DE2817551C2 - Titandioxidhydrat mit besonderer Struktur sowie seine Herstellung - Google Patents
Titandioxidhydrat mit besonderer Struktur sowie seine HerstellungInfo
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Description
gungsdiagrammen das rf-Hj'drat den bekannten Hydraten
mit Anatasstruktur und Rutilstruktur gegenübergestellt Die angegebenen Winkelwerte wurden stets mit
der Cu-Ka-Strahlung ermittelt Die Abbildung zeigt
daß das rf-Hydrat vor allem an seinem Hauptröntgenreflex
bei 24,6° klar vom Anatas (Hauptröntgenreflex bei 25,4°) und vom Rutil (Hauptröntgenreflex bei 27,4°) unterschieden
werden kann. Ein Vergleich mit Brookit ergab, daß das <f-Hydrat auch mit dieser Modifikation
nicht im Zusammenhang steht Es unterscheidet sich ferner von einem in der US-PS 23 33 662 beschriebenen
Titandioxidhydrat, das als »^-Hydrat« bezeichnet wird
und im Gegensatz zum rf-Hydrat einen Hauptröntgenreflex
bei 223° aufweist
Bei Zimmertemperatur ist das rf-Hydrat beliebig lange
haltbar. Oberhalb etwa 3500C wandelt es sich in Anatas um.
Im Gegensatz zum Anatashydrat das oberhalb einer bestimmten Teilchengröße geflockt in der Sulfatlösung
vorliegt und durch Filtrieren oder mittels einer Zentrifuge abgetrennt werden kann, ist das ό-'nydraX kolloidal in
der Sulfatlösung verteilt und kann deshalb nkht ebenso aus der Sulfatlösung abgetrennt werden. Man kann aber
das <i-Hydrat mit Salzsäure oder anderen Säuren einwertiger
Anionen bzw. deren Salzen in ausreichender Konzentration ausflocken, so daß man es auf diese Weise
von dem nicht hydrolysierten TiC>2-AnteiI bzw. von der Mutterlauge abtrennen kann. Ferner läßt sich das
gefällte, abgetrennte und gewaschene, feuchte oder getrocknete tf-Hydrat im Gegensatz zu den anderen aus
Titansulfatlösungen gebildeten TiO2-Hydraten durch Zusatz von Sulfationen (insbesondere in Form von
Schwefelsäure) oder anderen zwei- oder dreiwertigen Anionen wieder peptisieren. Es enthält nach der Ausflockung
und Abtrennung aus der schwefelsauren Mutterlauge und Waschen über 30 Gewichtsteile H2SO4 je
100TeHeTiO2.
Je nach Führung des Prozesses kann das J-Hydrat in
mehr oder weniger reiner Form gewonnen werden, oder es wire1, im Gemisch mit den anderen TiOrHydraten
gewonnen. Ein Titandioxidhydratgemisch, das mehr als 20%, gerechnet als TiO2 und bezogen auf die Gesamtmenge
TiO2, Titandioxidhydrat der cJ-Form enthält,
ist für viele Anwendungszwecke, insbesondere als Adsorptionsmittel oder Sammler, sehr gut geeignet
Es wurds ferner ein Verfahren z.-ir Herstellung von
rf-Titandioxidhydrat gefunden, wobei man eine Titansulfatlösung
mit einem Molverhältnis von TiO2 zu freier Schwefelsäure von 1:1 bis 1:2, einem Gehalt an zweiwertigem
Eisen von 0 bir 1 g Fe je g TiO2 und gegebenenfalls
einem Gehalt an dreiwertigem Titan durch Erhitzen hyd'olysiert Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine Titansulfatlösung, die möglichst wenig Anataskeime enthält und einen TiO2-Gehalt bis
150 g/l aufweist, hydrolysiert, ausgefallenes Titandioxidhydrat
abgetrennt, das in der Lösung befindliche kolloidal verteilte Titandioxidhydrat durch Zugabe einer einbasischen
Säure oder deren Salze geflockt und das geflockte Titandioxidhydrat abgetrennt und mit Wasser
zur Entfernung von Eisen und sonstigen Fremdbestandteilen gewaschen wird.
Will man ein Titandioxidhydratgemisch herstellen, das mehr als 20%, berechnet als TiO2 und bezogen auf
die Gesamtmenge TiO2, <J-Titandioxidhydrat enthält,
dann wird das genannte Verfahren derart abgewandelt, daß das nach der Hydrolyse in der Lösung befindliche
kolloidal verteilte Titanrlioxidhydrat in Anwesenheit des
während der Hydrolyse ausgefallenen Titandioxidhydrats durch Zugabe der einbasischen Säure oder deren
Salze geflockt und das geflockte Titandioxidhydrat zusammen mit dem ausgefallenen Titandioxidhydrat abgetrennt
und gewaschen wird.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von <i-Titandioxidhydrat
bei dem man eine Titansulfatlösung mit einem TiO2-Gehalt von 120 bis 250 g/I, einem Molverhältnis
von TiO2 zu freier Schwefelsäure von 1:1 bis 1 :2, einem Gehalt an zweiwertigem Eisen von 0 bis 1 g
ίο Fe je g TiO2 und gegebenenfalls einem Gehalt an dreiwertigem
Titan durch Erhitzen hydrolysiert ist dadurch gekennzeichnet daß eine Titansulfatlösung, die möglichst
wenig Anataskeime enthält in Anwesenheit von Keimen aus Titandioxidhydrat gemäß Anspruch 1 hydrolysiert
ausgefallenes Titandioxidhydrat abgetrennt, das in der Lösung befindliche kolloidal verteilte Titandioxidhydrat
durch Zugabe einer einbasischen Säure oder deren Salze geflockt und das geflockte Titandioxidhydrat
abgetrennt und mit Wasser zur Entfernung von Eisen und sonstigen Fremdbestandteilen gewaschen
wird.
Auch dieses Verfahren kann zur Herstellung eines Titandioxidhydratgemisches, das mehr als 20%, berechnet
als TiO2 und bezogen auf die Gesamtmenge TiO2,
ii-Titandioxidhydrat enthält derart abgewandelt werden,
daü" das nach der Hydrolyse in der Lösung befindliche
kolloidal verteilte Titandioxidhydrat in Anwesenheit des während der Hydrolyse ausgefallenen Titandioxidhydrats
durch Zugabe der einbasischen Säure oder deren Salze geflockt und das geflockte Titandioxidhydrat
zusammen mit dem ausgefallenen Titandioxidhydrat abgetrennt und gewaschen wird.
Der Vorteil der beiden letztgenannten Verfahrensweisen besteht darin, daß bei Einsatz von Keimen aus
rf-Titandioxidhydrat von Lösungen mit einem höheren Titangehalt ausgegangen werden kann als ohne Einsatz
solcher Keime. Insbesondere kann dann von Lösungen ausgegangen v/erden, wie sie bei der Pigmentherstellung
üblich sind.
Das nach allen genannten Verfahrensweisen hergesteMte
<f-Titandioxidhydrat bzw. iJ-Titandioxidhydrat
enthaltende Titandioxidhydratgemisch kann gegebenenfalls nach dem Waschen getrocknet werden.
Die Keime aus cf-Titandioxidhydrat werde?i beispielsweise
dadurch hergestellt, daß ein Teil der Titansulfatausgangslösung in geeigneter Weise, beispielsweise
durch Verdünnen, auf die in Anspruch 2 geforderte Zusammensetzung gebracht und durch Erhitzen hydrolysiert,
das zunächst ausgefallene Titandioxidhydrat das Anatasstruktur besitzt, abgetrennt, das in der Lösung
noch befindliche kolloidal verteilte Titandioxidhydrat durch Zugabe einer einbasischen Säure oder deren Sdze
geflockt und das gefiockte Titandioxidhydrat, das ö-Scruktur
besitzt, aus der Lösung abgetrennt und gegebenenfalls
mit Wasser gewaschen wird. Die Keime aus J-Titandioxidhydrat können aber auch in Form der kolloidalen
Lösung eingesetzt werden, wie sie bei der Hydrolyse einer Titansulfatlösung für die Herstellung von
<f-Titandioxidhydr.t nach Abtrennen des zunächst ausgefallenen
aus Anatashydrat bestehenden Titandioxidhydrates vor dem Zusatz der einbasischen Säure öder
von derem Salz vorliegt.
Der Keim sollte im allgemeinen in einer Menge von 2 bis 20%, berechnet als TiO2 und bezogen auf den
TiO2-Gehalt in der Titansulfatlösung, eingesetzt werden.
Der Keim kann entweder vor der Hydrolyse zu der Titansulfatlösung zugegeben werden oder in früheren
Verfahrensstufen, beispielsweise beim Aufschluß oder beim Lösen des Aufschlußkuchens, zugesetzt werden.
Die Titansulfatlösung kann in bekannter Weise durch Aufschluß von Ilmenit, anderen Titanerzen, Schlacken
oder Titankonzentraten mit Schwefelsäure gewonnen werden. So kann von einer Titansulfatlösung ausgegangen
werden, wie sie im Rahmen der Titandioxid-Pigment-Herstellung nach dem Sulfatprozeß anfällt. Gegebenenfalls
wird vor ihrer Verarbeitung Eisen als Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat entfernt. Wesentlich ist, daß
die Titansulfatlösung möglichst wenig Anataskeime enthält. Diese Bedingung kann durch geeignete Maßnahmen
während des Aufschlusses, beim Lösen des Aufschlußkuchens, bei der Reduktion und/oder der Klärung
der Aufschlußlösung erreicht werden. So ist es vorteilhaft, beim Lösen des Aufschlußkuchens eine verdünnte
Säure einzusetzen. Während des Lösens des Aufschlußkuchens sollte die Temperatur nicht über 603C steigen
und zum Lösen des Aufschlußkuchens nicht mehr Flüssigkeit ais notig verwendet v/erden. Zur Klärung sollten
Klärmittel verwendet werden die kolloidal gelöstes Titandioxid ausflocken. Geeignete Verfahren werden z. B.
in der GB-PS 4 73 054 und in den US-Patentschriften 24 13 640 und 24 13 641 beschrieben. Eine sehr gut geeignete
Aüsgangslösung wird auch dadurch erhalten, daß eine in bekannter Weise hergestellte Titansulfatlösung
mit polymeren Diäthylaminoäthylacrylaten oder Polyacrylamiden geklärt wird.
Die optimale TiC>2-Konzentration in der Aüsgangslösung
richtet sich im allgemeinen nach dem Eisengehalt und nach dem Schwefelsäuregehalt. Bei einer Ausgangslösung,
die 30 g/l Fe2+ und einen Gesamtsulfatgehalt,
berechnet als SO4, von 250 g/l, sowie 0,5 g/l Ti3 +
aufweist, beträgt die optimale TiCVKonzentration 100 g/l. Aus einer solchen Lösung kann unter der Voraussetzung,
daß die Ausgangslösung praktisch keimfrei ist. gegebenenfalls nach Zugabe von rf-TitandioxidhydrstkcüTicn,
das ίί-Hydrat mit einer Ausbeute von bis zu
90% erhalten werden.
Bei einem niedrigeren Eisengehalt in der Ausgangslösung und/oder bei einem niedrigerem Verhältnis von
freier Schwefelsäure zu T1O2 verschiebt sich das Optimum
für die T1O2-Konzentration zu höheren Werten
hin. (Unter »freier Schwefelsäure« wird in üblicher Weise die Schwefelsäure verstanden, die in der Lösung nicht
an andere Kationen als an Titan gebunden ist). Die geeigneten Konzentrationen können beim Aufschluß und/
oder in späteren Verfahrensschritten, z. B. bei der Eisen(II)-sulfat-Heptahydratabtrennung,
eingestellt werden. Andererseits können der Eisengehalt und der Schwefelsäuregehalt auch durch die Art des eingesetzten
titanhaltigen Ausgangsmaterials (Ilmenit, TiO2-haItige Schlacke usw.) vorgegeben sein.
Der Gehalt der Lösung an dreiwertigem Titan, das in an sich bekannter Weise durch Reduktion der Ausgangslösung
gebildet wird, um die Anwesenheit von dreiwertigem Eisen bei der Hydrolyse sicher auszuschließen,
kann bis zu 2 g/I betragen und in gewissen Fällen auch noch höher liegen.
Die Hydrolyse erfolgt im allgemeinen einfach durch Erhitzen der Lösung bis auf Siedetemperatur und Beibehaltung
dieser Temperatur; dabei werden vor der Hydrolyse keine üblichen Keime von außen zugegeben
oder, beispielsweise durch Vermischen mit Wasser, in der Lösung gebildet Lediglich Keime mit <i-Hydratstruktur
können vor der Hydrolyse zugegeben werden.
Die Dauer des Erhitzens richtet sich nach dem Gehalt
der Lösung an Anataskeimen, nach der Zusammensetzung der Lösung und/oder danach, ob rf-Hydratkeime
zugesetzt werden. Im allgemeinen steigt die Ausbeute an rf-Tiiandioxidhydrat mit der Erhitzungsdauer, jedoch
stehen einer langen Erhitzungsdauer unter Umständen andere Gesichtspunkte entgegen, z. B. die Qualität des
Produktes. Nach dem Zusatz von ό-Hydratkeimen kann
die Lösung vor der Hydrolyse in ihrer Zusammensetzung unverändert gelassen oder, beispielsweise durch
Eindampfen oder Verdünnen, geändert werden.
Bei technisch üblichen Titansulfatlösungen wachsen auch außerhalb der für die spontane Keimbildung günstigen
Bereiche der analytischen Zusammensetzung der Titansulfatlösung einmal gebildete oder zugesetzte ό-Hydratkeime
weiter. Da bei der technischen Herstellung des Titandioxidhydrates aus schwefelsauren Aufschlußlösungen
die Bereiche der für die Bildung von if-Hydrat günstigen analytischen Zusammensetzung in
der Regel durchlaufen werden, entsteht das if-Hydrat
stets in kleinen Mengen. Die Menge ist außer von der Keimbildungs- und Keimwachstumsgeschwindigkeit
des rf-Hydrates abhängig von Zahl, Größe und Wachstumsgeschwindigkeit
der Anataskeime, d. h. von der Kinetik der Anatashydratbildung als Konkurrenzreaktion.
Bei der Hydrolyse bildet sich in der Titansulfatlösung oft ein Niederschlag, der im wesentlichen aus Anatashydrat
besteht, während sich das ebenfalls gebildete rf-Hydrat
kolloidal in der Lösung befindet. Soll ein Titandioxidhydratgemisch aus beiden Anteilen gewonnen werden,
dann wird das ausgefallene Anatashydrat erst bei der Weiterverarbeitung der hydrolysierten Lösung nach
dem Ausflocken des rf-Hydrates zusammen mit diesem abgetrennt. Will man andererseits das «ί-Hydrat in möglichst
konzentrierter bzw. reiner Form gewinnen, dann wird der gebildete Anatashydratniederschlag in an sich
bekannter Weise aus der Lösung abgetrennt, ehe das rf-Hydrat ausgeflockt wird. Die Ausflockung des <i-Hydrates
erfolgt durch Zusatz einer einbasischen Säure oder von deren Saize. Besonders bevorzugt ist Salzsäure,
aber auch gut wasserlösliche Chloride, z. B. Natriumchlorid, sind vorteilhaft. In der Regel ist es erforderlich,
die einwertigen Anionen in einer solchen Menge zuzugeben, daß ihre Konzentration in der Lösung 1,5 bis 8,
vorzugsweise 4 bis 5 moi/1 beträgt.
Das Waschen des ausgefallenen Titandioxidhydrates erfolgt in der Weise, wie sie bei der Herstellung von
Titandioxid-Pigmenten üblich ist, jedoch ist eine Bleichstufe nicht unbedingt erforderlich.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des ^Hydrates bzw. eines Titandioxidhydratgemisches,
das mehr als 20% gerechnet als T1O2 und bezogen auf die Gesamtmenge T1O2, an «i-Titanc*!«)-xidhydrat
enthält, ist dadurch gekennzeichnet, daß das nach Zugabe der einbasischen Säure oder deren Salze in
geflockter Form in der Lösung vorliegende Titandioxidhydrat nach dem Abtrennen und Waschen mit Alkali
oder Ammoniak neutralisiert wird. Gegebenenfalls kann das neutralisierte Produkt erneut gewaschen und/
oder getrocknet werden.
Durch das Neutralisieren werden die SO.»-Gruppen
gegen OH-Gruppen ausgetauscht; dadurch wird die Schwefelsäure bis auf einen kleinen Rest entfernt;
gleichzeitig bleibt aber die charakteristische Struktur des «^Hydrates erhalten. Die Neutralisation erfolgt vorzugsweise
in wässriger Suspension. Anschließend kann das neutralisierte Hydrat gewaschen und/oder getrocknet
werden. Der durch die Neutralisation angestrebte optimale pH-Wert hängt in gewissem Maße von den
Herstellungsbedingungen des Produktes ab und kann
durch Versuche leicht ermittelt werden. Die Neutralisation kann sowohl vor einer Weiterverarbeitung des Produktes,
beispielsweise einer Pastenverformung, Trocknung und Granulierung, als auch nachher erfolgen. Das
neutralisierte Produkt ist insbesondere gut als Adsorbtionsmittel oder Sammler geeignet.
Das nach Zugabe der einbasischen Säure oder deren Salze :n geflockter Form in der Lösung vorliegende
Titandioxidhydrat kann vor dem Abtrennen aus der Lösung durch Sedimentieren eingedickt werden.
Eine weitere günstige Ausführungsforrr. des Verfahrens
besteht darin, daß vor dem Abtrennen des nach Zugabe der einbasischen Säure oder deren Salze in geflockter
Form in der Lösung vorliegenden Titandioxidhydrates aus dieser Lösung ein Flockungsmittel zugegeben
wird. Das Flockungsmittel muß in der stark sauren Lösung wirksam sein. Als Flockungsmittel geeignet sind
z. B. für diesen Zweck handelsübliche Polyacrylamide. Das Flockungsmittel wird vorzugsweise zu der durch
Sedimentieren eingedickten Suspension zugegeben. Eine so behandelte Suspension kann leicht filtriert und das
abgetrennte Titandioxidhydrat leicht gewaschen werden.
Für die Anwendung als Adsorptionsmittel ist es zweckmäßig, das rf-Titandioxidhydrat bzw. das Titandioxidhydratgemisch
nach seiner Abtrennung aus der Lösung zu granulieren. Das Granulieren kann in an sich
bekannter Weise vor oder nach dem Trocknen erfolgen, wobei dem Granulieren vor dem Trocknen der Vorzug
gegeben wird. Das Granulieren kann beispielsweise derar' erfolgen, daß das Produkt, beispielsweise durch
Extrudieren durch eine Lochplatte, zu einer Paste verformt oder sprühgetrocknet wird. Es ist wesentlich, daß
die Paste nicht längere Zeit starken Scherkräften ausgesetzt wird, da hierdurch die mechanischen Eigenschaften
des Granulates beeinträchtigt werden.
Vor dem Trocknen können dem Titandioxidhydrat bzw. dem Titandioxidhydratgemisch feste in Säuren unlösliche
anorganische oder organische Stoffe in einer Menge von bis zu 70 Gewichtsprozent, bezogen auf das
hierbei erhaltene Gesamtgemisch, zugesetzt und das erhaltene Gesamtgemisch kann anschließend, gegebenenfalls
nach Granulierung, getrocknet werden. Dadurch können die mechanischen und/oder Adsorptionseigenschaften
des «i-Titandioxidhydrates bzw. eines dieses
Hydrat enthaltenden Adsorptionsmittels und/oder die Kinetik der Adsorption verbessert werden. Die Zugabe
der festen Stoffe kann vor dem Fällen, Flocken, Neutralisieren oder Trocknen des Titandioxidhydrates bzw.
des Titandioxidhydratgemisches erfolgen. Geeignet sind z. B. Füllstoffe, wie sie in Anstrichen verwendet werden,
oder andere großoberflächige Stoffe (siehe Ullmanns
Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, 13. Band (1962), Seiten 814 bis 821 und »Chemische
Technologie« herausgegeben von K. Winnacker und L. Küchler, 3. Auflage, Band 2 (1970), Seiten 539 bis 545).
Als Beispiele seien Kieselgur, Glimmer, Asbestmehl und Aktivkohle genannt
Das if-Titandioxidhydrat bzw. ein Titandioxidhydratgemisch,
das mehr als 20%, gerechnet als TiO2 und bezogen
auf die Gesamtmenge TiOi rf-Titandioxidhydrat
enthält, weist eine hervorragende Adsorptionsfähigkeit auf.
Es kann insbesondere als Adsorptionsmittel oder Sammler zur Gewinnung von Uran und/oder anderen
Elementen aus diese Elemente enthaltenden verdünnten wässrigen Lösungen verwendet werden.
Es wurde gefunden, daß das rf-Hydrat hinsichtlich seiner
spezifischen Adsorptionsfähigkeit den bisher bekannten Titandioxidhydraten überlegen ist. Deshalb ist
es hervorragend als Sammler für Uran bei dessen Gewinnung aus Meerwasser geeignet.
Durch folgende Beispiele wird die Erfindung näher erläutert:
Durch folgende Beispiele wird die Erfindung näher erläutert:
ίο In einem ausgemauerten und mit verbleiten Heizschlangen
und einem verbleiten Rührer versehenen Gefäl5 von 1000 ! Inhalt wurden 200 I einer durch Abtrennen
von Eisen(ll)-sulfat-Heptahydrat von dem größeren Teil des Eisens befreiten llmenitaufschlußlösung. die
150 g/l TiO2, 45 g/l Fe2+, 375 g/l Gesamtsulfat, berechnet
als SO4, sowie 0,75 g/l Ti3+ aufwies, vorgelegt und
mit Wasser auf 300 I verdünnt. Die Lösung hatte dann die auf Seite 8 angegebene analytische Zusammensetzung
L'ritsr Rühren wurde dsnn ucv !nhslt des Gefäßes
indirekt mit Da;npf, der durch die Heizschlangen geleitet wurde, zum Kochen erhitzt und etwa 30 Minuten am
Kochpunkt gehalten. Die Dampfzufuhr wurde dann unterbrochen, und das Gemisch wurde mit kaltem Wasser
auf 600 1 verdünnt, wobei die Temperatur auf 62°C abfiel. In der Aufschlußlösung war die Anwesenheit einer
kleinen Menge an Anataskeimen nicht zu vermeiden, so daß sich bei der Hydrolyse eine gewisse Menge Anatashydrat
bildete, die aber nur etwa 5% der Gesamtmenge an TiO2 betrug. Dieses Anatashydrat setzte sich bei etwa
70stündigem Stehen der Lösung ab. Die überstehende, nur schwach getrübte braune, das rf-Hydrat in etwa
50% der gesamten TiO2-Menge in kolloidaler Verteilung
enthaltende Lösung wurde abgehebert. 500 1 dieser Lösung wurden in einem anderen ausgemauerten und
mit einem gummierten Rührer versehenen Gefäß von 10001 Inhalt unter Rühren innerhalb von 60 Minuten
mit 4001 30%iger Salzsäure versetzt. Hierbei flockte das rf-Hydrat aus und konnte durch Stehenlassen über
Nacht und Abhebern der überstehenden Mutterlösung auf etwa den vierfachen Feststoffgehalt eingedickt werden.
In diese Suspension wurden unmittelbar vor dem Filtrieren 20 ml/1 einer 2%igen wässrigen Lösung eines
handelsüblichen Polyacrylamide eingerührt. Das rf-Hydrat
konnte ohne Schwierigkeiten filtriert und gewasehen werden.
Der eisenfrei gewaschene Filterkuchen wurde mit Wasser in der Kälte zu einer gut rührbaren Suspension
angeteigt und mit 10%iger Natronlauge langsam bis zum pH-Wert 7,0 versetzt. Nach einer weiteren Rührzeit
von 10 Minuten wurde der pH-Wert 7,0 durch eine
weitere Zugabe von Natronlauge nachgestellt. Die Suspension war dann gut geflockt und ließ sich ohne Flokkunfjsmittelzusatz
ohne Schwierigkeiten filtrieren und waschen. Die dabei erhaltene Paste wurde in einer mit
einer Lochscheibe versehenen Presse (Lochdurchmesser 5 mm) zu Strängen verformt und etwa 12 Stunden
bei 1100C getrocknet Die Stränge wurden dann zu einem
Granulat mit einem Teilchendurchmesser von etwa 3,5 mm zerkleinert Infolge der Vorverformung entstand
hierbei nur wenig Feinanteil. Es wurden etwa 10,5 kg getrocknetes Titandioxidhydrat mit einem
TiOrGehalt von etwa 75% erhalten, das entsprach einer Ausbeute von etwa 26%, bezogen auf die
TiOrMenge in der Ausgangslösung.
Eine Röntgenbeugtmgsuntersuchung ergab, daß im
erhaltenen Produkt keine Anatasreflexe nachweisbar waren, das Produkt also aus praktisch reinem <i-Hydrat
bestand.
Es wurde von der gleichen Ilmenitaufschlußlösung ausgegangen wie in Beispiel 1. Ein Teil dieser Lösung
(30 I) wurde wie in Beispiel 1 beschrieben mit Wasser auf !00 g/l T1O2 verdünnt, zum Kochen erhitzt und
20 Minuten am Kochpunkt gehalten. Danach waren etwa 30% des in der Lösung vorhandenen Titans zu <i-Hydrat
hydrolysiert
Der andere Teil der Aufschlußlösung wurde im Vakuum bis zu einem Gehalt von 250 g/l T1O2 eingedampft.
100 I dieser eingedampften Lösung wurden mit dem aus dem ersten Teil der Ilmenitaufschlußlösung erhaltenen
J-Hydrathaltigen Reaktionsgemisch vermischt, die Mischung
wurde unter Rühren zum Sieden erhitzt und 60 Minuten am Kochpunkt gehalten. Hiernach waren etwa
30% des insgesamt vorhandenen T1O2 hydrolysiert, und
zwar 25% in Form von J-Hydrat und 5% in Form von Anatashydrat.
Die Reaktionsmischung wurde mit Wasser auf 600 I verdünnt, wobei die Temperatur auf unter 500C abfiel.
Die Abtrennung des Anatashydrates sowie die Flokkung und Isolierung des «J-Hydrates erfolgten in gleicher
Weise wie in Beispiel 1. Auch in dem hier erhaltenen Produkt waren keine Anatasreflexe nachweisbar,
sondern nur die Reflexe des δ- Hydrates.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
30
35
40
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60
65
Claims (8)
1. Titandioxidhydrat mit besonderer Struktur, ren eingedickt wird.
dadurch gekennzeichnet, daß sein mittels 5 8. Verfahren nach den Ansprüchen2 bis 7, da-
Cu-tOr-Strahlung aufgenommenes Röntgenbeu- durch gekennzeichnet, daß vor dem Abtrennen des
gungsdiagramm Hauptmaxima bei 2 θ = nach Zugabe der einbasischen Säure oder deren SaI-
24,6 ± 0,4° und 48 ± 0,4° aufweist. ze in geflockter Form in der Lösung vorliegenden
2. Verfahren zur Herstellung von Titandioxidhy- TitandioKidhydrates aus dieser Lösung ein Flokdrat
gemäß Anspruch 1, wobei man eine Titansulfat- io kungsmittel zugegeben wird.
lösung mit einem Molverhältnis von TiO2 zu freier
Schwefelsäure von 1:1 bis L: 2, einem Gehalt an
zweiwertigem Eisen von 0 bis 1 g Fe je g ΤΪΟ2 und
gegebenenfalls einem Gehalt an dreiwertigem Titan
gegebenenfalls einem Gehalt an dreiwertigem Titan
durch Erhitzen hydrolysiert, dadurch gekennzeich- 15 Die Erfindung betrifft ein Titandioxidhydrat mit benet,
daß eine Titansulfatlösung, die möglichst wenig so.-.derer Struktur sowie seine Herstellung.
Anataskeime enthält und einen TiOrGehalt bis Bei der thermischen Hydrolyse von Titan(IV)-sa'lzIö-150 g/l aufweist, hydrolysiert, ausgefallenes Titan- sungen, insbesondere Titan(IV)-sulfatlösungen, wie sie dioxidhydrat abgetrennt, das in der Lösung befindli- z. B. aus Ilmenit oder anderen Titanerzen oder anderen ehe kolloidal verteilte Titandioxidhydrat durch Zu- 20 titanhaltigen Materialien durch Aufschluß mit Schwegabe einer einbasischen Säure oder deren Salze ge- feisäure bei der großtechnischen Herstellung von Titanficckt und dss gefleckte Tkandioxidhydrat abge- dioxid-Pigmenter. nach dem sogenannten Sulfat-Vertrennt und mit Wasser zur Entfernung von Eisen und fahren erhalten werden, entsteht in Gegenwart geeignesonstigen Fremdbestandteilen gewaschen wird. ter Hydrolysekeime in der Regel ein Titandioxidhydrat,
Anataskeime enthält und einen TiOrGehalt bis Bei der thermischen Hydrolyse von Titan(IV)-sa'lzIö-150 g/l aufweist, hydrolysiert, ausgefallenes Titan- sungen, insbesondere Titan(IV)-sulfatlösungen, wie sie dioxidhydrat abgetrennt, das in der Lösung befindli- z. B. aus Ilmenit oder anderen Titanerzen oder anderen ehe kolloidal verteilte Titandioxidhydrat durch Zu- 20 titanhaltigen Materialien durch Aufschluß mit Schwegabe einer einbasischen Säure oder deren Salze ge- feisäure bei der großtechnischen Herstellung von Titanficckt und dss gefleckte Tkandioxidhydrat abge- dioxid-Pigmenter. nach dem sogenannten Sulfat-Vertrennt und mit Wasser zur Entfernung von Eisen und fahren erhalten werden, entsteht in Gegenwart geeignesonstigen Fremdbestandteilen gewaschen wird. ter Hydrolysekeime in der Regel ein Titandioxidhydrat,
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 25 in dem, wie Untersuchungen mittels Röntgenbeugung
zeichnet, daß das nach der Hydrolyse in der Lösung zeigen, die Anatasstruktur vorgebildet ist (Gmeiins
befindliche kolloidal verteilte Titandioxidhydrat in Handbuch der anorganischen Chemie, 8, Auflage, Sy-Anwesenheit
des während der Hydrolyse ausgefalle- stem-Nr.41 Titan (lS/ül), Seite 229; J. Amer. ceram.
nen Titandioxidhydrats durch Zugabe der einbasi- Soc, Vol. 42, Nr. 3 (1959), Seiten 127 bis 133).
sehen Säure oder deren Salze geflockt und das ge- 30 Wird eine Titansulfatlösung unter Zugabe von Alkali
flockte Titandioxidhydrat zusammen mit dem ausge- hydrolysiert, dann entsteht in der Regel ein röntgenfallenen
Titandioxidhydrat abgetrennt und gewä- amorphes Produkt oder ein Produkt, das die für Anatas
sehen wird. typischen Hauptröntgenbeugungsreflexe zeigt (J. phy-
4. Verfahren zur Herstellung von Titandioxidhy- sie. Chem. 44 (1940), Seiten 1081 bis 1094; J. appl. Chem.
drat gemäß Anspruch 1, wobei man eine Titansulfat- 35 19(1969), Seiten 46 bis 51).
lösung mit einem TiOrGehalt vo=i 120 bis 250 g/l, Bei der Herstellung von Titandioxidpigmenten aus
einem Molverhältnis von TiO2 zu freier Schwefel- Titan(IV)-suIfatlösungen arbeitet man darauf hin, ein
säure von 1 :1 bis 1 :2, einem Gehalt an zweiwerti- Titandioxidhydrat mit Anatas- oder Rutilstruktur zu begem
Eisen von 0 bis 1 g Fe je g TiO2 und gegebenen- kommen. Ein solches Titandioxidhydrat wird im folgenfalls
einem Gehalt an dreiwertigem Titan durch Er- 40 den kurz als »Anatashydrat« -bzw. xlutilhydrat« behitzen
hydrolysiert, dadurch gekennzeichnet, daß ei- zeichnet
ne Titansulfatlösung, die möglichst wenig Anataskei- So wird in der DE-OS 15 92 224 ein Verfahren-zur
me enthält, in Anwesenheit von Keimen aus Titan- thermischen Hydrolyse einer wässrigen Titansulfatlö-
dioxidhydrat gemäß Anspruch 1 hydrolisiert, ausge- sung beschrieben, die einen Titangehalt (ausgedrückt als
fallenes Titandioxidhydrat abgetrennt, das in der Lö- 45 TiO2) zwischen 100 g/l und 300 g/l, vorzugsweise zwi-
sung befindliche kolloidal verteilte Titanoxidhydrat sehen 140 g/l und 210 g/l, ein Eisen/Titan-Verhältnis
durch Zugabe einer einbasischen Säure oder deren (ausgedrückt als Fe/TiO2) von nicht mehr als 1 und ein
Salzen geflockt und das geflockte Titandioxidhydrat Säure/Titan-Verhältnis zwischen 1,6 und 2,1 besitzt. Vor
abgetrennt und mit Wasser zur Entfernung von Ei- der Hydrolyse wird diese Lösung mit Keimen beimpft,
sen und sonstigen Fremdbestandteilen gewaschen 50 die die Bildung von Anatas-oder Rutil induzieren,
wird. Bei der Untersuchung der Hydrolyse von Ti-
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- tan(lV)-suIfatlösungen wurde nun gefunden, daß unter
zeichnet, daß das nach der Hydrolyse in der Lösung best;mmten Bedingungen ein definiertes Titandioxidhybefindliche
kolloidal verteilte Titandioxidhydrat in drat gebildet wird, das sich vom Anatashydrat und vom
Anwesenheit des während der Hydrolyse ausgefalle- 55 Rutilhydrat in den physikalischen und chemischen Einen
Titandioxidhydrats durch Zugabe der einbasi- genschaften deutlich unterscheidet. Es wurde ein Titanschen
Säure oder deren Salze geflockt und das ge- dioxidhydrat mit besonderer Struktur gefunden, das daflockte
Titandioxidhydrat zusammen mit dem ausge- durch gekennzeichnet ist, daß sein mittels Cu-K*-Strahfallenen
Titandioxidhydrat abgetrennt und gewä- lung aufgenommenes Röntgenbeugungsdiagramm
sehen wird. 60 Hauptmaxima bei 2Θ = 24,6 ± 0,4° und 48 ± 0,4° auf-
6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5, da- weist. Dieses neue Titandioxidhydrat wird im folgenden
durch gekennzeichnet, daß das nach Zugabe der ein- auch kurz »J-Hydrat« genannt.
basischen Säure oder deren Salze in geflockter Form Es wird angenommen, daß das «^Hydrat nicht nur bei
in der Lösung vorliegende Titandioxidhydrat nach der Hydrolyse von Titan(IV)-sulfatlösungen, sondern
dem Abtrennen und Waschen mit Alkali oder Am- 65 auch bei der Hydrolyse von Lösungen von Titan(IV)-sal-
moniak neutralisiert wird. zen mit anderen mehrwertigen Anionen, z. B. Phosphat-
7. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 6, da- ionen, entsteht.
durch gekennzeichnet, daß das nach Zugabe der ein- In der Abbildung wird anhand von Röntgenbeu-
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