DE2817551C2 - Titandioxidhydrat mit besonderer Struktur sowie seine Herstellung - Google Patents

Titandioxidhydrat mit besonderer Struktur sowie seine Herstellung

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DE2817551C2 DE2817551A DE2817551A DE2817551C2 DE 2817551 C2 DE2817551 C2 DE 2817551C2 DE 2817551 A DE2817551 A DE 2817551A DE 2817551 A DE2817551 A DE 2817551A DE 2817551 C2 DE2817551 C2 DE 2817551C2
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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:
Beispiel 1
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.
Beispiel 2
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
45
50
55
60
65

Claims (8)

1 2 basischen Säure oder deren Salze in geflockter Form Patentansprüche: in der Lösung vorliegende Titandioxidhydrat vor dem Abtrennen aus der Lösung durch Sedimentie-
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
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,
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 = 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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