DE3439217C2 - - Google Patents
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- DE3439217C2 DE3439217C2 DE19843439217 DE3439217A DE3439217C2 DE 3439217 C2 DE3439217 C2 DE 3439217C2 DE 19843439217 DE19843439217 DE 19843439217 DE 3439217 A DE3439217 A DE 3439217A DE 3439217 C2 DE3439217 C2 DE 3439217C2
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
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- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
- C01G23/0532—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts by hydrolysing sulfate-containing salts
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Fällung von Titandioxidhydrat
aus einer Titansulfatlösung durch thermische Hydrolyse, wobei vor der
Hydrolyse die Titansulfatlösung mit geringen Mengen einer alkalisch reagierenden
wässerigen Lösung einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe
der Oxide, Hydroxide, Carbonate und Bicarbonate von Alkalimetallen und von
Ammoniak vermischt wird.
Es ist aus der US-PS 18 854 E ein Verfahren zur Herstellung von Titanverbindungen
durch hydrolytische Fällung aus Titansulfatlösungen bekannt,
bei dem eine bestimmte Menge heißes Wasser vorgelegt und in dieses Wasser
die Titansulfatlösung in geregelter Weise eingeführt wird, wonach das erhaltene
Gemisch eine Zeitlang in der Nähe des Kochpunktes oder direkt am
Kochpunkt gehalten wird. Beim Mischen der eingeführten Titansulfatlösung
mit dem vorgelegten Wasser bilden sich Keime aus kolloidalem Titandioxidhydrat,
durch die die Hydrolyse während der anschließenden Erhitzung des
Gemisches entscheidend gefördert wird.
Dieses Verfahren ist weit verbreitet, und man erhält ein Titandioxidhydrat,
das beim Glühen ein sehr gutes Pigment liefert. Das Verfahren hat aber
einen schwerwiegenden Nachteil. Durch die erforderliche Menge des vorgelegten
Wassers tritt beim Vermischen eine erhebliche Verdünnung der Titansulfatlösung
ein. Damit die Lösung während der Hydrolyse die richtige Zusammensetzung
hat, ist man deshalb gezwungen, vor der Hydrolyse die Titansulfatlösung
durch Abdampfen der entsprechenden Wassermenge zu konzentrieren,
ehe sie mit dem heißen vorgelegten Wasser vermischt wird. Das Abdampfen
dieser Wassermenge ist mit erheblichen Kosten verbunden. Unterläßt man
die Konzentrierung der Titansulfatlösung, dann erfolgt die Hydrolyse
unter Bedingungen, die zu einer schlechten Pigmentqualität führen. Darüber
hinaus erhält man ein übermäßig verdünntes Hydrolysefiltrat, dessen
Aufarbeitung und Wiederverwendung unwirtschaftlich ist.
Es sind andererseits Verfahren bekannt, bei denen eine solche starke Verdünnung
der Titansulfatlösung zu Beginn der Hydrolyse unterbleibt. Bei
diesen Verfahren werden die für eine gute Hydrolyse erforderliche Keime
durch Umsetzung von Titansulfat mit alkalisch reagierenden Substanzen
hergestellt.
So wird in der DE-PS 6 05 859 vorgeschlagen, zu der Titansulfatlösung vor
der hydrolytischen Fällung geringe Mengen säurebindender Stoffe, beispielsweise
Oxide, Hydroxide oder Carbonate der Alkalimetalle oder des Ammoniaks
zuzusetzen und dann die Lösung durch Erwärmung zu hydrolysieren.
In der DE-PS 5 40 863 ist ein weiteres Verfahren beschrieben, bei dem Keime
für die Hydrolyse einer Titansulfatlösung getrennt derart hergestellt werden,
daß zu einem Teil der zu hydrolysierenden Titansulfatlösung eine alkalisch
reagierende Substanz zugegeben wird oder die Titansulfatlösung zu
einer abgemessenen Menge der alkalisch reagierenden Substanz derart zugesetzt
wird, daß das Gemisch anschließend einen bestimmten pH-Wert aufweist.
Danach wird das Gemisch eine Zeitlang bei erhöhten Temperaturen gehalten
("gereift"), wobei die Dauer dieser Behandlung und Höhe der Temperatur in
starkem Maße vom erreichten pH-Wert abhängen. Ähnliche Verfahren sind in
der US-PS 17 58 528 und in der DE-OS 24 35 955 beschrieben. Der fertige
Keim liegt in geflocktem Zustand vor und wird der zu hydrolysierenden Titansulfatlösung
zugesetzt.
Diese Verfahren vermeiden zwar eine starke Verdünnung der Titansulfatlösung,
haben aber den Nachteil, daß die aus den gefällten Titandioxidhydraten hergestellten
Pigmente optische Eigenschaften aufweisen, die für manche Anwendungszwecke
nicht ausreichen. Der Grund hierfür liegt einerseits in einer
nicht optimalen Korngrößenverteilung im Titandioxidhydrat bzw. in dem
aus diesem Titandioxidhydrat durch Glühen hergestellten Pigment und andererseits
darin, daß während der Hydrolyse verstärkt Verunreinigungen,
z. B. Chrom und Vanadium, in das Titandioxidhydrat eingebaut werden.
Bei der Suche nach Wegen, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden,
wurde festgestellt, daß man auch bei der Verwendung von Keimen,
die nicht durch das Verdünnen der Titansulfatlösung mit Wasser, sondern
durch Umsetzen von Titansulfat mit alkalisch reagierenden Substanzen erhalten
werden, Titandioxidhydrate erhalten kann, die Pigmente liefern,
deren optische Eigenschaften denjenigen von Pigmenten, deren Titandioxidhydrate
nach dem Verfahren gemäß der US-PS Reissue 18 854 hergestellt werden,
ebenbürtig sind. Es wurde gefunden, daß es zur Herstellung solcher
Titandioxidhydrate nicht genügt, die Titansulfatlösung vor der Hydrolyse
lediglich mit geringen Mengen einer alkalisch reagierenden Substanz zu vermischen
oder durch einen solchen Mischvorgang hergestellte Keime einzusetzen,
sondern daß darüber hinaus vor und während der Hydrolyse zahlreiche
Bedingungen zu beachten sind, die genau aufeinander abgestimmt werden
müssen. Es wurde ein neues Verfahren zur Fällung von Titandioxidhydrat
aus einer Titansulfatlösung durch thermische Hydrolyse gefunden, wobei vor
der Hydrolyse die Titansulfatlösung mit geringen Mengen einer alkalisch reagierenden
wässerigen Lösung einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe
der Oxide, Hydroxide, Carbonate und Bicarbonate von Alkalimetallen und von
Ammoniak vermischt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die 80 bis 95°C heiße alkalisch reagierende Lösung in einer Menge von 0,2 bis 2,0 Volumenprozent bezogen auf die Titansulfatlösung und in einer Menge äquivalent zu 0,5 bis 5 g NaOH je kg TiO₂ in der Titansulfatlösung vorgelegt wird,
- b) in diese alkalisch reagierende Lösung unter guter Rührung und unter
Beachtung bestimmter Bereiche für das als relative Zulaufgeschwindigkeit
bezeichnete Verhältnis von Zulaufgeschwindigkeit zu TiO₂-Menge in
der insgesamt eingesetzten weitgehend von die Hydrolysegeschwindigkeit
beeinflussenden Keimen freien Titansulfatlösung ein erster Teil von 0,5
bis 2% der Titansulfatlösung ohne Unterbrechung derart zugegeben wird,
daß
- - die relative Zulaufgeschwindigkeit zu Beginn der Zugabe dieses ersten Teils der Titansulfatlösung zwischen der Hälfte und dem Dreifachen der optimalen relativen Zulaufgeschwindigkeit liegt,
- - wobei die optimale relative Zulaufgeschwindigkeit anhand einer experimentell ermittelten Kurve, die die Abhängigkeit der relativen Keimzahl von der relativen Zulaufgeschwindigkeit wiedergibt, durch denjenigen Abszissenwert abseits des Maximums dieser Kurve in Richtung höherer Werte für die relative Zulaufgeschwindigkeit definiert ist, für den die relative Keimzahl auf der Ordinate das 0,95fache der maximalen relativen Keimzahl beträgt,
- - wobei das Volumen dieses Teils der Titansulfatlösung mindestens so hoch bemessen ist, daß während des Zulaufs dieser Lösung eine vollständige Peptisation des zunächst ausgefallenen Titandioxidhydrats eintritt,
- - und wobei ein als "Teillösung" bezeichnetes Gemisch erhalten wird,
- c) die Teillösung ohne Verzögerung mit dem Rest der Titansulfatlösung vermischt und danach
- d) das in der Mischung enthaltene Titandioxid durch thermische Hydrolyse ausgefällt wird.
Vorzugsweise beträgt die Menge der vorgelegten alkalisch reagierenden Lösung
0,3 bis 0,7 Volumenprozent bezogen auf die Titansulfatlösung.
Vorzugsweise ist ferner die Menge der vorgelegten alkalisch reagierenden
Lösung äquivalent zu 1 bis 3 g NaOH je kg TiO₂ in der Titansulfatlösung.
Der erste Teil der Titansulfatlösung kann unverändert in die alkalisch
reagierende Lösung zugegeben werden. Es ist nach der besonderen Ausführungsform
der Erfindung aber auch möglich, den ersten Teil der Titansulfatlösung
durch Eindampfen auf eine höhere Konzentration zu bringen,
bevor er in die alkalisch reagierende Lösung zugegeben wird. Diese Ausführungsform
ist dann von Vorteil, wenn von einer Titansulfatlösung mit
einem niedrigen TiO₂-Gehalt ausgegangen wird. In einer solchen verdünnten
Titansulfatlösung kann nämlich unter Umständen bereits vor Zugabe in die
alkalisch reagierende Lösung eine vorzeitige Hydrolyse eintreten; dadurch
wird die Qualität des erzeugten Titandioxidhydrats beeinträchtigt. Durch
das Eindampfen des ersten Teils der Titansulfatlösung wird die Gefahr einer
solchen vorzeitigen Hydrolyse vermindert.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann von Titansulfatlösungen unterschiedlicher
Art ausgegangen werden, z. B. von solchen Lösungen, die durch Aufschluß
verschiedenster titanhaltiger Materialien, wie z. B. Ilmeniten, titanhaltigen
Schlacken oder deren Gemischen, hergestellt werden. Sie enthalten
in der Regel neben Titansulfat große Mengen Eisen(II)-sulfat und geringere
Mengen von Sulfaten anderer Metalle, die aus dem Ausgangsmaterial stammen,
wie Magnesium, Aluminium, Vanadium, Chrom.
Es kann aber auch von eisen(II)-sulfatfreien Lösungen ausgegangen werden.
Bei technisch üblichen Verfahren zur Herstellung der Titansulfatlösung
wird beispielsweise beim Aufschluß des titanhaltigen Ausgangsmaterials
ein Aufschlußkuchen gebildet, dieser Aufschlußkuchen gelöst, die Lösung
reduziert, gegebenenfalls Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat abgetrennt und die
Lösung, wenn erforderlich, auf die vorgesehene Konzentration eingedampft.
Während der Verarbeitung der Titansulfatlösung wird in an sich bekannter
Weise durch Zusatz von Klärmitteln eine Klärung vorgenommen. Vor und/oder
während der Hydrolyse können Stoffe zugesetzt werden, die die Struktur des
Pigmentes (Rutil oder Anatas) beeinflussen.
Der Aufschluß kann auch so durchgeführt werden, daß kein fester Aufschlußkuchen
gebildet wird. Entsprechende Verfahren sind unter anderem
in den deutschen Offenlegungsschriften 30 30 177 und 30 30 178 beschrieben.
Es ist wesentlich, daß die Titansulfatlösung vor ihrem Einsatz beim erfindungsgemäßen
Verfahren weitgehend frei von Keimen ist, die die Hydrolysegeschwindigkeit
beeinflussen.
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 kann man zum Beispiel beim Lösen
des Aufschlußkuchens eine verdünnte Säure einsetzen. Während des Lösens
des Aufschlußkuchens sollte die Temperatur möglichst niedrig gehalten und
zum Lösen des Aufschlußkuchens nicht mehr Flüssigkeit als nötig verwendet
werden. 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 Ausgangslösung kann man auch dadurch
erhalten, daß man eine in bekannter Weise hergestellte Titansulfatlösung
mit polymeren Diethylaminoethylacrylaten oder Polyacrylamiden klärt.
Ferner darf die Titansulfatlösung vor ihrem Einsatz nicht zu lange bei
erhöhten Temperaturen gehalten werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird von einer Titansulfatlösung
ausgegangen, die durch Aufschluß von Ilmenit hergestellt ist,
einen Titangehalt von 160 bis 200 g/l TiO₂ aufweist und ein Gewichtsverhältnis
von freier H₂SO₄ zu TiO₂ von 1,6 bis 2,1 und ein Gewichtsverhältnis
von Fe zu TiO₂ von 0,25 bis 0,40 besitzt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird von
einer Titansulfatlösung ausgegangen, die durch Aufschluß einer titanhaltigen
Schlacke hergestellt ist, einen Titangehalt von 200 bis 235 g/l
TiO₂ aufweist und ein Gewichtsverhältnis von freier H₂SO₄ zu TiO₂
von 1,6 bis 2,1 und ein Gewichtsverhältnis von Fe zu TiO₂ von 0,10 bis
0,20 besitzt.
Noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß von einer Titansulfatlösung ausgegangen wird, die einen Titangehalt
von 110 bis 150 g/l TiO₂ aufweist und ein Gewichtsverhältnis von
freier H₂SO₄ zu TiO₂ von 1,6 bis 2,1 und ein Gewichtsverhältnis von Fe
zu TiO₂ von 0,7 bis 1,1 besitzt.
Die letztgenannte Ausführungsform findet Anwendung, wenn eisen(II)-sulfatreiche
Titansulfatlösungen, wie sich durch Aufschluß eisenreicher Ausgangsmaterialien
wie Ilmenite erhalten werden, ohne vorausgehende Abtrennung
von Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat hydrolysiert werden sollen.
Unter "freier H₂SO₄" wird in üblicher Weise die Schwefelsäure verstanden,
die in der Titansulfatlösung nicht an Metallkationen außer Titan gebunden
ist. Sie wird dadurch bestimmt, daß die Titansulfatlösung nach Zugabe
von Bariumchlorid mit einer Natriumhydroxidlösung gegen Methylorange titriert
wird.
Das Volumen der mit der alkalisch reagierenden Lösung zugefügten Wassermenge
ist sehr gering, so daß bei der Vermischung der Teillösung mit dem
Rest der Titansulfatlösung diese Titansulfatlösung nur unwesentlich verdünnt
wird. Die Titansulfatlösung behält also eine für die Hydrolyse geeignete
Zusammensetzung, und es ist deshalb nicht nötig, sie vor der Hydrolyse
in einem solchen Ausmaß zu konzentrieren, wie das bei dem bekannten
Verfahren gemäß der US-PS 18 854 E der Fall ist. Unter Umständen
kann sogar auf eine Konzentrierung der Titansulfatlösung völlig verzichtet
werden. Es werden somit erhebliche Eindampfkosten eingespart.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Einbau von Verunreinigungen
wie z. B. Chrom und Vanadium in das Titandioxidhydrat im Vergleich zu den
bekannten Verfahren, die Keime verwenden, welche durch Umsetzen von Titansulfatlösungen
mit einer alkalisch reagierenden Substanz hergestellt werden,
stark herabgesetzt, und die erhaltenen Titandioxidhydrate und die
daraus hergestellten Pigmente weisen eine sehr gute Korngrößenverteilung
auf. Deshalb besitzen die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten
Pigmente sehr gute optische Eigenschaften, die auch höchsten
Anforderungen genügen.
Als alkalisch reagierende Lösung wird bevorzugt eine wässerige Lösung
eines Hydroxids, Carbonats oder Bicarbonats von Natrium oder Kalium verwendet.
Die Menge der in der vorgelegten alkalisch reagierenden Lösung eingesetzten
Verbindungen der Alkalimetalle bzw. von Ammoniak ist sehr gering. Bei Verwendung
von Natriumhydroxid soll dessen Menge 0,5 bis 5 g NaOH je kg TiO₂
in der Titansulfatlösung betragen. Beim Einsatz anderer Natriumverbindungen
oder Verbindungen anderer Alkalimetalle oder von Ammoniak soll deren Menge
so bemessen sein, daß sie zu der angegebenen NaOH-Menge stöchiometrisch
äquivalent ist.
Bei der Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung in die alkalisch reagierende
Lösung fallen zunächst Titandioxidhydrat und weitere Oxidhydrate
aus, die bei den pH-Werten, die zunächst im Gemisch herrschen, schwerlöslich
sind. Diese anderen Oxidhydrate gehen während der weiteren Zugabe des
ersten Teils der Titansulfatlösung infolge des Absinkens des pH-Wertes
wieder in Lösung. Es ist wesentlich, daß während dieser weiteren Zugabe
des ersten Teils der Titansulfatlösung das zunächst ausgefallene Titandioxidhydrat
vollständig wieder peptisiert wird. Diese Peptisation ist
dadurch erkennbar, daß die zunächst trübe Mischung in der Vorlage wieder
klar wird. Um das zu erreichen, darf das Volumen des ersten Teils der
Titansulfatlösung eine gewisse Mindestgröße nicht unterschreiten. Die geeignete
Menge kann leicht durch Laborversuche ermittelt werden. Im allgemeinen
beträgt sie weniger als 1% des Volumens der insgesamt eingesetzten
Titansulfatlösung. Die ermittelte Mindestmenge sollte in der Praxis gewöhlich
etwas überschritten werden, damit bei der Vermischung der Teillösung
mit dem Rest der Titansulfatlösung in Stufe c) des erfindungsgemäßen
Verfahrens die kolloidale Verteilung der gebildeten Keimteilchen
erhalten bleibt. Die praktisch einzusetzende Menge ist abhängig von der
Art, in der beide Lösungen miteinander vermischt werden. Bei langsamer
Vermischung beider Lösungen sollte das Volumen des ersten Teils der Titansulfatlösung
die erforderliche Mindestmenge stärker überschreiten als
bei einer rascheren Vermischung beider Lösungen.
Der Anteil der Titansulfatlösung, der in Stufe b) des erfindungsgemäßen
Verfahrens zu der alkalisch reagierenden Lösung zugegeben wird, beträgt
mindestens 0,5% der insgesamt eingesetzten Titansulfatlösung. Nach oben
ist dieser Anteil nicht begrenzt, jedoch ist es aus folgenden Gründen
nicht zweckmäßig, mit diesem Anteil über 2% hinauszugehen:
Ein höherer Anteil würde ein größeres Gefäß für die Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung in die alkalisch reagierende Lösung erfordern. Abgesehen von den Kosten, die durch das größere Gefäß bedingt sind, würde die vorgelegte alkalisch reagierende Lösung dieses Gefäß nur zu einem relativ kleinen Teil ausfüllen; dadurch würde die insbesondere für den Beginn der Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung erforderlich intensive Rührung erschwert.
Ein höherer Anteil würde ein größeres Gefäß für die Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung in die alkalisch reagierende Lösung erfordern. Abgesehen von den Kosten, die durch das größere Gefäß bedingt sind, würde die vorgelegte alkalisch reagierende Lösung dieses Gefäß nur zu einem relativ kleinen Teil ausfüllen; dadurch würde die insbesondere für den Beginn der Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung erforderlich intensive Rührung erschwert.
Wird der erste Teil der Titansulfatlösung durch Eindampfen auf eine
höhere Konzentration gebracht, ehe er in die alkalisch reagierende
Lösung zugegeben wird, dann muß das Eindampfen so erfolgen, daß eine
Keimbildung vor seiner Zugabe in die Vorlage vermieden wird. Das Eindampfen
wird deshalb zweckmäßigerweise unter vermindertem Druck bei
niedrigen Temperaturen vorgenommen. Im allgemeinen kann hierbei ebenso
verfahren werden wie bei der bekannten Konzentrierung einer Titansulfatlösung
vor der Hydrolyse.
Für die Keimbildung während der Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung
in die alkalisch reagierende Lösung sind die Verhältnisse zu Beginn
dieser Zugabe von entscheidender Bedeutung. So muß vor allem in der Anfangsphase
die Lösung in der Vorlage gut gerührt werden. Ebenso ist in
dieser Anfangsphase die Temperatur in der Vorlage von entscheidender Bedeutung.
Da diese Temperatur im wesentlichen durch die Temperatur der vorgelegten
alkalisch reagierenden Lösung bestimmt wird, spielt hier die Temperatur
der Titansulfatlösung keine entscheidende Rolle, so daß der erste Teil
der Titansulfatlösung grundsätzlich mit einer beliebigen Temperatur zugegeben
werden kann. In der Praxis empfiehlt es sich aber im allgemeinen,
von einer Lösung mit erhöhter Temperatur, beispielsweise etwa 85°C, auszugehen.
Beim Einsatz von Lösungen mit sehr hoher Temperatur muß beachtet
werden, daß im Gemisch zu Beginn der Keimbildung infolge der frei werdenden
Neutralisationswärme eine Temperatursteigerung erfolgt. Zweckmäßigerweise
sollte vermieden werden, daß das Gemisch bei der Zugabe des ersten Teils
der Titansulfatlösung zum Sieden kommt.
Die Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung soll ohne Unterbrechung
mit einer geregelten Zulaufgeschwindigkeit erfolgen. Unter "Zulaufgeschwindigkeit"
wird der Differentialquotient des zugegebenen Volumens V der
Titansulfatlösung nach der Zeit t verstanden. Beispielsweise kann die
Titansulfatlösung durch ein oder mehrere Rohre zugegeben werden, wobei
die Zulaufgeschwindigkeit durch den Rohrquerschnitt eingestellt wird. Die
Zulaufgeschwindigkeit kann aber auch durch eingebaute Blenden in der Zugabevorrichtung
geregelt werden. Es ist dabei nicht erforderlich, daß die
Zulaufgeschwindigkeit während der gesamten Dauer der Zugabe konstant
bleibt. So kann beispielsweise ein Abfall der Zulaufgeschwindigkeit in
Kauf genommen werden, der in der Praxis während des Einlaufens der Titansulfatlösung
durch eine Blende dadurch entsteht, daß die Standhöhe der
Titansulfatlösung in dem Gefäß, aus dem sie durch die Blende zugegeben
wird, abnimmt. Im Falle, daß die Zulaufgeschwindigkeit sich im Verlauf
der Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung ändert, ist für die
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der, gegebenenfalls durch
Extrapolation ermittelte, Wert der Zulaufgeschwindigkeit zu Beginn der Zugabe
des ersten Teils der Titansulfatlösung maßgebend.
Für die Herstellung eines guten Titandioxidhydrates ist es wichtig, daß die
Anzahl der Keime, die bei der Zugabe des ersten Teils der Titansulfatlösung
in die alkalisch reagierende Lösung in Stufe b) des erfindungsgemäßen
Verfahrens gebildet werden, in der vorliegenden Anmeldung auch "Keimzahl"
genannt, innerhalb bestimmter Grenzen liegt. Bei vorgegebener Temperatur
wird die Keimzahl einerseits durch die Menge der vorgelegten alkalisch reagierenden
Substanz, andererseits durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit
der die Konzentrationen von Titan, Eisen und H⁺-Ionen in der Vorlage zunehmen.
Hierbei kommt es vor allem auf die Geschwindigkeit der Konzentrationsänderungen
zu Beginn der Keimbildungsreaktion an. Als Maß hierfür
dient in der vorliegenden Anmeldung die "relative Zulaufgeschwindigkeit",
mit der der erste Teil der Titansulfatlösung in die alkalisch reagierende
Lösung zugegeben wird. Unter "relative Zulaufgeschwindigkeit", wird das Verhältnis
der "Zulaufgeschwindigkeit" zu Beginn der Zugabe des ersten Teils
der Titansulfatlösung zur TiO₂-Menge in der insgesamt eingesetzten Titansulfatlösung
verstanden, wobei die insgesamt eingesetzte Titansulfatlösung
die Summe aus dem ersten Teil der Titansulfatlösung und dem Rest der
Titansulfatlösung darstellt, der mit der durch Zugabe des ersten Teils
der Titansulfatlösung zur alkalisch reagierenden Lösung gebildeten
Teillösung vermischt wird.
Die Bestimmung der Keimzahl kann nach verschiedenen Methoden erfolgen.
Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, nach einem Verfahren vorzugehen,
das in einem Aufsatz von H. Becker, E. Klein und H. Rechmann in
"Farbe und Lack", 70. Jahrgang Nr. 10 (1964) Seiten 779 bis 787, insbesondere
Abschnitt 2.2 "Wachstum der Hydratteilchen während der Hydrolyse"
auf den Seiten 781 und 782, beschrieben ist. Die Keimzahl wird aus der
Größe der Hydratteilchen ermittelt, die nach dem Vermischen der Teillösung
mit dem Rest der Titansulfatlösung durch Wachstum der Keimteilchen
entstanden sind. Hierzu werden während der Hydrolyse eine oder mehrere
Proben entnommen und in ihnen die Hydratausbeute a und die große Achse
der Hydratteilchen d gemessen. A, n und d sind wie folgt definiert:
d = Große Achse der Hydratteilchen in µm (wobei die Hydratteilchen als
Rotationsellipsoide angesehen werden, deren kleine Achse die Rotationsachse
darstellt - siehe Abschnitt 2.1 der zitierten Arbeit).
Für die Bestimmung der relativen Keimzahl wird die aus Gleichung (1) der
genannten Arbeit abgeleitete Beziehung verwendet.
Hält man die übrigen Bedingungen für Keimbildung und Fällung konstant, dann
durchläuft die relative Keimzahl in Abhängigkeit von der relativen Zulaufgeschwindigkeit
ein Maximum. In der Abbildung wird schematisch eine entsprechende
Kurve gezeigt, in der auf der Abszisse die relative Zulaufgeschwindigkeit
z und auf der Ordinate die relative Keimzahl n aufgetragen ist.
Bei niedrigen relativen Zulaufgeschwindigkeiten unterbleibt die angestrebte
Peptisation des zunächst ausgefällten Titandioxidhydrates. Die
Mischung in der Vorlage wird nicht mehr klar, sondern bleibt trübe, und
man erhält mit der so hergestellten Teillösung kein gutes Pigment. Wird
die relative Zulaufgeschwindigkeit erhöht, dann steigt die relative Keimzahl
zunächst an, durchschreitet ein breites Maximum (n max ) und fällt
bei sehr hohen relativen Zulaufgeschwindigkeiten wieder ab. Gleichzeitig
tritt zunehmend eine Peptisation des zunächst ausgefallenen Titandioxidhydrats
ein. Diese ist bereits vor Erreichen des Maximums vollständig
und bleibt auch bei höheren relativen Zulaufgeschwindigkeiten jenseits
des Maximums vollsändig.
Bei der technischen Ausführung der Erfindung wird dieses Verhalten der
Keimbildung zunutze gemacht. Es wird einerseits eine relative Zulaufgeschwindigkeit
angestrebt, bei der eine möglichst hohe Keimzahl erhalten
wird, da in diesem Fall der Einsatz von alkalisch reagierender Substanz
und Wasser in der Vorlageflüssigkeit am niedrigsten gehalten werden kann.
Andererseits muß eine unvollständige Peptisation vermieden werden, da sie
zu einer Verschlechterung der Pigmentqualität führt. Erfindungsgemäß
wird als optimale relative Zulaufgeschwindigkeit z op der Abszissenwert
für die relative Zulaufgeschwindigkeit z definiert, bei der die relative
Keimzahl n gerade auf das 0,95fache der maximal erreichbaren relativen
Keimzahl n max abgefallen ist, wenn man vom Maximum der in der Abbildung
gezeigten Kurve in Richtung höherer relativer Zulaufgeschwindigkeiten fortschreitet.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewandten relativen
Zulaufgeschwindigkeiten sollen zwischen der Hälfte und dem Dreifachen der
optimalen relativen Zulaufgeschwindigkeit betragen. Diese Bedingungen sind
ebenfalls in der Abbildung eingetragen.
Die optimale relative Zulaufgeschwindigkeit ist abhängig von den
übrigen Bedingungen der Keimherstellung, wie der Menge an vorgelegter
alkalisch reagierender Lösung und deren Gehalt an alkalisch reagierender
Substanz, der analytischen Zusammensetzung der zugegebenen Titansulfatlösung
und der Temperatur der alkalisch reagierenden Lösung und der Titansulfatlösung.
Sie muß deshalb für den konkreten Fall der genannten
Bedingungen experimentell ermittelt werden, was aber auf Grund der angeführten
Literaturstelle von Becker, Klein und Rechmann und der weiter
unten in den Beispielen 3 und 4 näher beschriebenen Arbeitsweise ohne erfinderischen
Aufwand für jeden konkreten Fall möglich ist. Es werden
hierzu einige Laborversuche durchgeführt, bei denen bis auf die relative
Zulaufgeschwindigkeit alle Bedingungen den Bedingungen im vorgesehenen
Produktionsverfahren entsprechen, die relative Zulaufgeschwindigkeit dagegen
variiert wird. Hierbei wird vorzugsweise während der Zugabe des
ersten Teils der Titansulfatlösung die Zulaufgeschwindigkeit konstant gehalten,
was im Labor keine Schwierigkeiten bereitet. Mit den dabei erhaltenen
Werten für die relative Keimzahl n in Abhängigkeit von der relativen
Zulaufgeschwindigkeit z wird eine Kurve ermittelt, die vorzugsweise aus
Zweckmäßigkeitsgründen so gezeichnet wird, daß die relative Zulaufgeschwindigkeit
auf einer logarithmisch geteilten Abszisse aufgetragen wird. Anhand
dieser Kurve kann, wie beispielsweise in der Abbildung gezeigt wird, die
optimale relative Zulaufgeschwindigkeit z op leicht ermittelt werden. Ist
einmal die optimale relative Zulaufgeschwindigkeit auf diese Weise festgelegt
worden, dann kann bei Einhaltung der vorgegebenen Bedingungen die Titandioxidherstellung
nach der vorliegenden Erfindung unter Einhaltung der
durch die gefundene optimale relative Zulaufgeschwindigkeit festgelegten
Grenzen für die relative Zulaufgeschwindigkeit des ersten Teils der Titansulfatlösung
in beliebigem Ausmaß durchgeführt werden. Der Aufwand der Ermittlung
der geeigneten Keimherstellungsbedingungen besteht also nur einmal
bei der Planung eines vorgesehenen Produktionsverfahrens.
Die Keimzahlbestimmung kann auch nach anderen Methoden erfolgen, z. B.
durch die Ermittlung der Hydrolysegeschwindigkeit. Hinweise für die Bestimmung
der relativen Keimzahl aus der Hydrolysegeschwindigkeit befinden
sich in Abschnitt 2.4 der genannten Literaturstelle von Becker,
Klein und Rechmann. Auch in solchen Fällen wird eine Kurve wie in der
Abbildung erhalten und kann die optimale relative Zulaufgeschwindigkeit
anhand dieser Kurve ermittelt und die relative Zulaufgeschwindigkeit des
ersten Teils der Titansulfatlösung in den angegebenen Grenzen eingestellt
werden.
Die Vermischung der in Stufe b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen
Teillösung mit dem Rest der Titansulfatlösung in Stufe c) des erfindungsgemäßen
Verfahrens soll unmittelbar nach Bildung der Teillösung erfolgen,
ohne daß diese Teillösung und der Rest der Titansulfatlösung zu lange bei
höheren Temperaturen gehalten werden. Die Vermischung beider Lösungen kann
in beliebiger Weise erfolgen.
Die Hydrolyse gemäß Stufe d) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in
an sich bekannter Weise, wobei die Erhitzungsdauer, die Temperatur und
sonstige Bedingungen in weiten Grenzen variiert werden können. Beispielsweise
wird das Gemisch indirekt oder direkt bis zum Siedepunkt erhitzt
und eine Zeitlang bei der Siedetemperatur oder unmittelbar darunter gehalten,
bis die Hydrolyse beendet ist. Durch geeignete zusätzliche Maßnahmen
kann ferner dafür gesorgt werden, daß die Filtrierbarkeit des ausgefallenen
Titandioxidhydrats verbessert wird.
Das erhaltene Titandioxidhydrat wird in an sich bekannter Weise abgetrennt,
gewaschen, gebleicht und, gegebenenfalls nach Zugabe geeigneter Zusätze,
unter Bildung von Rutil- oder Anatas-Pigmenten geglüht.
Durch folgende Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.
In den eingesetzten Titansulfatlösungen wurde die "freie Schwefelsäure"
("freie H₂SO₄") dadurch bestimmt, daß die Titansulfatlösung
nach Zugabe von Bariumchlorid mit einer Natriumhydroxidlösung gegen
Methylorange titriert wurde.
Für die Beurteilung der in den Beispielen erhaltenen Pigmente wurden
folgende Eigenschaften getestet:
Relatives Steuervermögen (s) im Graupastenverfahren gemäß DIN 53 165.
Die Pigmentvolumenkonzentration betrug 17%.
Relatives Steuervermögen (s) im Graupastenverfahren gemäß DIN 53 165.
Die Pigmentvolumenkonzentration betrug 17%.
Helligkeit (h) und Farbtisch (f) im Purton-System (Weißsystem) gemäß
DIN 55 983:
Die Messung erfolgte im lufttrocknenden System.
Die Messung erfolgte im lufttrocknenden System.
Gehalt an Fe, Cr und V.
Die Bestimmung erfolgte mittels Spektralanalyse.
Die Bestimmung erfolgte mittels Spektralanalyse.
Die Bestimmung der optischen Eigenschaften erfolgte mit einem elektrischen
Remissionsphotometer unter Verwendung eines Gelbfilters,
eines Grünfilters und eines Blaufilters. Zur Bestimmung des Streuvermögens
(s) und der Helligkeit (h) wurde die Messung unter Verwendung
des Grünfilters vorgenommen. Zur Bestimmung des Farbstiches (f)
wurde die Probe auch mit dem Blaufilter und dem Gelbfilter gemessen;
der Farbstich (f) ergab sich aus der Differenz zwischen dem mit dem
Blaufilter und dem mit dem Gelbfilter gemessenen Wert. Größere Werte
dieser Differenz zeigten einen besseren Farbstich an.
Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Es wurde von einer durch Aufschluß von Ilmenit hergestellten Titansulfatlösung
ausgegangen, die folgende Zusammensetzung aufwies:
Titangehalt163 g/l TiO₂
Gewichtsverhältnis freie H₂SO₄ zu TiO₂2,0
Gewichtsverhältnis Fe zu TiO₂0,3
Gehalt an dreiwertigem Titan
(ausgedrückt als TiO₂)1,2 g/l
(ausgedrückt als TiO₂)1,2 g/l
Diese Lösung wurde durch Eindampfen unter vermindertem Druck bis auf
einen Titangehalt von 250 g/l TiO₂ konzentriert.
In einem Rührkolben wurden 500 cm³ Wasser auf 96°C aufgeheizt und 2 Liter der
konzentrierten Lösung, die ebenfalls auf 96°C aufgeheizt worden war, unter
guter Rührung innerhalb von 16 Minuten zulaufen gelassen. Die erhaltene
Mischung, die einen Titangehalt von 200 g/l TiO₂ aufwies, wurde in 20 Minuten
bis zum Siedepunkt aufgeheizt und 20 Minuten gekocht. Danach wurden,
zwecks Verbesserung der Filtrierbarkeit, Heizung und Rührung für eine halbe
Stunde unterbrochen. Anschließend wurde die Suspension erneut bis zum Siedepunkt
erhitzt. 40 Minuten nach dem Erreichen des Siedepunktes wurde damit
begonnen, die Suspension im Verlauf von 1 Stunde auf 180 g/l TiO₂ zu verdünnen.
Nach einer Gesamtkochzeit (vor und nach der Unterbrechung des Rühr-
und Heizvorganges) von 3,5 Stunden wurde die Suspension durch Zusatz von
kaltem Wasser auf 165 g/l TiO₂ verdünnt. Es wurde eine Ausbeute an gefälltem
Titandioxidhydrat von 96,9% erzielt.
Das Titandioxidhydrat wurde in bekannter Weise durch Filtrieren abgetrennt,
gewaschen und gebleicht und während des Bleichens mit 2,5% (bezogen auf
TiO₂) eines Rutilsols versetzt. Nach erneutem Filtrieren und Waschen wurde
zum Titandioxidhydrat eine wässerige Lösung von K₂O und P₂O₅ in einer Menge
von 0,18% K₂O und 0,10% P₂O₅ (bezogen auf TiO₂) zugemischt; das Gemisch
wurde bei 120°C getrocknet und 2 Stunden bei 900°C geglüht und anschließend
auf einer Mörsermühle gemahlen.
Aus derselben unkonzentrierten Ausgangslösung wie in Beispiel 1 wurde
in folgender Weise ein Keim hergestellt:
In einem mit einem Rührer versehenen Gefäß wurde 1 Liter Wasser mit
einer Temperatur von 60°C vorgelegt. In dieses Wasser ließ man unter
Rühren innerhalb von 15 Minuten gleichzeitig 1 Liter der Titansulfatlösung,
die eine Temperatur von 60°C besaß, und 1 Liter Kaliumhydroxidlösung
von Raumtemperatur mit einem Gehalt von 160 g/l K₂O zulaufen. Es
wurde so gearbeitet, daß während der gesamten Mischzeit in der Vorlage
ein konstanter pH-Wert von 2,8 eingehalten wurde. Die Temperatur wurde
dabei auf 60°C gehalten. Nach dem Mischen wurde das Gemisch 4 Stunden
bei 60°C gereift. Der so erhaltene Keim war eine Suspension von geflocktem
Titandioxidhydrat mit einer Konzentration von etwa 50 g/l TiO₂.
Die Suspension wurde durch Sedimentieren und Abdekantieren der überstehenden
klaren Lösung auf eine Konzentration von 100 g/l TiO₂ gebracht.
Zur Fällung wurde die Ausgangslösung durch Eindampfen unter vermindertem
Druck auf 200 g/l TiO₂ konzentriert. 2 Liter dieser konzentrierten Titansulfatlösung
wurden mit 8 cm³ des Keims versetzt und mit einer Geschwindigkeit
von 1 K/min bis zum Siedepunkt erhitzt. Nach Erreichen des Siedepunktes
wurde in gleicher Weise weiterverfahren wie in Beispiel 1. Die
Titandioxidhydratausbeute betrug 97,0%.
Das erhaltene Titandioxidhydrat wurde wie in Beispiel 1 zum Pigment
aufgearbeitet.
In den folgenden Beispielen 3 und 4 wurde gemäß der vorliegenden Erfindung
im Laboratoriumsmaßstab gearbeitet. Um hier ein Arbeiten mit
sehr kleinen Gefäßen zu umgehen, wurde das Zehnfache der jeweils benötigten
Teillösung hergestellt und von dieser Menge nur ein Zehntel
weiterverwendet. Arbeitet man im Produktionsmaßstab, dann wird natürlich
nur die tatsächlich benötigte Menge an Teillösung hergestellt.
Es wurde von derselben Titansulfatlösung wie in den Beispielen 1 und 2
ausgegangen, wobei diese Titansulfatlösung durch Eindampfen unter vermindertem
Druck bis auf 200 g/l TiO₂ konzentriert wurde.
Zur Ermittlung der optimalen relativen Zulaufgeschwindigkeit wurden acht
Fällungen unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
In einem Rührkolben wurden 100 cm³ einer wässerigen Lösung, die 9,4 g
NaOH enthielt, vorgelegt und auf 90°C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurden
280 cm³ der auf 85°C erhitzten auf 200 g/l TiO₂ konzentrierten Titansulfatlösung
mit konstanter Geschwindigkeit zulaufen gelassen. Die Zulaufdauer
wurde zwischen 1 Minute und 20 Minuten variiert. Unmittelbar
nach Beendigung des Zulaufens wurde damit begonnen, 10% (38 cm³) der
auf diese Weise erhaltenen Teillösung in 1972 cm³ der auf 85°C vorgewärmten
auf 200 g/l TiO₂ konzentrierten Titansulfatlösung einlaufen zu
lassen. Die unter Rühren durchgeführte Mischung der beiden Lösungen
dauerte 1 bis 2 Minuten. Anschließend wurde das erhaltene Gemisch mit
einer Geschwindigkeit von 1 K/min bis zum Siedepunkt aufgeheizt. Nach
Erreichen des Siedepunktes wurde in gleicher Weise weiterverfahren wie
in Beispiel 1. Unmittelbar nachdem das Gemisch nach der Unterbrechung
des Rühr- und Heizvorganges wieder bis zum Siedepunkt erhitzt worden war,
wurde aus der Suspension eine Probe entnommen und in dieser Probe in der
oben beschriebenen Weise die Ausbeute und die Teilchengröße des gebildeten
Titandioxidhydrates bestimmt, wobei im einzelnen wie in den Abschnitten
1.3 und 1.4 des angeführten Aufsatzes von Becker, Klein und Rechmann verfahren
wurde. Man erhielt die in Tabelle 1 aufgeführten Werte:
Wurde die relative Keimzahl gegen die relative Zulaufgeschwindigkeit
wie in der Abbildung aufgetragen, dann erhielt man eine Kurve, aus
der für die optimale relative Zulaufgeschwindigkeit (beim 0,95fachen
des Maximalwertes für die relative Keimzahl in Richtung höherer Werte
für die relative Zulaufgeschwindigkeit) ein Wert von
folgte. Diesem Wert entsprach, bei gleicher Menge des ersten Teils
der Titansulfatlösung, eine Zulaufzeit von 5,28 Minuten. Aufgrund dieses
für die optimale relative Zulaufgeschwindigkeit ermittelten Wertes konnte
nun für die Pigmentherstellung die relative Zulaufgeschwindigkeit zwischen
den Grenzen
gewählt werden. Die entsprechenden Grenzen für die Zulaufzeit betrugen
bei Anwendung gleicher Mengen des ersten Teils der Titansulfatlösung
10,57 und 1,76 Minuten. Bei Anwendung anderer Mengen des ersten Teils der
Titansulfatlösung gelten natürlich andere Grenzen für die Zulaufzeit, die
anhand der angegebenen Grenzen für die relative Zulaufgeschwindigkeit ermittelt
werden können.
Zur Herstellung eines Pigmentes wurde eine weitere Fällung unter den oben
genannten Bedingungen durchgeführt, bei der eine Zulaufzeit von 5,3 Minuten
gewählt und die Fällung wie in Beispiel 1 bis zum Ende durchgeführt
wurde. Die Ausbeute an Titandioxidhydrat betrug 96,9%. Das erhaltene
Titandioxidhydrat wurde wie in Beispiel 1 zum Pigment aufgearbeitet.
Es wurde von einer durch Aufschluß einer titanhaltigen Schlacke hergestellten
Titansulfatlösung ausgegangen, die folgende Zusammensetzung
aufwies:
Titangehalt:210 g/l TiO₂
Gewichtsverhältnis freie H₂SO₄ zu TiO₂1,95
Gewichtsverhältnis Fe zu TiO₂0,15
Gehalt an dreiwertigem Titan
(ausgedrückt als TiO₂)1,5 g/l
(ausgedrückt als TiO₂)1,5 g/l
Zur Ermittlung der optimalen relativen Zulaufgeschwindigkeit wurden
sieben Fällungen unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
In einem Rührkolben wurden 100 cm³ einer wässerigen Lösung, die 7,6 g NaOH enthielt, vorgelegt und auf 90°C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurden 280 cm³ der auf 85°C erhitzten Titansulfatlösung mit konstanter Geschwindigkeit zulaufen gelassen. Die Zulaufdauer wurde zwischen 2 und 20 Minuten variiert. Unmittelbar nach Beendigung des Zulaufens wurde damit begonnen, 10% der erhaltenen Teillösung (38 cm³) in 1972 cm³ der auf 85°C erhitzten Titansulfatlösung einlaufen zu lassen. Die unter Rühren durchgeführte Mischung der beiden Lösungen dauerte 1 bis 2 Minuten. Anschließend wurde das Gemisch mit einer Geschwindigkeit von 1 K/min zum Siedepunkt aufgeheizt. Nach Erreichen des Siedepunktes wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 verfahren und ebenso wie in Beispiel 3 an dem Zeitpunkt, an dem das Gemisch nach der Unterbrechung des Rühr- und Heizvorganges wieder den Siedepunkt erreicht hatte, aus dem Gemisch eine Probe entnommen und wie in Beispiel 3 ausgewertet.
In einem Rührkolben wurden 100 cm³ einer wässerigen Lösung, die 7,6 g NaOH enthielt, vorgelegt und auf 90°C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurden 280 cm³ der auf 85°C erhitzten Titansulfatlösung mit konstanter Geschwindigkeit zulaufen gelassen. Die Zulaufdauer wurde zwischen 2 und 20 Minuten variiert. Unmittelbar nach Beendigung des Zulaufens wurde damit begonnen, 10% der erhaltenen Teillösung (38 cm³) in 1972 cm³ der auf 85°C erhitzten Titansulfatlösung einlaufen zu lassen. Die unter Rühren durchgeführte Mischung der beiden Lösungen dauerte 1 bis 2 Minuten. Anschließend wurde das Gemisch mit einer Geschwindigkeit von 1 K/min zum Siedepunkt aufgeheizt. Nach Erreichen des Siedepunktes wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 verfahren und ebenso wie in Beispiel 3 an dem Zeitpunkt, an dem das Gemisch nach der Unterbrechung des Rühr- und Heizvorganges wieder den Siedepunkt erreicht hatte, aus dem Gemisch eine Probe entnommen und wie in Beispiel 3 ausgewertet.
Die ermittelten Werte sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Eine Auswertung dieser Tabelle analog zu Beispiel 3 ergab für die
optimale relative Zulaufgeschwindigkeit einen Wert von
und damit eine entsprechende Zulaufzeit von 5,96 Minuten.
Aufgrund dieses Wertes für die optimale relative Zulaufgeschwindigkeit
konnte für die Pigmentherstellung die relative Zulaufgeschwindigkeit
zwischen den Grenzen
gewählt werden. Die entsprechenden Grenzen für die
Zulaufzeit betrugen - bei Anwendung gleicher Mengen des ersten Teils der
Titansulfatlösung - 11,9 und 1,99 Minuten. Auch hier müssen bei der Anwendung
anderer Mengen des ersten Teils der Titansulfatlösung andere Grenzen
für die Zulaufzeit eingehalten werden, die anhand der angegebenen
Grenzen für die relative Zulaufgeschwindigkeit ermittelt werden können.
Zur Herstellung eines Pigmentes wurde eine weitere Fällung unter den oben
genannten Bedingungen durchgeführt, bei der eine Zulaufzeit von 6 Minuten
gewählt und die Fällung wie in Beispiel 1 bis zum Ende durchgeführt wurde.
Die Ausbeute an Titandioxidhydrat betrug 97,2%. Das erhaltene Titandioxidhydrat
wurde wie in Beispiel 1 zum Pigment aufgearbeitet.
Aus Tabelle 3 geht hervor, daß man nach dem Verfahren der Erfindung
(Beispiele 3 und 4) Pigmente mit einem besseren Streuvermögen erhält
als mit den bekannten Verfahren (Beispiele 1 und 2). Hinsichtlich der
anderen gemessenen Eigenschaften waren die erfindungsgemäßen Pigmente
dem Pigment ebenbürtig, das gemäß der US-PS Reissue 18 854 erhalten
wurde (Beispiel 1) und deutlich besser als das mit einem gemäß DE-OS
24 35 955 hergestellten Keim erhaltene Pigment (Beispiel 2). Die erfindungsgemäßen
Pigmente hatten dabei gegenüber dem gemäß Beispiel 1
hergestellten Pigment den Vorteil, daß die für die Keimbildung verwendete
Wassermenge sehr gering war und es deshalb hier nicht erforderlich
war, die Titansulfatlösung vor der Hydrolyse in einem solchen Maße zu
konzentrieren wie bei dem Verfahren gemäß der US-PS 18 854 E,
um bei der Hydrolyse zu vergleichbaren Verhältnissen zu kommen.
Claims (7)
1. Verfahren zur Fällung von Titandioxidhydrat aus einer Titansulfatlösung
durch thermische Hydrolyse, wobei vor der Hydrolyse die Titansulfatlösung
mit geringen Mengen einer alkalisch reagierenden wässerigen
Lösung einer oder mehrerer Verbindungen aus der Gruppe der Oxide,
Hydroxide, Carbonate und Bicarbonate von Alkalimetallen und von Ammoniak
vermischt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die 80 bis 95°C heiße alkalisch reagierende Lösung in einer Menge von 0,2 bis 2,0 Volumenprozent bezogen auf die Titansulfatlösung und in einer Menge äquivalent zu 0,5 bis 5 g NaOH je kg TiO₂ in der Titansulfatlösung vorgelegt wird,
- b) in diese alkalisch reagierende Lösung unter guter Rührung und unter
Beachtung bestimmter Bereiche für das als relative Zulaufgeschwindigkeit
bezeichnete Verhältnis von Zulaufgeschwindigkeit zu TiO₂-Menge
in der insgesamt eingesetzten weitgehend von die Hydrolysegeschwindigkeit
beeinflussenden Keimen freien Titansulfatlösung ein erster Teil von
0,5 bis 2% der Titansulfatlösung ohne Unterbrechung derart zugegeben
wird, daß
- - die relative Zulaufgeschwindigkeit zu Beginn der Zugabe dieses ersten Teils der Titansulfatlösung zwischen der Hälfte und dem Dreifachen der optimalen relativen Zulaufgeschwindigkeit liegt,
- - wobei die optimale relative Zulaufgeschwindigkeit anhand einer experimentell ermittelten Kurve, die die Abhängigkeit der relativen Keimzahl von der relativen Zulaufgeschwindigkeit wiedergibt, durch denjenigen Abszissenwert abseits des Maximums dieser Kurve in Richtung höherer Werte für die relative Zulaufgeschwindigkeit definiert ist, für den die relative Keimzahl auf der Ordinate das 0,95fache der maximalen relativen Keimzahl beträgt,
- - wobei das Volumen dieses Teils der Titansulfatlösung mindestens so hoch bemessen ist, daß während des Zulaufs dieser Lösung eine vollständige Peptisation des zunächst ausgefallenen Titandioxidhydrats eintritt,
- - und wobei ein als "Teillösung" bezeichnetes Gemisch erhalten wird,
- c) die Teillösung ohne Verzögerung mit dem Rest der Titansulfatlösung vermischt und danach
- d) das in der Mischung enthaltene Titandioxid durch thermische Hydrolyse ausgefällt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der vorgelegten
alkalisch reagierenden Lösung 0,3 bis 0,7 Volumenprozent bezogen
auf die Titansulfatlösung beträgt.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Menge der vorgelegten alkalisch reagierenden Lösung äquivalent zu 1 bis
3 g NaOH je kg TiO₂ in der Titansulfatlösung ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Teil der Titansulfatlösung durch Eindampfen auf eine höhere Konzentration
gebracht wird, bevor er in die alkalisch reagierende Lösung
zugegeben wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von
einer Titansulfatlösung ausgegangen wird, die durch Aufschluß von Ilmenit
hergestellt ist, einen Titangehalt von 160 bis 200 g/l TiO₂ aufweist
und ein Gewichtsverhältnis von freier H₂SO₄ zu TiO₂ von 1,6 bis
2,1 und ein Gewichtsverhältnis von Fe zu TiO₂ von 0,25 bis 0,40 besitzt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von
einer Titansulfatlösung ausgegangen wird, die durch Aufschluß einer
titanhaltigen Schlacke hergestellt ist, einen Titangehalt von 200 bis
235 g/l TiO₂ aufweist und ein Gewichtsverhältnis von freier H₂SO₄ zu
TiSO₂ von 1,6 bis 2,1 und ein Gewichtsverhältnis von Fe zu TiO₂ von
0,10 bis 0,20 besitzt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von
einer Titansulfatlösung ausgegangen wird, die einen Titangehalt von
110 bis 150 g/l TiO₂ aufweist und ein Gewichtsverhältnis von freier
H₂SO₄ zu TiO₂ von 1,6 bis 2,1 und ein Gewichtsverhältnis von Fe zu TiO₂
von 0,7 bis 1,1 besitzt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843439217 DE3439217A1 (de) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | Verfahren zur faellung von titandioxidhydrat aus einer titansulfatloesung durch thermische hydrolyse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843439217 DE3439217A1 (de) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | Verfahren zur faellung von titandioxidhydrat aus einer titansulfatloesung durch thermische hydrolyse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3439217A1 DE3439217A1 (de) | 1986-04-30 |
DE3439217C2 true DE3439217C2 (de) | 1987-10-01 |
Family
ID=6248812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19843439217 Granted DE3439217A1 (de) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | Verfahren zur faellung von titandioxidhydrat aus einer titansulfatloesung durch thermische hydrolyse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3439217A1 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP3959213B2 (ja) * | 1999-06-30 | 2007-08-15 | 住友化学株式会社 | 酸化チタン、それを用いてなる光触媒体及び光触媒体コーティング剤 |
FI113015B (fi) | 2002-04-02 | 2004-02-27 | Kemira Pigments Oy | Titaanidioksidia sisältävä fotokatalyytti, sen valmistusmenetelmä sekä sen käyttö |
-
1984
- 1984-10-26 DE DE19843439217 patent/DE3439217A1/de active Granted
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Publication number | Publication date |
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DE3439217A1 (de) | 1986-04-30 |
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|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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