DE2046009C3

DE2046009C3 - Verfahren zur Herstellung von Anatas-Titandioxydpigment

Info

Publication number: DE2046009C3
Application number: DE2046009A
Authority: DE
Inventors: John Joseph Affton Libera; Eckard Johann Lemay Puetz
Original assignee: Kronos Titan GmbH
Current assignee: Kronos Titan GmbH
Priority date: 1969-09-22
Filing date: 1970-09-17
Publication date: 1978-05-11
Also published as: JPS4910437B1; US3615204A; DE2046009B2; DE2046009A1; BE756136A; FI57123C; FI57123B; NL7013928A; FR2062372A5

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(II)-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 TiO, 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 erfindungsgeniäßen 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-Keinibildungslösung 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 TiO₂, 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 ^l/₂ 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% TiO. und 11 bis 15% NaO₂ enthalten und die Mol Verhältnisse von TiO₂ zu Na₂O 5,7 bis 8,1: 1,0 betragen, einer Titansulfat-Eisen(II)-sulfat-Lösung, die eine Temperatur von bis 70⁰C 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 MoWerhältnisse von K₂O zu P₂O₅ 0,9 bis 1,3 : 1,0 betragen, behandelt.
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 Titansulfal-Eisen(II)-sulfat-Lösung. Die Temperatur der Lösung sollte 40 bis 70⁰C betragen ;

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 TiO, und bezogen auf das Gewicht des TiO₂, das ausgefällt werden soll. Der Gehalt an Feststoffen des Keimbildungsm-ttels 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 '/2 ^D'^s 4 Stunden unter schwachem Sieden erhitzt;

6. man filtriert und wäscht das ausgefällte Titanoxydhydrat gut;

7. das gewaschene Hydrat wird gebleicht, um den Eisen(III)- in den Eisen(II)-Zustand 7u überführen, und nach Filtrieren und Waschen

8. wird Wasser zugefügt, um eine Titanoxydhydrataufschlämmung zu bilden;

9. die Aufschlämmung wird mit Salzen von Kalium und Phosphor 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;

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 70⁰C aufweist;

b) eine 50 %-NaOH-Lösung von 25 bis 50⁰C wird mit der obigen Aufschlämmung umgesetzt in Mengen, die ausreichen, um ein NaOH/TiO₂-Verhältnis von 1,5 bis 1,7 zu ergeben·

c) unter Rühren wird die Mischung 1 bis 2 Stunden bei einer Temperatur zwischen 80 und 92° C gehalten;

d) nach 1 Stunde wird die Aufschlämmung durch Zugabe von Wasser auf einen Gehalt von 10 bis 15% Feststoffe gebracht;

e) die Aufschlämmung wird dann filtriert und gut mit Wasser gewaschen;

f) der gewaschene Filterkuchen wird erneut in Wasser aufgeschlämmt unter Bildung einer wäßrigen Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 12 bis 16%.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein Keimbildungsmittel verwendet, das folgendermaßen hergestellt wurde:

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 85 bis 95°C besitzt;

b) eine 50%-NaOH-Lösung von 95 bis 100⁰C wird mit der obigen Aufschlämmung innerhalb 15 bis 20 Minuten umgesetzt in Mengen, die ausreichen, um ein NaOH/TiO₂-Verhältnis von 1,5 bis 1,7 zu ergeben, wobei eine Temperatur von 115 bis 120⁰C erhallen wird;

c) unter Rühren wird die Mischung 2 Stunden zwischen 80 und 95°C gehalten;

d) danach wird die Aufschlämmung durch Zugabe von Wasser auf einen Gehalt von 10 bis 15% Feststoffe gebracht;

c) die Aufschlämmung wird dann filtriert und gut mil Wasser gewaschen;

f) der gewaschene Filterkuchen wird erneut in Wasser auf geschlämmt unter Bildung einer wäßrigen Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 12 bis 16%.

Alle Prozentgehalte und Verhältnisse sind auf das Gewicht bezogen, ausgenommen dort, wo sie als Molanteile angegeben sind.

Verwendet man das vorliegende Hydrolyseverfahren zur Hydrolyse einer nichtkristallisierten, nichtkonzentrierten Lösung, so besitztdasgebildeteTitanoxydhydrat die notwendige Kristallit- und Flockengröße, so daß das Anatas-TiOj-Pigment, das bei der Behandlung und Calcinierung gebildet wird, überlegene Pigmenleigenschaflen aufweist.

Bei diesem Verfahren wird das getrennt hergestellte Impf- oder Keimbildungsmittel zuvor hergestellt. Es kann für zukünftige Verwendung gelagert werden, und da von ihm pro Ansatz nur kleine Mengen verwendet werden, kann ein einheitlicheres Hydrolyseprodukt hergestellt werden.

Die Pigmenteigenschaften wurden folgendermaßen bestimmt:

Das Aufhellungsvermögen wurde gemäß dem gut bekannten Verfahren von Reynolds zur Bestimmung des Aufhellungsvermögens bestimmt, wie e3 in »Physical and Chemical Examination of Paints, Varnishes, Lacquers, and Colours« von H. V. (j a r d η c r, 9. Ausgabe, Mai 1939, S. 37, beschrieben ist.

Die Helligkeit und der Ton wurden gemäß dem folgenden Verfahren bestimmt:

Helligkeit und Ton eines Pigments

S Bei diesem Versuch werden die Helligkeit und dsr Ten des Titandioxydpigments in einem feuchten Film eines Alkydlrägers mit Instrumenten bestimmt. Das Pigment wurde in einem Soja-Α Ikyd-Bindemittel dispergiert, und die grünen, roten und blauen Refiexionswerte des feuchten Films wurden gemessen. Der grüne Reflexionswert wurde als Maß für die Helligkeit des Pigments und die blauen minus roten Reflexionswerte wurden als Maß für den Farbton verwendet. Die Bestimmungen wurden mit einem Colormaster Differential Colorimeter, das von der Manufacturers Engineering and Equipment Corporation, Hatboro, Pa., hergestellt wird, durchgeführt

Reflexion des Pigments
20

Das Pigment wurde mit einem Soja-Alkydharz unter Bildung einer Paste vermischt, und die Paste wurde auf die Oberfläche einer weißen Keramikplatte mit hohem Reflexionsvermögen aufgebracht, wobei die Dicke des pastenförmigen Films ausreichte, um die Farbe des Hintergrunds zu eliminieren. Die grünen, roten und blauen Reflexionsstärken bzw. Reflexionswerte des Films wurden auf dem Colormasler abgelesen, und die Reflexionsstärken wurden als Prozent Reflexion gemessen.

Die Spektralcharakteristik des Pigments wurde folgendermaßen bestimmt:

Spektralcharakteristik des Pigments
in einem Farbstoffbindemittel

Das Pigment wurde mit einem Soja-Alkyd-Bindemittcl, das Ruß enthielt, vermischt, und die Mischung wurde zu einer Paste geformt. Das Verhältnis von Pigment zu Ruß, das in der Paste vorlag, war 5:0,15.

Die Paste wurde dann auf eine gelackte Folie verstrichen, und der feuchte Film wurde unmittelbar in einem Colormaster-Colorimeter, wie oben beschrieben, untersucht. Die blauen und roten Reflexionswerte wurden erhalten. Die Spektralcharakteristik des Pigments wurde gemessen, indem man das Ergebnis, das man durch Substraktion der roten von den blauen Reflexionswerten erhielt, mit dem Ergebnis der Spektralcharakteristik eines Standardpigments, wie zuvor beschrieben, verglich.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken. Die im Rahmen dieser Beispiele erhaltenen bzw. eingesetzten Keime enthalten stets 85 bis 89% TiO₂ und 11 bis 15% Na₁O entsprechend einem Molverhältnis von TiO₂ zu Na₁O von 5,7 bis 8,1 : 1.

Beispiel 1

Natriumtitanatkristallisationskeime wurden folgendermaßen hergestellt:
60

a) Zuvor hergestelltes Titanoxydhydrat, das gut gewaschen und gebleicht worden war, wurde als Titanquelle verwendet. Man fügte zu dem Titanhydrat Wasser zu. um eine Aufschlämmung mit einem Fcststoffgehall von 23 % herzustellen. Diese Aufschlämmung wurde bei Zimmertemperatur aufbewahrt, bis man sie verwendete, um das Natriumtitanatmattrial 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 89° C erhitzt und bei dieser Temperatur 1 Stunde gereift;

d) die Natriumtitanataufschlämmung wurde mit einem Wasservolumen verdünnt, das etwa V3 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)-suIfat wurde 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. Natriumtitanataufschlämmung 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 TiGyGehaltes 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 10 1 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 H₃PO₄) 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 940°C 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 !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 Natriumtitanatkristallisationskeime für diese Beispiele 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 Feststoffgehalt 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, urn ein

NaOH/TiOss-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. In Beispiel4 betrug diese Temperaturl20°C, während sie im Beispiel 5 113° C betrug.

4. Nach der Hydratzugabe ließ man die Natriumtitanataufschlämmung auf 90° C abkühlen und

hielt sie bei dieser Temperatur während einer Gesamtreifungszeit von 2 Stunden.

5. Nach der Reifung war das Herstellen des Natriumtitanatkristallisationskerns identisch mit dem von Beispiel 1.

Beispiel 6

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, und zwar folgendermaßen:

1. 56,6 m³ dieser Lösung wurden in einen Ausfällungstank im Verlauf von 31 Minuten gegeben.

2. Gleichzeitig mit der Zugabe der Titanlösung wurden 821 1 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 wjrde.

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.

10

Das gewaschene und gebleichte Hydrat wurde dann wie in Beispiel 1 weiterverarbeitet, mit der Ausnahme, daß das gewaschene und gebleichte Hydrat mit 0,45 % K₂O und 0,65 % P₂O₅ an Stelle von 0,34% K₂O und 0,40% P₂O₅ behandelt 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 sehr vermindert sind.

	Beispiele	8,51	2	8,46	3	8,46	4	8,27	5	8,36	6 7	ί	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	15,6	2.46	2.46
H₂SO₁						1,95
H₂SO₄ZTiO₂	2.46
FeSO₁ZTiO₂

KristaHisationskerne

Peaktemperatur während 58 58
der Umsetzung, °C

Reifungstemperatur, ⁰C 89 89

Reifungszeit, Stunden 1 1

NaOHZTiO₂ 1,60 1,60

Hydrolyse

Zugefügte Kristallisations- 0,75 0,5

keime, %

Siedezeit, Stunden 1 1

Behandlung

K₂O, % 0,34 0,34

P₂O₅, % 0,40 0,40

Calcinierung

Temperatur, ⁰C 940 940

Zeit, Minuten 100 100

Pigmenteigenschaften
Reflexionswert, %
Ton

Reynolds-Aufhellungsvci mögen

Spektralcharakteristik 3,1 3,4

95,9 95,9

-3,6 -3,7
1250 1200

940 100

-3,7 1250

120

90
2
1,60

0,34
0,40

940
100

113

90
2
1,60

0,75 0,75

1 1

0,34
0,40

940
100

90
1

1,57

1,7
2

0,45
0,65

940
100

92

90 90

1 1

1,57 1,57

1,7 2

0,18 0,30

1,7 2

0,20 0,25

940 100

95,8 96,0 95,7 94,0 95,0

—4,0 -4,0 -4,0 -4,7 -4,2

1250 1275 <1000 1000

3,3

3,2

2,8

1,2 2,5

Claims

1 2

vermindern, filtriert, wäscht und erneut unter

Patentansprüche: Bildung einer wäßrigen Aufschlämmung mit einem

Gehalt an Feststoffen von 12 bis 16 % aufschlämmt.

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 Titansulfat-Eisen(H)-sulfat-Lösung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mit einer Titankonzentration von 80 bis 180 gpl "> von Titandioxydpigment in hoher Qualität, bei dem TiOj, einem FeSC>4/TiO_s-Verhältnis von 2,20 bis das Titandioxyd in Anataskristallform vorliegt. Das 2,75 und einem H₂SO₄/TiO₂-Verhältnis von 1,70 Verfahren besteht darin, daß man auf besondere Wiise bis 2,30, Erhitzen der Mischung auf Siedetempera- Titanwerte aus einer Titansulfat-Eisen(II)-sulfat-Lötur und Sieden der Mischung während V« sung, in der die Konzentration an Titan 80 bis 180 gpl bis 4 Stunden, Filtern, Bleichen und Waschen 15 TiO₂ beträgt und das FeSO₄ZTiO₂-Verhältnis 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- *» Anatas-Titandioxydpigment in hoher Qualität aus bildungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 2,0%, einer Lösung herstellen, 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 schlämmung mit einem Feststoffgehalt von 12 bis die Konzentrationsstufe, um den Titangehalt in der 16%, wobei die Feststoffe 85 bis 89% TiO₂ und 25 Flüssigkeit auf mindestens 200 gpl TiO₂ zu erhöhen. 11 bis 15% Na₂O enthalten und die Molverhält- Titandioxydpigmente werden im allgemeinen technisse von TiO₂ zu 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 aus- wendet, bei dem titanhaltiges Material, wie titangefällte 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% K₂O 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 P₂O₅ 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 einem 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 70° C 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/TiO₂-Verhältnis 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 92⁰C 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,

aufschlämmt. d· h· FeSO₄ · 7H₂O, zu entfernen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn- 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 Feststoff- 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 95° C erhitzt, die konzentriert so lange, bis das spezifische Gewicht der erhitzte Aufschlämmung zu einer Lösung von Lösung mindestens 1,5 mit einem TiO₂-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/TiOj-Verhältnis von 1,5 bis 1,7 zu er- Die konzentrierte Titansulfatlösung 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 aligemeinen

20 Minuten zugefügt wird, wobei man eine Tem- wird dieser Wechsel dadurch erreicht, daß man die

peratur von 115 bis 120^cC erhält, und dann eine 65 konzentrierte Titansulfat-Eisen(lI)-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(I I)-

zufügt, um den FeststoffgehaU auf 10 bis 15% zu sulfat-Lösung mit einem TiOj-Gehalt von mindestens