DE2046009B2 - Verfahren zur herstellung von anatas-titandioxydpigment - Google Patents
Verfahren zur herstellung von anatas-titandioxydpigmentInfo
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Description
200 gpl auf eine Temperatur von mindestens 900C
vorerhitzt, und dann wird mit vorher bestimmter Geschwindigkeit
unter Rühren in klares Wasser bei im wesentlichen der gleichen Temperatur gegeben,
wobei das Verhältnis 3 bis 19 Teile Lösung zu 1 Teil Wasser beträgt. Bei dem nachfolgenden Erhitzen bis
zum Sieden bildet das ausgefällte TiO2 zu Beginn kolloidale Teilchen, die anschließend zusammenflocken,
wobei man ein TiO2-Hydrat erhält, das filtrierbar
ist und 30 bis 36% Feststoffe enthält.
Titandioxydpigmente in hoher Qualität können aus dieser besonderen Art des bekannten Hydrats hergestellt
werden, wenn man das Hydrat aus einer konzentrierten und kristallisierten Titansulfatlösung herstellt.
Dieses bekannte Hydrolysierverfahren ist jedoch
nicht zufriedenstellend, wenn man es bei nichtkonzentrierter
und nichtkristallisierter Titansulfat-Eisen(ll)-sulfat-Lösung verwenden will.
Aus der US-Patentschrift 28 86 415 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Titandioxydpigment
bekannt, wobei eine schwefelsaure Titansalzlösung mit einem Keimbildungsmittel auf Basis TiO2/Na2O zur
Umsetzung gebracht wird. Das so gewonnene Produkt kann durch Umsetzung mit einem Rutilpromotor zu
Rutil umgesetzt werden. Die Lösung gemäß dieser Patentschrift kann 140 bis 240 gpl TiO2 enthalten,
wohingegen die Lösung des erfindungsgemäßen Verfahrens 80 bis 180 gpl TiO2 enthält. Betrachtet man
jedoch die Beispiele der Patentschrift, so werden dort konzentrierte Titanlösungen mit Mengen von 260 gpl
TiO2 bzw. 200 gpl TiO2 verwendet, wohingegen die
erfindungsgemäß verwendeten Lösungen nichtkonzentrierte Lösungen sind, die in den Beispielen 123 bis 131
gpl TiO2 enthalten.
Auch das Keimbildungsmittel nach der Entgegenhaltung unterscheidet sich in seiner Zusammensetzung
von dem erfindungsgemäß verwendeten. So weist das Keimbildungsmittel der Entgegenhaltung ein Verhältnis
von TiO2 zu Na2O von 3 bis 5:1 auf, wohingegen
das Verhältnis im erfindungsgemäßen Fall bei 5,7 bis 8,1:1 liegt
Gemäß der US-Patentschrift 30 71 439 wird zwar von einer ähnlichen Ausgangslösung wie nach der
Erfindung ausgegangen; es wird dann aber eine ganz andere Ilmenit-Keimbildungslösung zugegeben.
Gemäß der US-Patentschrift 25 16 548 ist die Verwendung kleiner Alkaliphosphatmengen zur Erzielung
von reinen Anataspigmenten an sich bekannt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Titandioxydpigment, das die Kristallstruktur von Anatas
besitzt, in hoher Qualität hergestellt werden. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung
von Titandioxydpigment von hoher Qualität, das die Kristallstruktur von Anatas besitzt, durch Zugabe
eines getrennt hergestellten Keimbildungsmittels zu einer erhitzten, geklärten, nichtkristallisierten und
nichtkonzentriertenTitansu|fat-Eisen(II)-sulfat-Lösung
mit einer Titankonzentration von 80 bis 180 gpl TiOs,
einem FeSO4/TiO2-Verhältnis von 2,20 bis 2,75 und
einem H2SO4/TiO2-Verhältnis von 1,70 bis 2,30, Erhitzen
der Mischung auf Siedetemperatur und Sieden der Mischung während Vz bis 4 Stunden,
Filtern, Bleichen und Waschen des ausgefällten Hydrates, Behandlung des Hydrates mit Salzen von
Kalium und Phosphor, Calcinieren und Vermählen des Produktes unter Bildung eines Anatas-TiO2-Pigments,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Keimbildungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 2,0 %,
berechnet als TiO2 und bezogen auf das Gewicht an auszufällendem TiO2 und in Form einer Aufschlämmung
mit einem Feststoffgehalt von 12. bis 16 %, wobei die Feststoffe 85 bis 89% TiO3 und 11 bis 15%
NaO2 enthalten und die Molverhäitnisse von TiO2 zu
Na2O 5/7 bis 8,1:1,0 betragen, einer Titansulfat-Eisen(II)-sulfat-Lösung,
die eine Temperatur voa bis 7O0C hat, zugibt, das ausgefällte Hydrat erneut
aufschlämmt und die Aufschlämmung mit Salzen von
ίο Kalium und Phosphor in Mengen entsprechend 0,3
bis 0,5 % K2O und 0,4 bis 0,8 % P2O5, bezogen auf
das TiO2-Gewicht, wobei die Molverhältnisse von
K2O zu P2O5 0,9 bis 1,3:1,0 betragen, behandelt.
Das Verfahren umfaßt die folgenden Stufen:
Das Verfahren umfaßt die folgenden Stufen:
1. In ein leeres Ausfällungsgefäß bzw. einen Tank gibt man eine bestimmte Menge der obigen geklärten,
nichtkonzentrierten und nichtkristallisierten Titansulfat-Eisen(lI)-sulfat-Lösung. Die
Temperatur der Lösung sollte 40 bis 70cC be-
tragen;
2. zu der obigen Lösung fügt man ein getrennt hergestelltes Keimbildungsmittel zu. Die Menge an
diesem Keimbildungsmittel, die man verwendet, beträgt 0,5 bis 2,0%, berechnet als TiO2 und be-
zogen auf das Gewicht des TiO2, das ausgefällt
werden soll. Der Gehalt an Feststoffen des Keimbildungsmittels beträgt 12 bis 16%, und die Feststoffe
enthalten 85 bis 89% TiO2 und 11 bis 15% Na2O, wobei die Molverhältnisse von TiO2
zu Na2O 5,7 bis 8,1:1,0 betragen;
3. die Zugabe von 1 und 2 wird in dem Ausfällungsgefäß unter Rühren durchgeführt;
4. und nach der Zugabe wird die Mischung innerhalb von 20 bis 70 Minuten auf Siedetemperatur
erhitzt;
5. die Mischung wird während Va bis 4 Stunden
unter schwachem Sieden erhitzt;
6. man filtriert und wäscht das ausgefällte Titanoxydhydrat gut;
7. das gewaschene Hydrat wird gebleicht, um den Eisen(JII)- in den Eisen(II)-Zustand zu überführen,
und nach Filtrieren und Waschen
8. wird Wasser zugefügt, um eine Titanoxydhydrataufschlämmung zu bilden;
8. wird Wasser zugefügt, um eine Titanoxydhydrataufschlämmung zu bilden;
9. die Aufschlämmung wird mit Salzen von Kalium und Phosphqr in Mengen behandelt, die äquivalent
sind zu 0,3 bis 0,5% K2O und 0,4 bis
0,8 % P2O5, bezogen auf das Gewicht des TiO2,
wobei die Molverhältnisse von K2O zu P2O5
0,9 bis 1,3:1,0 betragen;
10. die entwässerte Aufschlämmung wird bei einer Temperatur zwischen 850 und 10000C calciniert, wobei TiO2-Anatas mit einer Spektralcharakteristik von mindestens 2,5 gebildet wird;
10. die entwässerte Aufschlämmung wird bei einer Temperatur zwischen 850 und 10000C calciniert, wobei TiO2-Anatas mit einer Spektralcharakteristik von mindestens 2,5 gebildet wird;
11. die Masse, die aus dem Calcinierofen entnommen wird, wird gemahlen, um das Anataspigment zu
bilden.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird das Hydrolyseverfahren verwendet, wie es oben beschrieben ist, und ein Keimbildungsmittel
verwendet, das folgendermaßen hergestellt wird:
a) Gewaschenes Titanoxydhydrat, das frisch hergestellt wurde, wird mit Wasser vermischt unter
Bildung einer Aufschlämmung, die einen Feststoffgehalt von 20 bis 26 % und eine Temperatur
von 25 bis 7O0C aufweist;
b) eine 50 %-NaOH-Lösung von 25 bis 500C wird Die Helligkeit und der Ton wurden gemäß dem
mit der obigen Aufschlämmung umgesetzt in folgenden Verfahren bestimmt:
c) unter Rühren wird die Mischung 1 bis 2 Stunden 5 Bei diesem Versuch werden die Helligkeit und der
bei einer Temperatur zwischen SO und 920C Ton des Titandioxydpigments in einem feuchten Film
gehalten; eines Alkydträgers mit Instrumenten bestimmt. Das
d) nach 1 Stunde wird die Aufschlämmung durch Pigment wurde in einem Soja-Alkyd-Bindemittel
Zugabe von Wasser auf einen Gehalt von 10 bis dispergiert, und die grünen, roten und blauen Re-15%
Feststoffe gebracht; io flexions werte des feuchten Films wurden gemessen.
e) die Aufschlämmung wird dann nitriert und gut Der grüne Reflexionswert wurde als Maß für die
mit Wasser gewaschen; Helligkeit des Pigments und die blauen minus roten
f) der gewaschene Filterkuchen wird erneut in Reflexionswerte wurden als Maß für den Farbton
Wasser aufgeschlämmt unter Bildung einer verwendet. Die Bestimmungen wurden mit einem
wäßrigen Aufschlämmung mit einem Feststoff- 15 Colormaster Differential Colorimeter, das von der
gehalt von 12 bis 16%. Manufacturers Engineering and Equipment Corpo-
_ . . , 4 .... , ration, Hatboro, Pa., hergestellt wird, durchgeführt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform
wird ein Keimbildungsmittel verwendet, das folgender- „ _ . , „.
maßen hergestellt wurde: 20 Reflexion des Pigments
a) Gewaschenes Titanoxydhydrat, das frisch herge- Das Pigment wurde mit einem Soja-Alkydharz unter
stellt wurde, wird mit Wasser vermischt unter Bildung einer Paste vermischt, und die Paste wurde auf
Bildung einer Aufschlämmung, die einen Fest- die Oberfläche einer weißen Keramikplatte mit hohem
stoff gehalt von 20 bis 26% und eine Temperatur Reflexionsvermögen aufgebracht, wobei die Dicke des
von 85 bis 95°C besitzt; 25 pastenförmigen Films ausreichte, um die Farbe des
b) eine 50 %-NaOH-Lösung von 95 bis 1000C wird Hintergrunds zu eliminieren. Die grünen, roten und
mit der obigen Aufschlämmung innerhalb 15 bis blauen Reflexionsstärken bzw. Reflexionswerte des
20 Minuten umgesetzt in Mengen, die ausreichen, Films wurden auf dem Colormaster abgelesen, und die
um ein NaOH/TiO2-Verhältnis von 1,5 bis 1,7 zu Reflexionsstärken wurden als Prozent Reflexion geergeben,
wobei eine Temperatur von 115 bis 120° C 30 messen.
erhalten wird; Die Spektralcharakteristik des Pigments wurde
c) unter Rühren wird die Mischung 2 Stunden folgendermaßen bestimmt:
zwischen 80 und 95°C gehalten; „ , . , , . .. , „.
zwischen 80 und 95°C gehalten; „ , . , , . .. , „.
d) danach wird die Aufschlämmung durch Zugabe Spektralcharakteristik des Pigments
von Wasser auf einen Gehalt von 10 bis 15% 35 m emem Farbstoffb.ndem.ttel
Feststoffe gebracht; Das Pigment wurde mit einem Soja-Alkyd-Binde·■
von Wasser auf einen Gehalt von 10 bis 15% 35 m emem Farbstoffb.ndem.ttel
Feststoffe gebracht; Das Pigment wurde mit einem Soja-Alkyd-Binde·■
e) die Aufschlämmung wird dann filtriert und gut mittel, das Ruß enthielt, vermischt, und die Mischung
mit Wasser gewaschen; wurde zu einer Paste geformt. Das Verhältnis von Pig-
f) der gewaschene Filterkuchen wird erneut in ment zu Ruß, das in der Paste vorlag, war 5: 0,15.
Wasser aufgeschlämmt unter Bildung einer wäßri- 40 Die Paste wurde dann auf eine gelackte Folie vergen
Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt strichen, und der feuchte Film wurde unmittelbar in
von 12 bis 16 %. einem Colormaster-Colorimeter, wie oben beschrieben,
untersucht. Die blauen und roten Reflexionswerte
Alle Prozentgehalte und Verhältnisse sind auf das wurden erhalten. Die Spektralcharakteristik des
Gewicht bezogen, ausgenommen dort, wo sie als Mol- 45 Pigments wurde gemessen, indem man das Ergebnis,
anteile angegeben sind. das man durch Substraktion der roten von den blauen
Verwendet man das vorliegende Hydrolyseverfahren Reflexionswerten erhielt, mit dem Ergebnis der
zur Hydrolyse einer nichtkristallisierten, nichtkonzen- Spektralcharakteristik eines Standardpigments, wie
trierten Lösung, so besitztdas gebildete Titanoxydhydrat zuvor beschrieben, verglich.
die notwendige Kristallin und Flockengröße, so daß das 50 Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung,
Anatas-TiOj-Pigment, das bei der Behandlung und ohne sie jedoch zu beschränken. Die im Rahmen
Calcinierung gebildet wird, überlegene Pigmenteigen- dieser Beispiele erhaltenen bzw. eingesetzten Keime
schäften aufweist. enthalten stets 85 bis 89 % TiO2 und 11 bis 15 % Na2O
Bei diesem Verfahren wird das getrennt hergestellte entsprechend einem Molverhältnis von TiO2 zu Na2O
Impf- oder Keimbildungsmittel zuvor hergestellt. Es 55 von 5,7 bis 8,1:1.
kann für zukünftige Verwendung gelagert werden, . .
und da von ihm pro Ansatz nur kleine Mengen ver- Beispiel 1
wendet werden, kann ein einheitlicheres Hydrolyse- Natriumtitanatkristallisationskeime wurden folgen-
produkt hergestellt werden. dermaßen hergestellt:
Die Pigmenteigenschaften wurden folgendermaßen 60
bestimmt: a) Zuvor hergestelltes Titanoxydhydrat, das gut
Das Aufhellungsvermögen wurde gemäß dem gut gewaschen und gebleicht worden war, wurde als
bekannten Verfahren von Reynolds zur Bestim- Titanquelle verwendet. Man fügte zu dem Titan-
mung des Aufhellungsvermögens bestimmt, wie es in hydrat Wasser zu, um eine Aufschlämmung mit
»Physical and Chemical Examination of Paints, 65 einem Feststoffgehalt von 23 % herzustellen. Diese
Varnishes, Lacquers, and Colours« von H. V. Aufschlämmung wurde bei Zimmertemperatur
Gardner, 9. Ausgabe, Mai 1939, S. 37, beschrieben aufbewahrt, bis man sie verwendete, um das Na-
triumtitanatmaterial herzustellen;
b) ausreichend 50%ige NaOH-Lösung, ebenfalls bei Zimmertemperatur, wurde dann unter Rühren zu
der Hydrataufschlämmung mit einer einheitlichen Geschwindigkeit während etwa 15 Minuten zugefügt,
um ein NaOH/TiO2-Verhältnis von 1,60 zu
ergeben. Die Peak-Temperatur, d. h. die höchste Temperatur während der Zugabe, betrug 58° C;
c) die entstehende Mischung wurde dann auf 890C
erhitzt und bei dieser Temperatur 1 Stunde gereift;
d) die Natriumtitanataufschlämmung wurde mit
einem Wasservolumen verdünnt, das etwa 1^ des
Volumens der Aufschlämmung betrug;
e) das Natriumtitanat wurde dann filtriert und mit warmem Wasser gewaschen, bis das Filtrat frei
von Sulfationen war, wenn es mit BaCl2-Lösung
geprüft wurde. Der gewaschene Kuchen wurde dann zu Wasser zugegeben, um eine Natriumtitanataufschlämmung
mit einem Feststoffgehalt von etwa 15% zu ergeben.
Eine geklärte, nichtkristallisierte, nichtkonzentrierte Lösung von Titansulfat-Eisen(II)-sulfat winde bei
diesem Hydrolyseverfahren verwendet. Die Lösung hatte die folgende Analyse:
TiO1 (%) 8,51
H2SO4 (%) (zu Methylorange) 15,9
H2SO4/TiO2 1,87
FeSO4/TiO2 2,44
Die Ausfällung wurde folgendermaßen durchgeführt:
1. Natriumtitanatauf schlämmung wurde bei Zimmertemperatur in 10 Sekunden zu 2000 ml Sulfatlösung
bei 55°C unter Rühren gegeben;
2. dann wurden weitere 2000 ml Sulfatlösung zugefügt;
3. die Menge an verwendeter Natriumtitanatlösung betrug 0,75 %, bezogen auf TiO2 auf der Grundlage
des TiO2-Gehaltes in der gesamten Sulfatlösung
(4000 ml) und der Natriumtitanataufschlämmung;
4. die Mischung wurde dann während 15 Minuten zum Sieden erhitzt und 1 Stunde unter Sieden
erhitzt;
5. 500 ml H2O wurden zu dem Ausfüllungsansatz
zugefügt, und dann rührte man weitere 5 Minuten ohne Erhitzen;
6. der Ansatz wurde mit Wasser auf etwa 101 verdünnt
und über Nacht absitzen gelassen;
7. die Flüssigkeit wurde entfernt, und das Hydrat wurde gut gewaschen und gebleicht, um Eisen
und andere färbende Verunreinigungen zu entfernen.
In diesem besonderen Beispiel wurde das Eisen in dem Hydrat auf 0,003 % Fe2O3 vermindert, was unterhalb
der oberen Grenze von 0,005% Fe2O3 liegt.
Das gewaschene und gebleichte Hydrat wurde dann mit Wasser aufgeschlämmt, um eine Aufschlämmung
mit einem Feststoff gehalt von 30% zu ergeben. Die Aufschlämmung wurde dann mit 0,34% K2O (zugefügt
als KOH-Lösung) und 0,40% P2O5 (zugegeben
als H2PO4) behandelt, wobei die Prozentgehalte bezogen
sind auf die Mengen, die in dem Hydrat enthalten sind, und bezogen auf das Gewicht an TiO2 in
der Aufschlämmung. Nach Rühren der behandelten Aufschlämmung während 1 Stunde wurde die Aufschlämmung
filtriert und das behandelte Hydrat in den Calcinierofen überführt.
Das Hydrat wurde 100 Minuten bei 94O0C calciniert.
Danach wurde das calcinierte TiO2 gut vermahlen.
Das gemahlene Pigment hatte die folgenden Eigenschaften:
% Reflexionsstärke 95,9
Ton -3,6
Reynolds-Aufhellungsvermögen 1275
Spektralcharakteristik 3,1
Beispiele 2 bis 3
In den Beispielen 2 und 3 wurde das gleiche Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, verwendet,
mit der Ausnahme, daß die Menge an Natriumtitanataufschlämmung, die zu der Sulfatlösung zugegeben
wurde 0,5% bzw. 1,0% betrug.
ao Beispiele4bis5
In den Beispielen 4 und 5 wurde das im Beispiel 1
beschriebene Verfahren verwendet mit Ausnahme der Herstellung der Natriumtitanatkristallisationskeime.
Die Natriumtitariatkristallisationskeime für diese Bei-
»5 spiele wurden folgendermaßen hergestellt:
1. Zuvor hergestelltes Titanoxydhydrat, das gut gewaschen und gebleicht worden war, wurde als
Titanquelle verwendet. Zu dem Titanoxydhydrat wurde Wasser zugefügt, um eine Aufschlämmung
herzustellen mit einem Feststoff gehalt von 23 %. Die Hydrataufschlämmung wurde auf 850C erhitzt
und gerührt.
2. Das heiße Hydrat wurde zu ausreichend 50%iger NaOH-Lösung bei 100° C zugefügt, um ein
NaOH/TiO2-Verhältnis = 1,60 zu ergeben. Die
Zeit, während der die Aufschlämmung zugegeben wurde, betrug 18 bis 19 Minuten.
3. Die gewünschte Temperatur während der Umsetzung von Hydrat und NaOH wurde durch
äußere Wärmezufuhr eingestellt.InBeispiel4betrug diese Temperaturl20° C, während sie im Beispiel 5
113° C betrug.
4. Nach der Hydratzugabe ließ man die Natriumtitanatauf schlämmung auf 900C abkühlen und
hielt sie bei dieser Temperatur während einer Gesamtreifungszeit von 2 Stunden.
5. Nach der Reifung war das Herstellen des Natriumtitanatkristallisationskems
identisch mit dem
von Beispiel 1.
50
50
In Beispiel 6 wurde das gleiche Verfahren, wie es im
Beispiel 1 beschrieben wurde, zur Herstellung der Natriumtitanatkristallisationskeime
verwendet, mit der Ausnahme, daß die Aufschlämmung aus zuvor hergestelltem Titanoxydhydrat und Wasser mit einem Dampfstrom
vor der Zugabe der Natriumhydroxydlösung bei 60° C ebenfalls auf 60° C erhitzt wurde. Im Beispiel 1
befanden sich sowohl die Titanoxidhydrataufschlämmung als auch die Natriumhydroxydlösung bei
Zimmertemperatur. Das NaOH/TiO2-Verhältnis betrug
1,57 an Stelle von 1,60.
Das Hydrolyseverfahren unterschied sich etwas, unc zwar folgendermaßen:
Das Hydrolyseverfahren unterschied sich etwas, unc zwar folgendermaßen:
1. 56,6 m3 dieser Lösung wurden in einen Aus fällungstank im Verlauf von 31 Minuten gegeben
509584/3S
9 Mg
2. Gleichzeitig mit der Zugabe der Titanlösung wurden 8211 Natriumtitanataufschlämmung ebenfalls
während 31 Minuten in den Ausfällungstank gegeben, wobei die Temperatur während und nach
der Zugabe im Bereich von 50 bis 65°C gehalten wurde.
3. Die Menge an verwendeten Natriumtitanat betrug 1,7%, berechnet als TiO2 und bezogen auf das
Gewicht an TiO2 in dem Hydrat.
4. Während der Zugabe fügte man Dampf zu der Mischung zu, so daß die Mischung innerhalb von
60 Minuten nach Beendigung der Zugabe siedete.
5. Die Mischung wurde dann 2 Stunden bei Siedetemperatur gehalten, wonach sich der Niederschlag
absetzen konnte, die Flüssigkeit wurde entfernt, und das Hydrat wurde gut gewaschen
und gebleicht, um Eisen und andere färbende Verunreinigungen zu entfernen.
6. Das gewaschene und gebleichte Hydrat wurde dann wie in Beispiel 1 weiterverarbeitet, mit dei
Ausnahme, daß das gewaschene und gebleicht« Hydrat mit 0,45% K2O und 0,65% P2O5 an Stell«
von 0,34% K2O und 0,40% P2O5 behandeil
wurde.
Beispiele 7 bis 8
Bei diesen Beispielen wurde das Verfahren von Beispiel 6 wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Vorcalcinierungsbehandlungen
unter die unteren Grenzen, die durch die vorliegende Erfindung umfaßt werden!
reduziert wurden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben, und sie zeigen eindeutig, daß das Aufhellungsvermögen
und die Spektralcharakteristik sehi vermindert sind.
Beispiele | 8,51 | 2 | 8,46 | 3 | 8,46 | 4 | 8,27 | 5 | 8,36 | 6 7 | 8 | 8,01 | 8,01 | |
1 | 131 | 129 | 129 | 127 | 128 | 123 | 123 | |||||||
Lösung | 15,9 | 15,5 | 15,5 | 14,7 | 15,08 | 8,01 | 15,6 | 15,6 | ||||||
TiO2, % | 1,87 | 1,83 | 1,83 | 1,78 | 1,80 | 123 | 1,95 | 1,95 | ||||||
TiO2, gpl | 2,44 | 2,43 | 2,43 | 2,49 | 2,41 | 15,06 | 2,46 | 2,46 | ||||||
H2SO4 | 1,95 | |||||||||||||
H2SOZTiO8 | 58 | 58 | 58 | 120 | 113 | 2,46 | 92 | 92 | ||||||
FeSO4/TiO, | ||||||||||||||
Kristallisationskerne | 89 | 89 | 89 | 90 | 90 | 92 | 90 | 90 | ||||||
Peaktemperatur während | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 1 | 1 | |||||||
der Umsetzung, °C | 1,60 | 1,60 | 1,60 | 1,60 | 1,60 | 90 | 1,57 | 1,57 | ||||||
Reifungstemperatur, °C | 1 | |||||||||||||
Reifungszeit, Stunden | 1,57 | |||||||||||||
NaOH/TiO2 |
Hydrolyse
Zugefügte Kristallisationskeime, %
Siedezeit, Stunden
Siedezeit, Stunden
Behandlung
K2O, %
P2O5, %
K2O, %
P2O5, %
Calcinierung
Temperatur, °C
Zeit, Minuten
Temperatur, °C
Zeit, Minuten
Pigmenteigenschaften
Reflexionswert, %
Reynolds-Aufhellungs-
vermögen
Spektralcharakteristik
0,75 0,5
1 1
0,34
0,40
0,40
940
100
100
95,9
-3,6
1250
-3,6
1250
3,1
0,34
0,40
0,40
940
100
100
95,9
-3,7
1200
-3,7
1200
3,4
1,0 1
0,34 0,40
940 100
96,0 -3,7 1250
3,2
0,75 0,75
1 1
0,34
0,40
0,40
940
100
100
95,8
-4,0
1250
-4,0
1250
3,3
0,34
0,40
0,40
940
100
100
96,0
-4,0
1250
-4,0
1250
3,2
1,7
2
2
0,45
0,65
0,65
940
100
100
95,7
-4,0
1275
-4,0
1275
2,8
1,7 1,7
2 2
2 2
0,18 0,20 0,30 0,25
940
100
100
940
100
100
94,0 95,0
-4,7 -4,2
<1000 1000
1,2 2,5
9 jftft
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung von Titandioxydpigment von hoher Qualität, das die Kristall- 5
struktur von Anatas besitzt, durch Zugabe eines
getrennt hergestellten Keimbildungsmittels zu einer
erhitzten, geklärten, nichtkristallisierten und nicht- .
konzentrierten TitansuHat-Eisen(II)-sulfat-Lösung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
mit einer Titankonzentration von 80 bis 180 gpl « von Titandioxydpigment m hoher Qualität, bei dem
TiO,, einem FeSO^iOrVerhältnis von 2,20 bis das Titandioxyd in Anatasknstallform vorliegt. Das
2,75 und einem H^SO/TiOi-Verhältnis von 1,70 Verfahren besteht darm, daß man auf besondere Weise
bis 2,30, Erhitzen der Mischung auf Siedetempera- Titanwerte aus einer Titansulfat-Eisen(II)-sulfat-Lötur
und Sieden der Mischung während Va sung, in der die Konzentration an Titan 80 bis 180 gpl
bis 4 Stunden, Filtern, Bleichen und Waschen 15 TiO2 beträgt und das FeSOi/TiCVVerhaltnis 2,20 bis
des ausgefällten Hydrates, Behandlung des Hy- 2,75 beträgt, hydrolysiert und das so gebildete Hydrat
drates mit Salzen von Kalium und Phosphor, behandelt und calciniert, um Anatas-TiO2-Pigment
Calcinieren und Vermählen des Produktes unter hoher Qualität herzustellen. Verwendet man das erfin-Bildung
eines Anatas-TiO2-Pigments, dadurch dungsgemäße Hydrolyseverfahren, so kann man ein
gekennzeichnet, daß man das Keim- »0 Anatas-Titandioxydpigment im hoher Qualität aus
bildungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 2,0%, einer Lösung hersteilen, bei dem es nicht erforderlich
berechnet als TiO2 und bezogen auf das Gewicht an ist, die übliche Kristallisationsstufe zu verwenden,
auszufällendem TiO2 und in Form einer Auf- um den Eisengehalt im wesentlichen zu entfernen, und
Mihlämmung mit einem Feststoffgehalt von 12 bis die Konzentrationsstufe, um den Titangehalt in der
16%, wobei die Feststoffe 85 bis 89% TiO2 und »5 Flüssigkeit auf mindestens 200 gpl TiO2 zu erhöhen.
11 bis 15% Na2O enthalten und die Molverhält- Titandioxydpigmente werden im allgemeinen technisse
von TiO2 und Na2O 5,7 bis 8,1:1,0 betragen, nisch nach bekannten Verfahren hergestellt, wobei
einer Titansulfat-Eisen(II)-sulfat-Lösung, die eine man häufig das sogenannte »Sulfat-Verfahren« anTemperatur
von 40 bis 70° C hat, zugibt, das ausge- wendet, bei dem titanhaltiges Material, wie titanfällte
Hydrat erneut aufschlämmt und die Auf- 30 haltiges Eisenerz oder Erzkonzentrat oder eine Titanschlämmung
mit Salzen von Kalium und Phos- schlacke, bei erhöhten Temperaturen mit konzenphor
in Mengen entsprechend 0,3 bis 0,5% K11O trierter Schwefelsäure erhitzt wird, damit ein poröser
und 0,4 bis 0,8% P2O5, bezogen auf das TiO2-Ge- Kuchen gebildet wird, der manchmal auch als »Aufwicht,
wobei die Molverhältnisse von K2O zu P2O8 schlußkuchen« bezeichnet wird. Man läßt den Auf-0,9
bis 1,3:1,0 betragen, behandelt. 35 schlußkuchen trocknen, um beim Lösen eine maximale
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge- Gewinnung der Titanwerte zu erreichen. Nach dem
kennzeichnet, daß das Keimbildungsmittel, das ver- Reifen wird der Kuchen in Wasser oder schwacher
wendet wird, hergestellt wird, indem man eine Säure unter Rühren gelöst, wobei eine Lösung von
Titanoxydhydrataufschlämmung mit ein?m Fest- Titansulfat und Eisensulfaten gebildet wird. Die
stoffgehalt von 20 bis 26% und einer Temperatur 40 Eisen(III)-sulfatwerte werden in der Lösung durch
von 25 bis 700C bildet, diese Aufschlämmung mit Zugabe eines Reduktionsmittels zu der Lösung, wie
einer Lösung von NaOH bei 25 bis 500C umsetzt, Abfalleisen bzw. Eisenschrott, mit oder ohne Antimonwobei
die Menge an NaOH ausreicht, um ein oxyd in Eisen(II)-sulfat überführt. Die Lösung wird
NaOH/TiOs-Verhältmis von 1,5 bis 1,7 zu ergeben, dann durch Absitzenlassen und Filtration geklärt,
die Mischung unter Rühren 1 bis 2 Stunden bei 45 um das gesamte feste Material, das in der Lösung voreiner
Temperatur zwischen 80 und 92° C hält, handen ist, zu entfernen mit minimalem Verlust an
Wasser zufügt, um den Gehalt an Feststoffen auf TiO2.
10 bis 15% zu vermindern, filtriert, wäscht und Nach der Klärung der Lösung wird diese dann im
erneut unter Bildung einer wäßrigen Aufschläm- allgemeinen einer Kristallisationsstufe unterworfen,
mung mit einem Feststoffgehalt von 12 bis 16% 50 um die meisten Eisen(II)-sulfatwerte als Copperas,
auf schlämmt. d. h. FeSO4 · 7H2O, zu entfernen.
3. Verfahren gemäß Anspruch l.dadurchgekern- Nach der Kristallisation wird die Titansulfatlösung
zeichnet, daß das Keimbildungsmittel, das ver- einer Konzentration unterworfen, um Wasser aus der
wendet wird, gebildet wird, indem man eine Titan- Lösung zu entfernen. Dies erreicht man, indem man in
oxydhydrataufschlämmung mit einem Fes-stoff- 55 Konzentriergefäßen, die unter Vakuum und bei ergehalt
von 20 bis 26 % bildet, diese Aufschlämmung höhten Temperaturen arbeiten, verdampft. Man
auf eine Temperatur von 85 bis 950C erhitzt, die konzentriert so lange, bis das sjpezifische Gewicht der
erhitzte Aufschlämmung zu einer Lösung von Lösung mindestens 1,5 mit einem TiOa-Gehalt von
NaOH, die auf 95 bis 1000C erhitzt worden war, mindestens 200 gpl, und vorzugsweise von 250 bis
zufügt, wobei die Menge an NaOH ausreicht, um 60 300 gpl, beträgt.
ein NaOH/TiO2-Verhältnis von 1,5 bis 1,7 zu er- Die konzentrierte TitansuU'aÜösung wird dann
geben, und wobei die erhitzte Aufschlämmung zu durch Hydrolyse von dem löslichen Zustand in das
dem NaOH während eines Zeitraums von 15 bis unlösliche TiO2-Hydrat überführt, und im allgemeinen
20 Minuten zugefügt wird, wobei man eine Tem- wird dieser Wechsel dadurch erreicht, daß man die
peratur von 115 bis 1200C erhält, und dann eine 65 konzentrierte Titansulfat-Eisen(II)-sulfat-Lösung mit
Temperatur zwischen 80 und 95° C 2 Stunden auf- Wasser bei erhöhten Temperaturen verdünnt. So
rechterhält, um die Mischung zu reifen, Wasser wird eine zuvor bestimmte Menge Titansulfat-Eisen(II)-
zufügt, um den Feststoffgehalt auf 10 bis 15 % zu sulfat-Lösung mit einem TiO2-Gehalt von mindestens
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