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Verfahren zur Herstellung von Titanverbindungen Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Titanverbindungen durch Hydrolyse aus mineralsaurer,
beispielsweise schwefelsaurer Lösung. Insbesondere bezieht sie sich auf die Darstellung
eines reinen Titanoxydpiginentes, das keinerlei unerwünschte Verunreinigungen, insbesondere
Eisenverbindungen, enthält, infolgedessen besonders weiß ist und im Vergleich zu
anderen gebräuchlichen Pigmenten ein erhöhtes Deckvermögen besitzt. Das neue Pigment
ist infolge seiner besonderen Feinheit und Weichheit für die Darstellung von Anstrichfarben
und für andere Zwecke besonders geeignet.
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Man nimmt an, daß das Deckvermögen der Titanpigmente unter anderem
vom Dispersionsgrad der einzelnen Teilchen abhängig ist. Komplexe Pigmente, das
heißt solche, die aus einem Träger, wie z. B. Bariumsulfat, mit darauf befestigten
Titanv erbindungen bestehen, weisen ein wesentlich höheres Deckvermögen auf, anscheinend
zum Teil wegen des Dispersionsvermögens des Grundstoffes und der Verhinderung der
Bildung von Aggregaten der ausgefällten Titanteilchen in unerwünschtem Grade.
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Es hat sich nun gezeigt, daß man durch Anwendung einer Mischung einer
organischen Säure oder Säureverbindung mit Phosphorsäure oder einer Phosphorsäureverbindung
bei der hydrolytischen Fällung von Titan aus seinen Lösungen ein Titanoxyd von großem
Deckvermögen und ausgezeichneter Farbe erhalten kann. Ferner hat sich gezeigt, daß
man derartige Niederschläge von gewünschter Beschaffenheit sogar aus Lösungen erhalten
kann, die den größten Teil der in Titanerzen gewöhnlich vorhandenen Verunreinigungen
enthalten.
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Das Verfahren zur Darstellung dieses reinen Titanoxyds besteht demgemäß
darin, daß man eine mineralsaure Titanlösung langsam zu einer heißen verdünnten
Lösung einer Mischung von organischer Säure oder Säureverbindung und Phosphorsäure
oder einer Phosphorsäureverbindung fließen läßt. Man kann auch die letztgenannten
Stoffe der Titanlösung zusetzen und die Mischung alsdann in heißes Wasser gießen.
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In jedem Falle wird der erhaltene Niederschlag filtriert und gewaschen
oder in anderer Weise von der Mutterlauge getrennt und dann in an sich bekannter
Weise bei einer Temperatur von 7oo bis zooo° C calciniert, bis man die erwarteten
Farbeigenschaften erreicht. Das so erhaltene Titanoxyd ist von gleichmäßiger Feinheit
und hat eine vorzügliche Farbe und Deckvermögen. Die einzelnen
Teilchen
sind im Endprodukt dem Titanoxydpigment gleichmäßig verteilt. Die Eigenschaften
des Endproduktes können kleine Änderungen erleiden durch Abänderung der Darstellungsbedingungen.
Eine typische Analyse ist die folgende: Ti 0 . 98, I3070 Fee O, Spur,
P205 1,30%, S03 0,22°/o. Man kann Titanoxyd mit großem Deckvermögen und ausgezeichneter
Farbe durch gleichzeitige Anwendung von Oxalsäure und Phosphorsäure darstellen.
Diese sind indessen nicht die einzigen Stoffe, die gute Ergebnisse liefern, sie
sind nur als Beispiele genannt. Andere organische Säuren, wie Gerb- . säure. Zitronensäure
und Weinsäure sowie ihre Verbindungen, können mit Phosphorsäure und Phosphorsäureverbindungen
zusammen unter Erzielung desgleichen Ergebnisses benutzt werden.
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Ausführungsbeispiele Das am leichtesten erhältliche Titanerz ist-Ilmenit
oder Titaneisenstein mit einem höchsten Gehalt von 52,7°/o TiO, und q.7,3°/" FeO
entsprechend der Formel Ti 02.-Fe0. Ilmenit enthält gewöhnlich kleine Mengenanderer
Oxyde, wie Aluminiumoxyd, Zirkonoxyd, Siliciumoxyd usw. Ein solches Erz wird durch
irgendein bekanntes Verfahren in Lösung gebracht, z. B. durch Erhitzen mit konzentrischer
Schwefelsäure und nachfolgende Behandlung mit Wasser.
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Es ist ratsam, alles vorhandene Eisen vor der Fällung des Titans zu
der zweiwertigen Form zu reduzieren. Diese Reduktion kann nach irgendeinem bekannten
Verfahren ausgeführt werden, z. B. durch Einführen von metallischem Eisen oder Zink.
Um sicher zu sein, daß kein Ferrieisen während der Fällung gebildet wird, führt
man die Reduktion der Lösung zweckmäßig so weit, daß sie Spuren von dreiwertigem
Titan enthält, unter Umständen noch mehr.
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I Man verwendet 167o kg einer, wie oben erwähnt, hergestellten Titanlösung
und löst 1.4,7 kg Oxalsäure und I,og kg Phosphorsäure in 850o 1 Wasser, dessen Temperatur
auf etwa g8° C gebracht wird. Die Titanlösung wird dann langsam im Laufe einer Stunde
in die Oxalsäure-Phosphorsäurelösung gegossen. Es wird umgerührt und die Temperatur
dabei nahezu konstant aufrechterhalten. Wenn die Lösungen gründlich gemischt sind,
sind ungefähr 95% des Titans ausgefällt, hauptsächlich als -basisches Sulfat, in
außerordentlich feiner Verteilung aber in einer solchen Form, daß es leicht abgesetzt
wird, leicht filtriert und gewaschen werden kann. Ein Teil der Phosphorsäure verbindet
sich mit dem Titan und ist im Niederschlag nachweisbar. Nach dem Filtrieren oder
einer sonstigen Trennung von der Mutterlauge wird der Niederschlag bei 70o bis rooo°
C calciniert bis zur Erreichung der erwarteten Farbeigenschaften.
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II 14,7 kg Oxalsäure und r,og kg Phosphorsäure werden in 1670 kg der
obigen Titanlösung gelöst. 850o 1 Wasser werden auf etwa g8° C erhitzt. Die Phosphorsäure
und Oxalsäure enthaltende Lösung wird dann langsam im Laufe einer Stunde in das
Wasser gegossen. Es wird umgerührt und die Temperatur annähernd konstant erhalten.
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Das erhaltene Produkt hat die gleichen Eigenschaften wie das nach
Beispiel i. Es wird ebenso wie dieses weiterbehandelt.
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Es ist zwar bereits bekannt, daß die Titansäure in Gegenwart von Phosphorsäure
gefällt werden -kann. Ebenso ist auch die Fällung von Titansäure durch Kochen einer
salzsauren Lösung bei Gegenwart von Essigsäure oder anderer organischer Säuren bekannt.
Im vorliegenden -Falle handelt es sich aber nicht um eine Fällung von Titan mit
Phosphorsäure oder organischen Säuren, sondern um eine hydrolytische Spaltung von
Titansalzen, bei Gegenwart kleiner Mengen Phosphorsäure oder Phosphaten und organischen
Säuren -oder Verbindungen derselben. Die Titansäure wird hier beim Eintreten der
Titanlösung in die verdünnte wäßrige Lösung sofort gefällt. Infolgedessen unterscheidet
sich das vorliegende Verfahren auch von einem anderen bekannten Verfahren, nach
welchem die Fällung in der Weise ausgeführt wird, daß eine Titanlösung mit Wasser
oder einer wäßrigen Lösung überschüttet wird, wobei die Entfernung des Wassers bzw.
der Lösung derart geschieht, daß die beiden Flüssigkeiten sich nur allmählich mischen
können. Hier kann eine Abscheidung von Titansäure erst erfolgen, wenn eine völlige
Mischung der Flüssigkeiten eingetreten ist.
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Gegenüber dem bekannten Verfahren besteht der besondere technische
Effekt des vorliegenden Verfahrens in der Erzielung sehr reiner Titanoxvdpigmente,
die von allen unerwünschten Verunreinigungen, insbesondere von Eisenverbindungen,
vollkommen frei und daher besonders weiß sind und ein erhöhtes Deckvermögen besitzen.
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In dem Patent 542 007 ist vorgeschlagen worden, bei der Fällung von
Titanverbindungen durch Hydrolyse aus mineralsaurer Titanlösung . diese bei erhöhter
Temperatur,
beispielsweise etwa 9o° C, mit einer Lösung einer organischen
Säure oder Verbindungen einer organischen Säure zu mischen. Von diesem Verfahren
unterscheidet sich das vorliegende durch die gleichzeitige Verwendung von Phosphorsäure
oder Phosphorsäureverbindungen.