DE588446C - Verfahren zur Herstellung von Titanpigmenten bzw. Titanoxyden - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Titanpigmenten bzw. Titanoxyden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung -von Titanpigmenten bzw. Titanoxyden, deren Eigenschaften gegenüber den bisher hergestellten Stoffen dieser Art gewisse Vorteile aufweisen.
• Nach den bekannten Verfahren werden die genannten Pigmente dadurch hergestellt, daß man die Titanverbindungen aus ihrer mineralsauren Lösung hydrolytisch fällt, die Fällung auswäscht und darauf glüht. Insbesondere wird die hydrolytische Fällung z. B. so ausgeführt, daß man die Temperatur der Lösung selbst erhöht öder daß man die Lösung in eine große Menge heißen Wassers einlaufen läßt.
• ' Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von komplexen Titanpigmenten bekannt, nach welchem Titanverb'indungen auf nadelförmigen kristallinischen Teilchen aus Calciumsulfat ausgefällt werden. Nach diesen Verfahren wird Calciumsulfat von nadelförmiger kristallinischer Struktur in eine Titansalzlösung eingeführt, hierauf wird die Lösung derart behandelt, daß die Titanverbindungen ausgefällt und der Niederschlag abgetrennt, gewaschen, getrocknet oder geglüht wird.
• Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren, bei dem ebenfalls Calciumsulfatteilchen bei der Fällung von Titanverbindungen benutzt werden. Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren werden diese Teilchen aber als Kerne bei der Fällung benutzt. Nach der Fällung wird dann der Niederschlag durch Waschen von den Calciumsulfatteilchen, soweit diese praktisch auswaschbar sind, befreit.
• Durch diese Arbeitsweise wird nicht nur die hydrolytische Fällung der Titanverbindungen beschleunigt, sondern auch ein Niederschlag erzeugt, der besondere physikalische Eigenschaften aufweist. Nach dem Abtrennen und Entfernen des wesentlichen Teils des betreffenden Stoffes und durch Waschen und Calcinieren wird dann ein Pigment erhalten, das eine ausgezeichnete Farbe, Opazität und andere wünschenswerte Eigenschaften aufweist.
• Wenn während der Fällung auch eine Trägersubstanz, wie z. B. Bariumsulfat, zugegen ist, so wird die Fällung und das entstehende Pigment einen Kompositionstypus aufweisen.
• Die Beschleunigung der Fällung kann der großen Menge feiner Teilchen des suspendierten Stoffes zugeschrieben werden, welche die Metastäbilität der Lösung aufheben, indem sie als Adsorptionskerne für die zu fällenden T itanverbindungen wirken. In dieser Beziehung ähneln sie einem Katalysator. Sie wirken anscheinend auch so, daß sie den Einschluß von Eisen verhindern und eine möglichst gute Teilchengröße'aufrechterhalten.
• Unter den wechselnden Bedingungen wäh= rend der Fällung in bezug auf Konzentration, Temperatur, Druck und Gesamtazidität der Lösung kann das Calciumsulfat oder ein sonstiger bei dem Verfahren verwendeter Stoff sich. an gewissen Stellen oder unter gewissen Bedingungen teilweise auflösen und sich an anderen Stellen oder unter anderen Bedingungen ausfällen und neue frische Kerne bilden.
• Bei der Herstellung von zusammengesetzten Pigmenten, die verhältnismäßig niedrige Prozentsätze an Titanoxyd enthalten, liefert der Füllstoff der Mischung genügend Kerne, aber es gibt eine Grenze in seiner Fähigkeit, in dieser Weise zu wirken. Der Zusatz von weiterem Calciumsulfat oder anderer ähnlicher Kerne macht es aber möglich, gute Pigmente zu erhalten, die höhere Prozentsätze an Titanoxyd enthalten. In derartigen Piginenten verbindet sich ein Teil des Titanoxyds mit den Füllstoffen, ein Teil ist nicht vereinigt. Je größer der Gehalt an Titanoxyd ist, um so mehr ist unvereinigt.
• Nachdem die Fällung der Titanverbindungen im wesentlichen völlständig ist, wird der Niederschlag abfiltriert oder sonstwie aus der Mutterlauge abgetrennt und mit Wasser gewaschen. Während der letzten Stufe des Waschverfahrens kann eine wäßrige Salzlösung verwendet werden, welche die Löslichkeit des Calciumsulfats erhöht. Beispielsweise erhöht die Gegenwart von Ammoniumchlorid im Waschwasser die Löslichkeit des Calciumsulfats beträchtlich.
• Unter Umständen kann es auch ratsam sein, mit dem Waschen aufzuhören, bevor alle löslichen Kerne entfernt sind. In solchen Mengen bleibt eine kleine Menge Calcittmsulfat im Endprodukt, beispielsweise i bis i i Prozent.
• Der Niederschlag wird alsdann bei der üblichen Temperatur von 70o bis 120o° C calciniert: Die zur Durchführung des Verfahrens bevorzugte Form des Calciumsulfats wird durch Zusatz eines wäßrigen Schlammes von gelöschtem Kalk zu Schwefelsäure hergestellt. Das Calciumsulfat kann auch durch Reaktion zwischen anderen Calciumverbindungen als gelöschter Kalk und Schwefelsäure hergestellt werden (z. B. Calciumcarbonat). Die Konzentration und die Temperatur müssen derart eingestellt und geregelt werden, daß hierbei ein außerordentlich feines Material erhalten wird von einer Struktur, die sich bei der Prüfung mit dem Mikroskop und mit X-Strahlen als Anhydrit erwiesen hat. Es können indessen auch andere Formen des Calciumsulfates, wie natürlicher Anhydrit, natürlicher Gips oder in irgendeiner Weise künstlich hergestelltes Calciumsulfat, Verwendung finden. Das Calciumsulfat kann auch, falls gewünscht, durch Reaktion zwischen schwefelsauren Titanlösungen und einer geeigneten Calciumverbindung hergestellt werden, wie Calciumoxyd, Calciumhydroxyd, Calciumcarbonat, Calciumchlorid u. dgl.
• Das Verfahren ist im folgenden an Hand von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben. Ilmeniterz wird mit Schwefelsäure aufgeschlossen und aus dein Aufschluß eine Titaneisenlösung hergestellt. Das gesamte Eisen und ein kleiner Teil des Titans dieser Lösung wird zu niedrigen Oxydationsstufen reduziert. Man läßt dann den unlöslichen Rückstand sich absetzen. Die klare überstehende Lösung, die zur Durchführung der Beispiele Verwendung findet, .enthält etwa 6 0% Ti 0, Beispiel_ i Herstellung von reinem Titanoxyd. Zu 78%iger Schwefelsäure wird eine Suspension von Kalk in Wasser zugesetzt. Das gebildete Calciumsulfat wird mit der beschriebenen titanhaltigen Lösung gemischt. Vorzugsweise wird das Calciumhydrat in einer solchen Menge verwendet, daß das gebildete, Calciumsulfat etwa ein Drittel des Gewichtes der vorhandenen Titanverbindungen, als Ti O. berechnet, ausmacht. Es können jedoch kleinere und auch größere Mengen von Calciumsulfat mit guten Resultaten verwendet werden. Die Mischung erhitzt man dann zum Sieden und kocht so lange, bis etwa 95 % des Titans gefällt sind. Darauf trennt man den Niederschlag ab, wäscht im wesentlichen frei von Calciumsulfat, trocknet und calciniert bei 90o° C. Das erhaltene Erzeugnis hat beispielsweise folgende Zusammensetzung Titandioxyd . . . . . . . . . . . 98 -99,504 Calciumsulfat . . , . . . . . . o, i- 2 "/, Andere Stoffe . ... . . . . .. o,i- 1 °% Spezifisches Gewicht dds Pigments 3,90. Beispiel z Herstellung eines komplexen Pigments mit einem Gehalt von 750o Titanoxyd und 250/,Bariums u1fat.
• Zu 78o/Qiger Schwefelsäure wird eine Suspension von Kalk in Wasser zugegeben. Das gebildete Calciumsulfat wird mit Bariumsulfat und der beschriebenen titanhaltigen Lösung gemischt. Vorzugsweise wird das Calciumhydrat in einer solchen Menge verwendet, daß das gebildete Calciumsulfat etwa ein Drittel des Gewichtes der vorhandenen Titanverbindungen, als @ Ti 0z berechnet, ausmacht. Es können jedoch kleinere und auch größere Mengen von Calciumsulfat mit guten Resultaten verwendet werden.
• Die Mengen der titanhaltigen Lösung und des Bariumsulfates werden so bemessen, daß man einen Niederschlag erhält, der 75 % Ti 02 enthält. Die Mischung wird zum Sieden erhitzt und so lange gekocht, bis etwa 95 % des Titans gefällt sind. Man trennt den Niederschlag ab, wäscht im wesentlichen frei von Calciumsulfat, trocknet und ealciniert bei cloo° C. Das erhaltene Erzeugnis hat folgende Zusammensetzung Titandioxyd . . . . . . . . . . . 74 -75 0,!0 Bariumsulfat . . . . . . . . . . . 24 -25 0/, 0 Calciumsulfat .......... o,oi- 10/0 Andere Stoffe . o, i - 1 04 Spezifisches Gewicht des Pigments 4,o. Beide Pigmente zeichnen ,sich durch ihre klare weiße Farbe und Lichtbeständigkeit aus. Die Pigmentteilchen sind außerordentlich fein verteilt und weich und glatt. Sie lassen sich mit Stoffen, die in der Farben-, Firnis-; Gummi- oder anderen Industrien Verwendung finden, leicht mischen.' Beim -Mischen mit diesen Stoffen zeigen sie ein großes Färbevermögen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE', i. Verfahren zur Herstellung von Titanpigmenten bzw. Titandioxyd, wobei Titanverbindungen aus einer mineralsauren, z. B. schwefelsauren Titanlösung hydrolytisch gefällt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fällung in Gegenwart von Calciumsulfat vorgenommen, hierauf das Calciumsulfat im wesentlichen ausgewaschen und das Produkt in üblicher Weise calciniert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von Calciumsulfat von der Struktur des Anhydrits.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von Calciumsulfat, das durch, Fällung einer Calciumverbindung mit der zur Fällung kommenden schwefelsauren Titanlösung gebildet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3 zur Herstellung von Titankompositionspigmenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Fällung in Gegenwart von üblichen Trägern, beispielsweise gemahlenem natürlichem Bariumsulfat, ausgeführt wird.