gew.-%, ferner vorzugsweise höher als 99,85 Gew.-%, ganz vorzugsweise höher als 99,9 Gew.-% und besonders vorzugsweise höher als 99,98 Gew.-% auf, wobei der Anteil der Verunreinigungsmetalle oder Metalle unerwünschter Farbe (z. B. Mn, V, Cr, usw.) unter 20 ppm, vorzugsweise unter 15 ppm, noch vorzugsweise unter 12 ppm, ferner vorzugsweise unter 10 ppm und am besten unter 8 ppm liegt.
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Bei der vorliegenden Patentschrift beziehen sich die Begriffe Titan-Acylchlorid und Titan(II)-Acylchlorid auf die gleiche Substanz.
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In der Regel ist vorgesehen, dass als Oxidierungsmittel im Schritt (1) eine oder mehrere der Substanzen Kaliumchlorat, Natriumchlorat, Wasserstoffperoxid, Natriumperoxid, Kaliumperoxid, Natriumpercarbonat, Kaliumpercarbonat, Sauerstoff oder Luft, vorzugsweise Kaliumchlorat, Natriumchlorat oder Luft eingesetzt werden.
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In der Regel ist vorgesehen, dass der Schritt (2) oder (3) oder (4) bei einer Temperatur von 10°C bis 60°C, vorzugsweise von 15°C bis 55°C, noch vorzugsweise von 20°C bis 40°C erfolgt, und/oder der Schritt (5) oder (6) bei einer Temperatur von 60°C bis 95°C, vorzugsweise von 65°C bis 90°C, noch vorzugsweise von 70°C bis 90°C, ferner vorzugsweise von 75°C bis 85°C erfolgt.
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In der Regel ist vorgesehen, dass im Schritt (2) das Massenverhältnis zwischen dem Extraktionsmittel und der Titan-Eisen-Salzsäurelösung A0 bei 1–6:1, vorzugsweise bei 1,3–5:1, noch vorzugsweise bei 1,5–4:1, ferner vorzugsweise bei 1,8–3:1 und besonders vorzugsweise bei 2–2,5:1 liegt.
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In der Regel ist vorgesehen, dass im Schritt (3) als Anti-Extraktionsmittel für Titan eine oder zwei Substanzen, gewählt aus deionisiertem Wasser oder einer Dünnsäure (beispielsweise eine anorganische Dünnsäure (z. B. dünne Salzsäure, dünne Phosphorsäure, dünne Schwefelsäure oder dünne Salpetersäure) oder organische Dünnsäure (z. B. Methansäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Trifluoressigsäure oder Trifluormethansulfonsäure) mit einer Konzentration von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 1 Gew.-% bis 6 Gew.-%), eingesetzt werden, wobei eine dünne Salzsäure mit einer Konzentration von 0,5 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 1 Gew.-% bis 6 Gew.-% bevorzugt wird.
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In der Regel ist vorgesehen, dass im Schritt (3) das Massenverhältnis zwischen dem Anti-Extraktionsmittel für Titan und der Tita- und Eisen-reichen Extraktlösung A1 bei 3–12:1, vorzugsweise bei 4–10:1, noch vorzugsweise bei 5–9:1 und ferner vorzugsweise bei 6–8:1 liegt.
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In der Regel ist vorgesehen, dass im Zuge der Umhüllung des plättchenförmigen Substrats mit einer TiO2-Schicht, wie z. B. im Schritt 5.1) der pH-Wert des Schlammes bei 1,0 bis 4, vorzugsweise bei 1,1 bis 3,5, ferner vorzugsweise bei 1,2 bis 3,0 und besonders vorzugsweise bei 1,4 bis 2,8 liegt.
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In der Regel ist vorgesehen, dass im Zuge der Umhüllung des plättchenförmigen Substrats mit einer Fe2O3-Schicht, wie z. B. im Schritt 6.1) der pH-Wert des Schlammes bei 1,0 bis 5, vorzugsweise bei 1,5 bis 4,5, ferner vorzugsweise bei 2,0 bis 4,0 und besonders vorzugsweise bei 2,5 bis 3,5 liegt.
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In der Regel ist vorgesehen, dass im Zuge der Umhüllung, beispielsweise im Schritt 5.1) oder 6.1) als Alkali in der Alkalilösung eine oder mehrere Substanzen, gewählt aus Natronlauge, Ammoniaklösung und Natriumkarbonat eingesetzt werden.
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In der Regel ist vorgesehen, dass es sich bei dem plättchenförmigen Substratrohstoff um natürlichen Glimmer, synthetisierten Glimmer, Glasscheibchen, plättchenförmiges Aluminiumoxid, plättchenförmiges Siliziumdioxid und verschiedene plättchenförmige Metalle, vorzugsweise um natürlichen Glimmer oder synthetisierten Glimmer handeln kann.
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In der Regel ist vorgesehen, dass das erhaltene Perlglanzpigment eine Struktur aus einer beliebigen Kombination der vier Substanzen SnO2, TiO2, SiO2 und Fe2O3 aufweist, welche Kombination Folgendes umfasst, aber nicht ausschließlich:
Substrat + TiO2*
Substrat + SnO2 + TiO2
Substrat + SnO2 + TiO2 + SiO2 + TiO2
Substrat + SnO2 + TiO2 + SiO2 + SnO2 + TiO2
Substrat + TiO2 + Fe2O3
Substrat + TiO2 + SiO2 + Fe2O3
Substrat + TiO2/Fe2O3**
Substrat + TiO2/Fe2O3 + SiO2 + TiO2/Fe2O3
Substrat + Fe2O3
Substrat + Fe2O3 + TiO2
Substrat + Fe2O3 + SiO2 + Fe2O3,
Substrat + TiO2 + SiO2 + TiO2.
*: „+” steht für Schicht-basierte Umhüllung
**: „/” steht für gemischte Umhüllung
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In der Regel findet das Perlglanzpigments Anwendung in den Bereichen Farbe, Drucktinte, Kunststoff, Keramikwerkstoff, Lederfärbung, Tapete, Beschichtungspulver oder Kosmetik.
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Nach einer zweiten Ausführungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung wird ein anhand des vorstehenden Verfahrens erhaltenes plättchenförmiges Substrat/Fe2O3-Perlglanzpigment oder plättchenförmiges Substrat/TiO2-Perlglanzpigment bereitgestellt.
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Nach einer dritten Ausführungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung findet das plättchenförmige Substrat/Fe2O3-Perlglanzpigment oder plättchenförmige Substrat/TiO2-Perlglanzpigment Anwendung in den Bereichen Farbe, Drucktinte, Kunststoff, Keramikwerkstoff, Lederfärbung, Tapete, Beschichtungspulver oder Kosmetik.
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Bei der vorliegenden Erfindung werden zum ersten Mal Salzsäure und Ilmenit als Hauptausgangsrohrmaterialien eingesetzt und die Rohrstoffe Eisen(III)-chlorid und Titan(II)-acylchlorid zur Umhüllung eines Perlglanzpigments erfolgreich hergestellt.
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In der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Reaktor und dem Extraktor um von Fachleuten auf diesem Gebiet häufig verwendete Geräte und bei Extraktion, Anti-Extraktion, Zermahlen, Schlammbildung, Rühren und Abkühlen bzw. Druckfiltration um von Fachleuten auf diesem Gebiet häufig eingesetzte Techniken. „Optional” weist darauf hin, dass die Durchführung gegebenenfalls erfolgen oder nicht erfolgen kann. Wenn nicht anders definiert oder angegeben, entsprechen alle hier verwendeten fachmännischen und wissenschaftlichen Begriffe den den Fachleuten auf diesem Gebiet vertrauten Bedeutungen. Bei den Techniken bzw. Verfahren, die in der vorliegenden Patentschrift nicht ausführlich erläutert werden, handelt es sich um auf diesem Gebiet gängigen Techniken bzw. Verfahren.
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Bei den in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Reagenzien, wie. z. B. Salzsäure, Glimmer, Kaliumchlorat, Natriumchlorat, Wasserstoffperoxid, Tributylphosphat (TBP), di-(1-methyl-heptyl)methylphosphonat P350, Methylisobutylketon (MIBK), Trioctylamine (TOA), primäres Amin N1923, Methylbenzol, Isoamylalkohol, sulfoniertes Kerosin, deionisiertes Wasser, anorganische Säure, organische Säure, dünne Salzsäure, Tributylphosphat (TBP), Trioctylamine (TOA), Amylazetat, Di-(2-ethylhexyl)Phosphorsäure P204, Xylol, Isoamylalkohol, Natronlauge, Ammoniaklösung und Natriumkarbonat handelt es sich jeweils um übliche, auf dem Markt erhältliche Materialien.
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Bei dem in der vorliegenden Erfindung eingesetzten, modifizierten Ilmenit-Konzentrat handelt es sich um Oxidations- und Reduktions-kalziniertes Ilmenit-Konzentrat, welches beispielsweise von der Firma Panzhihua Iron & Steel Co. Ltd. angeboten wird.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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- 1) Mittels Koextraktion lassen sich Verunreinigungsionen wie Mn, V, Cr mit geringen Kosten und hoher Effizienz entfernen.
- 2) Sowohl die Reinheit des Titan-acylchlorids als auch die Reinheit des Eisen(III)-chlorids werden erheblich erhöht, was ferner zu erhöhter Qualität des Perlglanzpigments beiträgt.
- 3) Das Raffinat mit hohem Säuregrad und Ionen unerwünschter Farbe wie Mn, V, Cr, sprich die Wasserphase B1 lässt sich einfach zur Wiederverwertung der Salzsäure und des Chlorwasserstoff-Gases verwenden, wodurch die Schadstoffemission vermieden wird.
- 4) Gegenüber der Verwendung von Titan(IV)-chlorid als Ausgangsrohrmaterial zur Umhüllung des Substrats im Stand der Technik wird in der vorliegenden Erfindung durch Verwendung von Titan(II)-acylchlorid als Ausgangsrohrmaterial zur Umhüllung eine TiO2-Schicht gebildet, welche bei Beobachtung mittels eines Mikroskops gute Klarheit, Helligkeit und irisierende Wirkung aufweist, während hingegen die nach dem Stand der Technik gebildete TiO2-Schicht dunkel und etwa trüb aussieht und eine ungleichmäßige Oberfläche mit Ausbuchtungen aufweist, da bei der Umhüllung ein Teil von TiO2 in Form von Granulaten (Impfkristall) vorliegt. Zudem wurde eine durch Zugabe von Wasser ins Titan(IV)-chlorid hergestellte Lösung zur Umhüllung nach Lagerung für eine Nacht trüb am zweiten Tag, wobei nach dem Analyseergebnis der Grund dafür in der Bildung des Impfkristalls liegt, welcher nach Lagerung für mehrere Stunden grober wird (Kornwachstum) und sich abgelagert hat, während die erfindungsgemäß hergestellte Titan(II)-acylchlorid-Lösung auch nach Lagerung für einen Monat transparent bleibt, sehr wenige Verunreinigungen und keinen Impfkristall enthält, was für eine wesentlich bessere Wirkung nach Umhüllungsvorgang sorgt.
- 5) Im Schritt (1) wird kein Oxidierungsmittel zugegeben, sondern lediglich ein Chlorwasserstoff-Gas eingeleitet, was zu einer vorzeitigen Abscheidung der meisten Eisen(II)-Ionen führt, die sich nicht auflösen und somit abgelagert haben, wodurch die anschließende Extraktion von Eisen erleichtert wird.
- 6) Die erfindungsgemäß erhaltene Titan-Acylchlorid-Lösung I weist eine Reinheit von höher als 99,7 Gew.-%, vorzugsweise höher als 99,8 Gew.-%, noch vorzugsweise höher als 99,9 Gew.-%, ferner vorzugsweise höher als 99,95 Gew.-%, vorzugsweise höher als 99,99 Gew.-% und besonders vorzugsweise höher als 99,999 Gew.-% auf, wobei der Anteil der Verunreinigungsmetalle oder Metalle unerwünschter Farbe (z. B. Mn, V, Cr, usw.) unter 10 ppm, vorzugsweise unter 8 ppm, noch vorzugsweise unter 6 ppm, ferner vorzugsweise unter 5 ppm und am besten unter 4 ppm liegt.
- 7) Die erfindungsgemäß erhaltene Eisen(III)-chlorid-Lösung II oder III weist eine Reinheit von höher als 99,6 Gew.-%, vorzugsweise höher als 99,7 Gew.-%, noch vorzugsweise höher als 99,8 Gew.-%, ferner vorzugsweise höher als 99,85 Gew.-%, ganz vorzugsweise höher als 99,9 Gew.-% und besonders vorzugsweise höher als 99,98 Gew.-% auf, wobei der Anteil der Verunreinigungsmetalle oder Metalle unerwünschter Farbe (z. B. Mn, V, Cr, usw.) unter 20 ppm, vorzugsweise unter 15 ppm, noch vorzugsweise unter 12 ppm, ferner vorzugsweise unter 10 ppm und am besten unter 8 ppm liegt.
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Darstellung der Abbildungen
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Es zeigt
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1 das Ablaufdiagramm des Produktionsprozesses nach der vorliegenden Erfindung.
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Konkrete Ausführungsformen
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand konkreter Ausführungsbeispiele näher auf die vorliegende Erfindung eingegangen, wodurch die Erfindung keineswegs eingeschränkt wird. Es versteht sich, dass die Beschreibung lediglich zur weiteren Erläuterung der Merkmale und Vorteile der Erfindung dient, ohne die Ansprüche der Erfindung einzuschränken. Jegliche gleichwertige Substitutionen, die anhand der in der vorliegenden Erfindung offenbarten Inhalte auf diesem Gebiet vorgenommen werden, gehören ebenfalls zum Schutzumfang der Erfindung.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1) Es wird 500 g von Schlacke mit hohem Titangehalt (mit einem Titan(IV)-oxid von 38,7 Gew.-%) in 1500 g von 37%iger konzentrierter Salzsäure zugegeben und gerührt, wobei die Temperatur auf 60°C erhöht, ein Chlorwasserstoff-Gas eingeleitet und der Druck des Reaktors bei 1 MPa beibehalten wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 9 h eine Druckfiltration erfolgt, der Filterrückstand bis zum neutralen pH-Wert gewaschen wird und das Filtrat nach Abkühlen sich einer Zentrifugalabscheidung unterzieht, woraus sich eine Titan-Eisen-Lösung und eine Eisen(II)-chlorid-Ablagerung ergeben, wobei die Schlacke mit hohem Titangehalt eine Säure-Auflösungsrate von 98%, eine Titan-Wiederverwertungsrate von 96% und eine Eisen-Wiederverwertungsrate von 99% aufweist. 2) Bei 30°C erfolgt eine einstufige Extraktion unter Verwendung von primärem Amin N1923/Xylol (mit einem Gewichtsverhältnis von 1:1) als Extraktionsmittel in einem Verhältnis zwischen Ölphase und Wasserphase von O/A = 2:1, wobei es sich bei der Olphase um Titan- und Eisen-Extraktionsphase (die gesamte Konzentration von Mn, V, Cr liegt unter 2 ppm) und bei der Wasserphase um Raffinat-Phase mit Verunreinigungen handelt. 3) Bei 30°C erfolgt eine Anti-Extraktion von der Titan- und Eisen-Extraktionsphase mittels einer 10%igen dünnen Salzsäure in einem Verhältnis von O/A = 1:1, wobei das Extraktionsmittel für Ölphase in einen Fe-Anti-Extraktor eintritt und aus der Wasserphase sich eine reine Titan(II)-acylchlorid-Lösung I mit einer Konzentration von 190 g/L (die Reinheit liegt höer als 99,99 Gew.-% und die gesamte Konzentration von Mn, V, Cr liegt niedriger als 2 ppm), welche Lösung sich zur Umhüllung eines Perlglanzpigments verwenden lässt, wie sich aus Tabelle 1 ergibt. Für die organische Phase A2 mit Eisenionen erfolgt in einem Anti-Extraktor für Eisen eine Anti-Extraktion von Eisen mittels Wasser, woraus sich eine reine Eisen(III)-chlorid-Lösung II (die Reinheit liegt höher als 99,99 Gew.-% und der Anteil von Verunreinigungsmetallen liegt niedriger als 6 ppm), die bei dem Umhüllungsstoff für ein Glimmereisen-basiertes Perlglanzpigment eingesetzt werden kann, während die organische Phase (Ölphase) zu dem Koextraktor zurück geführt wird, wobei die oxidierte Eisen(II)-chlorid-Ablagerung C1 im Wasser aufgelöst wird, woraus sich eine Eisen(III)-chlorid-Lösung III (die Reinheit liegt höher als 99,99 Gew.-% und der Anteil von Verunreinigungsmetallen liegt niedriger als 6 ppm), die bei dem Umhüllungsstoff für ein Glimmereisen-basiertes Perlglanzpigment eingesetzt werden kann, wobei alternativ dazu die Eisen(II)-chlorid-Ablagerung C1 ohne weiteres kalziniert wird, woraus sich ein Eisenoxidrot-Pigment ergibt, wobei alternativ die Eisen(III)-chlorid-Lösung II mittels eines Alkali-Ablagerungsverfahrens oder einer hydrothermischen Behandlung ein Eisenoxidrot-Pigment bildet.
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Die im Schritt (2) erhaltene Raffinat-Phase mit Verunreinigungen wird zu einem Wiederverwertungsprozess für Salzsäure und Chlorwasserstoff-Gas zurück geführt, bei dem sich die Ionen unerwünschter Farben einfach wiederverwerten lassen. Tabelle 1: Zusammensetzung der Schlacke mit hohem Titangehalt sowie deren Lösung in Säure und deren Extraktionslösung
| TiO2 | ΣFe | FeO | MgO | MnO | SiO2 | Al2O3 | CaO |
Vor Auflösung in
Säure (%) | 49,6 | 15,2 | 10,88 | 1,05 | 2,07 | 1.11 | 2,24 | 1,34 |
Nach Auflösung in
Säure (g/L) | 192 | 24,96 | 68* | 0,103 | 0,11 | 0,038 | 0,174 | 0,091 |
Raffinat-Lösung
(ppm) | 3916 | 67 | - | 183 | 209 | 4 | 175 | 10 |
Erste
Anti-Extraktionslösun
g (g/L) | 191,6 | 0,0004 | - | 0,0009 | 0,0007 | 0 | 0,0011 | 0,0003 |
Bemerkung: * die Eisen(II)-chlorid-Lösung wird mittels des Oxids berechnet.
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Erstes Vergleichsbeispiel
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(1) Es wird 500 g von Schlacke mit hohem Titangehalt (mit einem Titan(IV)-oxid von 38,7 Gew.-%) in 1500 g von 37%iger konzentrierter Salzsäure zugegeben und gerührt, wobei die Temperatur auf 70°C erhöht und 50 g von KClO3 zugegeben wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 1 h und einer anschließenden Abkühlung bis auf Raumtemperatur eine Druckfiltration erfolgt und der Filterrückstand bis zum neutralen pH-Wert gewaschen wird. 2) Bei 30°C erfolgt eine vierstufige Extraktion unter Verwendung von TBP/Methylbenzol (mit einem Gewichtsverhältnis von 1:2) als Extraktionsmittel in einem Verhältnis zwischen Ölphase und Wasserphase von O/A = 3:1, wobei es sich bei der Ölphase um Eisen-Extraktionsphase und bei der Wasserphase um Titan-Raffinat-Phase handelt. (3) Eine Anti-Extraktion erfolgt für die Eisen-Extraktionsphase mittels deionisierten Wassers in einem Verhältnis von O/A = 1:10, wobei das Extraktionsmittel für Ölphase zu einen Fe- Extraktor zurück geführt und das Eisen in Wasserphase durch Extraktion-Anti-Extraktion gereinigt wird, wobei durch Verdunsten eines Teils vom Wassers ein Konzentrieren erfolgt, um eine Eisen-Konzentration von 160 g/L zu erreichen und eine Eisen(III)-chlorid-Lösung zu erhalten, während die Titan-Raffinat-Phase zu einem Extraktor zur Entfernung von Verunreinigungen geführt wird, in dem eine mehrstufige Gegenstrom-Extraktion von V unter Verwendung von TBP/Xylol (mit einem Gewichtsverhältnis von 4:25) als Extraktionsmittel in einem Verhältnis von O/A = 2:1 erfolgt, während die Raffinat-Lösung in einen Extraktor 2 zur Entfernung von Verunreinigungen eintritt, in dem eine Extraktion von Mn unter Verwendung von TOA/Methylbenzol (mit einem Gewichtsverhältnis von 1:9) in einem Verhältnis von O/A = 2:1 erfolgt, wobei die Extraktionslösung sich einer Anti-Extraktion unterzieht, woraus sich eine Raffinat-Lösung aus TiOCl2 mit hohem Titangehalt ergibt, die eine Ti-Konzentration von bis zu 100000 ppm aufweisen kann und mit der eine Titan(II)-acylchlorid-Lösung mit einer gesamten Konzentration von 15 ppm für Mn, V, Cr zur Umhüllung eines Perlglanzpigments hergestellt werden kann.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Die Prozessbedingung entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels, wobei die Schlacke mit hohem Titangehalt durch ein Ilmenit-Konzentrat ersetzt wird.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Die Prozessbedingung entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels, wobei die Schlacke mit hohem Titangehalt durch ein modifiziertes Ilmenit-Konzentrat ersetzt wird. Zudem erfolgt bei 30°C eine zweistufige Extraktion unter Verwendung von primärem Amin N1923/Xylol (mit einem Gewichtsverhältnis von 1:1) als Extraktionsmittel in einem Verhältnis zwischen Ölphase und Wasserphase von O/A = 2:1, wobei es sich bei der kombinierten Ölphase um Titan- und Eisen-Extraktionsphase (die gesamte Konzentration von Mn, V, Cr liegt unter 2,5 ppm) und bei der Wasserphase um Raffinat-Phase mit Verunreinigungen handelt.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Es wird 100 g von Glimmer mit einem Korndurchmesser von 10 μm bis 60 μm und einem Durchmesser/Dicke-Verhältnis von > 50 abgewogen, in ein 2 L-Becherglas gelegt und nach Zugabe von 1500 mL deionisierten Wassers in ein Wasserbad eingetaucht, wobei beim Rühren mit einer Geschwindigkeit von 200 rps bis 300 rps die Temperatur auf 75°C bis 85°C erhöht und der pH-Wert der Lösung auf 3 bis 4 eingestellt wird, wobei die wässrige Eisen(III)-chlorid-Lösung im ersten Ausführungsbeispiel mit einer Dosierrate von 2 mL/min in das Becherglas unter Zugabe einer 30%igen NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts der Lösung eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 5 bis 6 Stunden ein Filtration erfolgt und der Filterkuchen nach Austrocknen in einen Muffelofen gelegt wird, in dem die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 10°C/min auf 900°C erhöht und für eine Stunde beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich ein rotes Glimmereisen-basiertes Perlglanzpigment ergibt.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Es wird 100g von Glimmer mit einem Korndurchmesser von 10 μm bis 60 μm und einem Durchmesser/Dicke-Verhältnis von > 50 abgewogen, in ein 2 L-Becherglas gelegt und nach Zugabe von 1500 mL deionisierten Wassers in ein Wasserbad eingetaucht, wobei beim Rühren mit einer Geschwindigkeit von 200 rps bis 300 rps die Temperatur auf 75°C bis 85°C erhöht und der pH-Wert der Lösung auf 3 bis 4 eingestellt wird, wobei die wässrige Eisen(III)-chlorid-Lösung im ersten Ausführungsbeispiel mit einer Dosierrate von 2 mL/min in das Becherglas unter Zugabe einer 30%igen NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 5 bis 6 Stunden mittels einer 30%igen NaOH-Lösung der pH-Wert auf 8,0 erhöht und eine 20%ige wässrige Natriummetasilikat-Lösung mit einer Dosierrate von 1,0 mL/min eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von einer Stunde mittels einer Salzsäure mit einem Verhältnis von 1:1 der pH-Wert der Lösung auf 3 bis 4 eingestellt und mit einer Dosierrate von 2 mL/min in das Becherglas unter Zugabe einer 30%igen NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts der Lösung eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 5 bis 6 Stunden ein Filtration erfolgt und der Filterkuchen nach Austrocknen in einen Muffelofen gelegt wird, in dem die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 10°C/min auf 900°C erhöht und für eine Stunde beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich ein rotes Glimmereisen-basiertes Perlglanzpigment ergibt.
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Sechstes Ausführungsbeispiel
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Es wird 100 g von Glimmer mit einem Korndurchmesser von 10 μm bis 60 μm und einem Durchmesser/Dicke-Verhältnis von > 60 abgewogen, in ein 5 L-Becherglas gelegt und nach Zugabe von 2000 mL deionisierten Wassers in ein Wasserbad eingetaucht, wobei beim Rühren mit einer Geschwindigkeit von 200 rps bis 300 rps die Temperatur auf 60°C bis 70°C erhöht und der pH-Wert der Lösung auf 1,2 bis 1,8 eingestellt wird, wobei eine 2,5%ige wässrige Zinn(IV)-chlorid-Lösung innerhalb einer halben Stunde unter Zugabe einer 30%igen NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts zugegeben wird, wobei danach die Temperatur auf 75°C bis 85°C erhöht, der pH-Wert der Lösung auf 1,5 bis 2,5 eingestellt und die Titan-acylchlorid-Lösung im ersten Ausführungsbeispiel mit einer Dosierrate von 1 mL/min in das Becherglas unter Zugabe einer NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts der Lösung eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 6 bis 7 Stunden ein Filtration erfolgt und der Filterkuchen nach Austrocknen in einen Muffelofen gelegt wird, in dem die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 10°C/min auf 800°C erhöht und für eine Stunde beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich ein goldenes, irisierendes Glimmertitan-basiertes Perlglanzpigment ergibt.
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Siebtes Ausführungsbeispiel
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Es wird 100 g von Glimmer mit einem Korndurchmesser von 10 μm bis 60 μm und einem Durchmesser/Dicke-Verhältnis von > 60 abgewogen, in ein 5 L-Becherglas gelegt und nach Zugabe von 2000 mL deionisierten Wassers in ein Wasserbad eingetaucht, wobei beim Rühren mit einer Geschwindigkeit von 200 rps bis 300 rps die Temperatur auf 60°C bis 70°C erhöht und der pH-Wert der Lösung auf 1,2 bis 1,8 eingestellt wird, wobei 100 mL von 2,5%iger wässriger Zinn(IV)-chlorid-Lösung innerhalb einer halben Stunde unter Zugabe einer 30%igen NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts zugegeben wird, wobei danach die Temperatur auf 75°C bis 85°C erhöht, der pH-Wert der Lösung auf 1,5 bis 2,5 eingestellt und die Titan-acylchlorid-Lösung im ersten Ausführungsbeispiel mit einer Dosierrate von 1 mL/min in das Becherglas unter Zugabe einer NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts der Lösung eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 6 bis 7 Stunden mittels einer 30%igen NaOH-Lösung der pH-Wert der Lösung auf 8,0 erhöht und eine 20%ige wässrige Natriummetasilikat-Lösung mit einer Dosierrate von 1,0 mL/min eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von einer Stunde mittels einer Salzsäure mit einem Verhältnis von 1:1 der pH-Wert der Lösung auf 1,5 bis 2,5 eingestellt und mit einer Dosierrate von 1 mL/min in das Becherglas unter Zugabe einer NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts der Lösung eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 6 bis 7 Stunden ein Filtration erfolgt und der Filterkuchen nach Austrocknen in einen Muffelofen gelegt wird, in dem die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 10°C/min auf 800°C erhöht und für eine Stunde beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich ein goldenes, irisierendes Glimmertitan-basiertes Perlglanzpigment ergibt.
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Achtes Ausführungsbeispiel
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Es wird 100 g von Glimmer mit einem Korndurchmesser von 10 μm bis 60 μm und einem Durchmesser/Dicke-Verhältnis von > 60 abgewogen, in ein 5 L-Becherglas gelegt und nach Zugabe von 2000 mL deionisierten Wassers in ein Wasserbad eingetaucht, wobei beim Rühren mit einer Geschwindigkeit von 200 rps bis 300 rps die Temperatur auf 60°C bis 70°C erhöht und der pH-Wert der Lösung auf 1,2 bis 1,8 eingestellt wird, wobei 100 mL von 2,5%iger wässriger Zinn(IV)-chlorid-Lösung innerhalb einer halben Stunde unter Zugabe einer 30%igen NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts zugegeben wird, wobei danach die Temperatur auf 75°C bis 85°C erhöht, der pH-Wert der Lösung auf 1,5 bis 2,5 eingestellt und die Titan-acylchlorid-Lösung im ersten Ausführungsbeispiel mit einer Dosierrate von 1 mL/min in das Becherglas unter Zugabe einer NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts der Lösung eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 6 bis 7 Stunden mittels einer 30%igen NaOH-Lösung der pH-Wert der Lösung auf 3 bis 4 erhöht und mit einer Dosierrate von 2 mL/min in das Becherglas unter Zugabe einer 30%igen NaOH-Lösung zur Stabilisierung des pH-Werts der Lösung eingetropft wird, wobei nach einer Reaktionszeit von 5 bis 6 Stunden ein Filtration erfolgt und der Filterkuchen nach Austrocknen in einen Muffelofen gelegt wird, in dem die Temperatur mit einer Anstiegsrate von 10°C/min auf 900°C erhöht und für eine Stunde beibehalten wird, wonach der Filterkuchen heraus genommen und bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, woraus sich ein goldenes Perlglanzpigment ergibt. Tabelle 2: Leistungsindikatoren für Perlglanzpigment
Nr. | Korndurchmesser
(D50 μm) | Dichte
(g/cm3) | Ölabsorption
(g/100 g) | Schüttdichte
(g/cm3) | pH-Wert bei
10 Gew.-% |
KC205 | 22,5 | 3,1 | 60,5 | 0,25 | 7,76 |
Achtes
Ausführungsbeispiel | 22,2 | 3,2 | 60,7 | 0,26 | 7,78 |
Viertes
Ausführungsbeispiel | 22,4 | 3,2 | 61,9 | 0,28 | 7,67 |
KC500 | 22,3 | 3,2 | 62,7 | 0,27 | 7,60 |
Tabelle 3: Optische Leistung des Perlglanzpigments
| | L* | a* | b* | C* | h° |
Viertes
Ausführungsbeispiel | 15° | 91,61 | 33,80 | 56,10 | 65,50 | 58,93 |
25° | 71,94 | 30,31 | 47,06 | 55,98 | 57,22 |
45° | 43,03 | 24,62 | 32,93 | 41,12 | 53,22 |
75° | 26,39 | 22,33 | 26,09 | 34,34 | 49,45 |
110° | 20,59 | 22,53 | 24,32 | 33,15 | 47,19 |
KC500 | 15° | 92,23 | 33,15 | 55,89 | 64,98 | 59,33 |
25° | 72,53 | 29,99 | 46,92 | 55,69 | 57,41 |
45° | 43,96 | 24,34 | 32,85 | 40,88 | 53,46 |
75° | 25,91 | 22,01 | 25,72 | 33,85 | 49,44 |
110° | 19,99 | 22,28 | 23,83 | 32,62 | 46,92 |
Sechstes
Ausführungsbeispiel | 15° | 110,86 | 0,64 | 47,01 | 47,01 | 89,22 |
25° | 93,86 | –0,35 | 31,65 | 31,65 | 90,63 |
45° | 70,13 | –0,79 | 7,15 | 7,19 | 96,27 |
75° | 59,85 | –0,90 | –4,98 | 5,06 | 259,76 |
110° | 58,66 | –1,11 | –4,63 | 4,76 | 256,52 |
KC205 | 15° | 110,55 | 0,01 | 46,39 | 46,39 | 89,99 |
25° | 94,26 | –0,65 | 31,73 | 31,74 | 91,17 |
45° | 70,67 | –1,10 | 7,76 | 7,84 | 98,07 |
75° | 60,14 | –1,10 | –4,38 | 4,52 | 255,90 |
110° | 58,89 | –1,30 | –4,09 | 4,29 | 252,41 |
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Wie aus Tabelle 3 klar zu entnehmen ist, weist das Produkt nach dem vierten bzw. sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine wunderschöne Flip-Flop-Wirkung und eine starke irisierende Wirkung auf.
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Anwendungsbeispiele
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Das nach den Ausführungsbeispielen 4–9 hergestellte Perlglanzpigment findet Anwendung in den Bereichen Farbe, Beschichtungsstoff, Drucktinte, Kunststoff, Keramikwerkstoff, Lederfärbung, Tapete, Beschichtungspulver oder Kosmetik. Durch Zugabe des Perlglanzpigments nach der vorliegenden Erfindung in beispielsweise eine Farbe oder einen Beschichtungsstoff kann eine Beschichtung mit ausgezeichneten Farben und gutem Glanz hergestellt werden.
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Erstes Anwendungsbeispiel: Am Beispiel der Anwendung beim Farbspritzen
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Genaues Abwiegen von 4,00 g Perlglanzpigment, Zugabe von 4,0 g n-Butylacetat und 8,0 g Polyesterbeschichtungsharz für Fahrzeuge, Rühren mittels eines Rührwerks für 10 Minuten, weitere Zugabe von 84,0 g Beschichtungsharzsystem für Fahrzeuge und Rühren für 5 Minuten. Vorkonditionieren der Viskosität des Beschichtungsstoffs auf 14 bis 15 Sekunden im Ford Nr. 4 Becher vor dem Sprühen. Steuern der Temperatur der Werkstatt auf 25 Celsius Grad und der relativen Feuchtigkeit auf 60% während des Sprühvorgangs.
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Sprühen zweimal, Auftragen des Lacks nach Ablüften für 10 Minuten und Einbrennen bei 140 Celsius Grad für 30 Minuten nach einem zweiten Ablüften.
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Zweites Anwendungsbeispiel: Am Beispiel der Anwendung bei Kunststoffspritzguss
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Genaues Abwiegen von 200 g bei 105°C getrocknetem Polypropylen (PP), Aufnehmen in einem wiederverschließbaren Plastikbeutel, Zugabe von 1 mL Glanzlack (auch als Dispersionsöl bekannt) und Schütteln, um den Glanzlack und das Polypropylen gut durchzumischen.
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Abwiegen von 4,000 g Perlglanzpulver mittels einer Analysewaage, Aufnehmen in dem wiederverschließbaren Plastikbeutel, nochmaliges Schütteln und Einreiben, um das Perlglanzpulver gleichmäßig in PP-Granulate zu verteilen.
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Zugabe des vorbereiteten Polypropylen-Werkstoffs in einen Zuführtrichter, wenn die Temperatur des Zuführzylinders einen voreingestellten Wert (in der Regel 180°C bis 200°C) erreicht, Ausquetschen des innerhalb des Zuführzylinders verbleibenden Reststoffs mittels der Spritz- und Schmelzfunktion, bis neuer Werkstoff ausgequetscht wird, wobei der ausgequetschte neue Werkstoff glänzend und frei von Fremdstoffen, schwarzen Punkten, verbrannten Stellen und Lufteinschlüssen sein und beim Spritzen die Düse nicht verstopft werden soll. Wenn zwei nacheinander hergestellte Kunststoffplättchen keine Abweichung voneinander aufweisen, gelten die anschließend hergestellten Kunststoffplättchen als stabile und qualitätsgerechte Produkte und dann kann ein automatischer Produktionsbetrieb eingeleitet werden.