DE3731199C2 - Zusatzstoff für die Titandioxidherstellung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Zusatzstoff für die Titandioxidherstellung und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Zusatzstoff für die Titandioxidherstellung und ein
Verfahren seiner Herstellung durch Behandlung von Aluminiumpulver mit Alkali-Oleat. Es ist als Zusatzstoff
für die Titandioxidherstellung durch Dampfphasenoxidation von Titante
trachlorid geeignet.
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich im wesentlichen
auf Aluminiumpulver des Korngrößenbereiches von 0,04 bis
0,5 mm, das auch als "Aluminium-Grieß" bezeichnet wird.
Die folgende Tabelle 1 gibt eine Übersicht über die Korn
größenverteilung einiger Sorten von Aluminiumpulver:
Die Reinheit des Aluminiums betrug in allen Fällen über 99,5% Al.
Aluminiumpulver neigt bei Raumtemperatur dazu, unter dem
Einfluß von Druck und Schubkräften zusammenzubacken, wobei
sich feste Schalen und Klumpen bilden. Dieser im folgenden
als "Kaltversinterung" bezeichnete Vorgang führt zu einer
Reihe technisch unerwünschter Nebeneffekte wie z. B.
Verstopfung pneumatischer Förderleitungen des Aluminiumpulvers
Ausfall von Dosier- und Förderanlagen
Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit
unvollständiger Reaktionsablauf wegen zu kleiner Oberfläche der Aluminiumteilchen.
Verstopfung pneumatischer Förderleitungen des Aluminiumpulvers
Ausfall von Dosier- und Förderanlagen
Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit
unvollständiger Reaktionsablauf wegen zu kleiner Oberfläche der Aluminiumteilchen.
Für bestimmte technische Zwecke wird Aluminiumpulver benö
tigt, das aus sehr reinem Aluminium besteht, freifließend
ist, diese Eigenschaft auch unter der Einwirkung von Druck
und Schubkräften wie sie z. B. beim pneumatischen Trans
port oder beim Passieren von Dosiervorrichtungen auftreten,
beibehält und nicht zur Kaltversinterung neigt. Ein Bei
spiel hierfür ist die Verwendung von Aluminiumpulver als
Zusatzstoff bei der Herstellung von Titandioxid durch
Dampfphasenoxidation von Titantetrachlorid mit einem
sauerstoffhaltigen Gas.
Zur Verbesserung der Ausbeute an Rutil bei der Titandioxid
herstellung setzt man dem Titantetrachlorid vor der Oxida
tion Aluminiumchlorid in bestimmter Menge zu, das z. B.
aus Aluminiumpulver gewonnen wird, welches in feinverteil
ter Form, in einem Trägergas suspendiert, in eine Chlorie
rungskammer eingeblasen und hier mit überschüssigem Chlor
zu Aluminiumchlorid umgesetzt wird, z. B. nach dem Ver
fahren der DE-A 20 32 545. Das Aluminiumchlorid wird zu
sammen mit dem Titantetrachlorid in die Oxidationskammer
überführt. Hierbei muß eine sehr genaue Dosierung des Alu
miniumchlorids und somit auch des Aluminiumpulvers erfol
gen, wozu letzteres über eine Dosiervorrichtung in die
Chlorierungskammer eingeführt wird. Das Aluminiumpulver
ist nur dann genau dosierhar, wenn es freifließend ist und
bei Transport und Dosierung nicht zur Kaltversinterung
neigt.
Man hat versucht, das Zusammenbacken feinteiliger Feststof
fe durch Behandlung mit polaren, oberflächenaktiven Sub
stanzen zu verhindern.
Nach dem Verfahren der DE-B 12 05 060 werden die feinteili
gen Feststoffe, auch Metallpulver, zuerst mit einer sehr
dünnen Wasserhaut belegt und anschließend mit den oberflä
chenaktiven Substanzen behandelt, z. B. mit Metallsalzen
ungesättigter Fettsäuren.
Ein derart feuchtigkeitshaltiges Aluminiumpulver ist für
die Chlorierung in der Gasphase ungeeignet. Auch enthält
das in der DE-B 12 05 060 beispielhaft erwähnte, mit
0,15% (=1500 ppm) eines fettsauren Salzes behandelte,
Aluminiumpulver einen zu hohen Anteil an Fremdsubstanz, um
auf dem Wege über Aluminiumchlorid als Zusatz bei der
Oxidation von Titantetrachlorid eingesetzt werden zu kön
nen. Der Grund liegt darin, daß der in der organischen
Substanz enthaltene Kohlenstoff sich im Chlorierungsreak
tor mit dem Chlor teilweise zu Chlorkohlenwasserstoffen
umsetzt, die in der Oxidationszone nicht vollständig ver
brennen und Crackprodukte bilden, welche die Helligkeit
des Titandioxidpigmentes beeinträchtigen können.
Es bestand daher die Aufgabe, ein freifließendes, nicht
zur Kaltversinterung neigendes, auch als Zusatzstoff für
die Dampfphasenoxidation von Titantetrachlorid geeignetes,
Aluminiumpulver und ein Verfahren zu seiner Herstellung
zu entwickeln.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst durch Bereitstellung eines Zusatzstoffes für die Titandioxidherstellung
durch Dampfphasenoxidation von Titantetrachlorid, bestehend aus freifließendem,
nicht zur Kaltversinterung neigendem, mit Alkali-Oleat behandeltem Aluminiumpulver.
Die Lösung der Aufgabe umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung des freifließenden, nicht
zur Kaltversinterung neigenden, mit Alkali-Oleat behandelten Aluminiumpulvers als Zusatzstoff
für Titandioxidherstellung durch Dampfphasenoxidation von Titantetrachlorid, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Aluminiumpulver mit Kalium-Oleat in Form einer 30 bis 80 Gew.%igen,
wasserhaltigen Paste behandelt wird.
Überraschend zeigte sich, daß Kalium-Oleat in wasserhalti
ger Form am besten als Behandlungssubstanz geeignet ist.
Für die Behandlung des Aluminiumpulvers geht man zweck
mäßig von einer 30 bis 80 Gew.%igen, vorzugsweise 50 bis
70 Gew%igen, wasserhaltigen Kalium-Oleat-Paste aus. Kali
um-Oleat kann bereits in Mengen von 50 bis 500, vorzugswei
se von 100 bis 200 ppm (ber. als Trockensubstanz, bez. auf
das Aluminiumpulver) eingesetzt werden und verhindert schon
in diesen geringen Mengen sicher das Kaltversintern des
Aluminiumpulvers bei gleichzeitger Beibehaltung guter Frei
fließbarkeit. Zusatzmengen über 500 ppm Kalium-Oleat ver
schlechtern dagegen die Freifließbarkeit des damit behan
delten Aluminiumpulvers.
Die Behandlung des Aluminiumpulvers mit der Kalium-Oleat-
Paste kann mit Mischern üblicher Bauart erfolgen, bevorzugt
in Schaufelmischern aber auch in Paddel- oder Trommel
mischern. Dabei wird zweckmäßig zuerst eine Teilmenge von
0,6 bis 1,0 Gew.%, vorzugsweise von 0,7 bis 0,9 Gew.%,
des zu behandelnden Aluminiumpulvers mit der Gesamtmenge
der Kalium-Oleat-Paste vorgemischt, z. B. in einem Schaufel
mischer. Dabei erhält man eine pastöse, schwerfließende
Vormischung, die mit der restlichen Menge des Aluminiumpul
vers vermischt wird.
Die erforderliche Mischdauer ist vom Mischertyp abhängig.
Sie beträgt bei Schaufelmischern 2 bis 5 min. und bei
Taumel- oder Trommelmischern 10 bis 15 min. Man erreicht
durch diese Arbeitsweise, daß die pastöse Behandlungssub
stanz gleichmäßig auf die Oberflächen der Aluminiumteil
chen aufzieht. Die Qualität des Aluminiumpulvers wird nach
der Fließzahl und dem Fließverhalten beurteilt, wobei letz
teres das wichtigere Kriterium ist.
Die Fließzahl wird mit Hilfe eines Trichters aus poliertem
Metall bestimmt, der folgende Abmessungen aufweist:
Konischer Teil: | ||
Öffnungswinkel: | 50° | |
Öffnungsweite: | 64,3 mm | |
Länge: | 65,3 mm | |
Zylindrischer Teil: @ | Länge: | 31,0 mm |
Innendurchmesser: | 3,5 mm |
Der Rand des Trichters wird zunächst mittels einer Wasser
waage in die horizontale Ebene ausgerichtet und dann der
Trichter bis über den Rand mit Aluminiumpulver gefüllt, der
überstehende Rest mit einem Lineal abgestrichen und die
Auslaufzeit des Trichterinhaltes gemessen. Die Zeit in sec
bis zum Entleeren des Trichters wird als "Fließzahl" be
zeichnet. Für freifließendes, nicht zur Kaltversinterung
neigendes, behandeltes Aluminiumpulver liegt sie im Be
reich von 30 bis 34 sec für nicht behandeltes Aluminiumpul
ver (Tabelle 1) im Bereich von 40 his 45 sec.
Während der Bestimmung der Fließzahl kann auch das Fließ
verhalten beurteilt werden:
Anhand der Änderung der Oberflächenstruktur des noch im
Trichter befindlichen Teiles des auslaufenden Aluminium
pulvers kann darauf geschlossen werden, ob es eine Tendenz
zur Kaltversinterung zeigt oder nicht. Sinkt der Trichter
inhalt gleichmäßig ab, d. h. bleibt die Oberfläche des aus
laufenden Aluminiumpulvers eben oder bildet sich nur eine
kleine gut abgerundete Vertiefung, so zeigt es keine Nei
gung zur Kaltversinterung (Zeichnung, Abb. 1a bis d).
Eine solche wird dagegen angezeigt, wenn sich in der Mitte
der Oberfläche des Trichterinhaltes eine relativ tiefe Ab
senkung ausbildet, das Material stoßartig um diese Absen
kung herum
abreißt und der Trichterinhalt ruckartig aus
läuft (Zeichnung, Abb. 2a bis d).
Das Wesen der Erfindung wird durch folgende Beispiele
und die Zeichnung näher erläutert:
8 kg Aluminiumpulver einer Kornverteilung gemäß Proben 1
bis 3 in Tabelle 1 wurden in einen Schaufelmischer, dessen
Volumen 10 l betrug mit 300 g einer 60 Gew.%igen wässeri
gen Kalium-Oleat-Paste 3 min. lang vorgemischt. In einem
Trommelmischer, dessen Volumen 2000 l betrug wurden 992
kg unbehandeltes Aluminiumpulver vorgelegt und mit der
Vormischung aus dem Schaufelmischer 10 min lang vermischt.
Es entstanden ca. 1000 kg eines Aluminiumpulvers, das mit
180 ppm Kalium-Oleat (ber. als Trockensubstanz) behandelt
war.
Tabelle 2 gibt Aufschluß über die Fließeigenschaften des
Aluminiumpulvers:
40 kg/h nach Beispiel 1 behandeltes Aluminiumpulver gemäß
Proben 1 bis 3 aus Tabelle 1 wurden mittels einer Dosier
schnecke, deren Durchmesser 25 mm und deren Steigung 20 mm
betrug, in eine pneumatische Förderleitung eines Durch
messers von 12 mm eindosiert und mit einem Stickstoffstrom
von 30 Nm3/h über einen Weg von 15 m in einen Reaktor
überführt und darin mit Chlor zu Aluminiumchlorid umge
setzt. Das Aluminiumpulver ließ sich, auch über längere
Zeiträume, problemlos dosieren und transportieren. Wurde
dagegen unbehandeltes Aluminiumpulver gemäß Proben 1 bis
3 verwendet, so zeigten sich schon nach 70 min Versuchs
dauer in der Dosierschnecke schalenförmige Ansätze, die
zur Verstopfung der pneumatischen Förderleitung führten.
Beispiel 2 wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß statt
der Dosierschnecke eine Spiralschnecke verwendet wurde,
deren Durchmesser und Steigung je 25 mm betrugen. Das
Ergebnis entsprach dem von Beispiel 2: Behandeltes Alu
miniumpulver gemäß Proben 1 bis 3 ließ sich prohlemlos
dosieren und transportieren. Unbehandeltes Aluminiumpulver
führte dagegen schon nach 30 min. zur Verstopfung der För
derleitung durch schalenförmige Ansätze.
Die Bedingungen entsprachen denen in Beispiel 2 mit dem
Unterschied, daß anstelle der Dosierschnecke ein aus 8
Kammern bestehendes Zellenrad mit einem Durchmesser von
60 mm verwendet wurde. Das Ergebnis entsprach dem der
Beispiele 2 und 3: Bei Verwendung behandelten Aluminium
pulvers traten auch über längere Zeiträume keine Störun
gen auf, unbehandeltes Aluminiumpulver aller 3 Proben
führte dagegen innerhalb von 45 min. Versuchsdauer zur
Verstopfung der Förderleitung.
In der beigefügten Zeichnung ist schematisch das Fließ
verhalten von behandeltem und unbehandeltem Aluminium
pulver (Abb. 1a bis d bzw. 2a bis d) anhand von 4 aufein
ander folgenden Phasen des Auslaufs des Aluminiumpulvers
aus dem Trichter dargestellt. Man erkennt, daß sich die
Oberfläche des Pulvers bei behandeltem Aluminiumpulver nur
wenig verändert, bei unbehandeltem dagegen stark krater
förmig absenkt.
Claims (9)
1. Zusatzstoff für die Titandioxidherstellung durch
Dampfphasenoxidation von Titantetrachlorid, bestehend aus
freifließendem, nicht zur Kaltversinterung neigendem, mit
Alkalioleat behandeltem Aluminiumpulver.
2. Zusatzstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Alkalioleat Kaliumoleat ist.
3. Zusatzstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kaliumoleat wasserhaltig ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines freifließenden nicht zur
Kaltversinterung neigendem, mit Alkalioleat behandeltem
Aluminiumpulver als Zusatzstoff für die Titandioxidherstellung
durch Dampfphasenoxidation von Titantetrachlorid,
dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumpulver mit
Kaliumoleat in Form einer 30 bis 80gewichtsprozentigen
wasserhaltigen Paste behandelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aluminiumpulver mit Kaliumoleat in Form einer 50 bis 70gewichtsprozentigen
wasserhaltigen Paste behandelt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Aluminiumpulver mit einer Menge von 50 bis
500 ppm Kaliumoleat (berechnet als Trockensubstanz) behandelt
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aluminiumpluver mit einer Menge von 100 bis 200 ppm Kaliumoleat
(berechnet als Trockensubstanz) behandelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zunächst eine Teilmenge von 0,6 bis 1,0 Gewichtsprozent
des Aluminiumpulvers mit der Gesamtmenge des
Kaliumoleats vorgemischt und dann die restliche Menge des
Aluminiumpulvers der Mischung zugefügt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst
eine Teilmenge von 0,7 his 0,9 Gewichtsprozent des
Aluminiumpulvers mit der Gesamtmenge des Kaliumoleats vorgemischt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3731199A DE3731199C2 (de) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | Zusatzstoff für die Titandioxidherstellung und Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE3731199A DE3731199C2 (de) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | Zusatzstoff für die Titandioxidherstellung und Verfahren zu seiner Herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3731199A1 DE3731199A1 (de) | 1989-03-30 |
DE3731199C2 true DE3731199C2 (de) | 1996-09-26 |
Family
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DE3731199A Expired - Fee Related DE3731199C2 (de) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | Zusatzstoff für die Titandioxidherstellung und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3731199C2 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
DE1205060B (de) * | 1963-05-17 | 1965-11-18 | Dynamit Nobel Ag | Verfahren zum Behandeln feinteiliger Feststoffe mit polaren, oberflaechenaktiven Substanzen zur Verhinderung des Zusammenbackens |
DE2032545C3 (de) * | 1970-07-01 | 1980-10-23 | Kronos Titan-Gesellschaft Mbh, 5090 Leverkusen | Verfahren zur Herstellung eines Metallchlorids oder eines Metallchloridgemisches |
-
1987
- 1987-09-17 DE DE3731199A patent/DE3731199C2/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE3731199A1 (de) | 1989-03-30 |
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