-
Verfahren zur Herstellung von Alkalititanaten der Zusammensetzung
M2 Ti;, Oll. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einem bisher
unbekannten Alkalititanat von der chemischen Zusammensetzung M,Ti50". M stellt hier
ein beliebiges Alkalimetall dar, und zwar insbesondere Natrium. oder Kalium.
-
In der Literatur sind Alkalititanate beschrieben, die in ihrer Zusammensetzung
unter anderem den Formeln M,TiO3 und M,Ti30,r entsprechen.
-
Bei einigen bekannten Verfahren zur Zersetzung von Titanerzen werden
die in dem Erz enthaltenen Titanverbindungen in Titanate übergeführt. Das Erz, z.
B. Rutil oder titanhaltiger Bauxit, wird mit Alkalimetallverbindungen, z. B. Soda
oder Natriumhydroxyd, geschmolzen. Auch ist es bekannt, titanhaltiges Erz, z. B.
Ilmenit, mit Alkalisulfat und einer kohlenstoffhaltigen Substanz aufzuschließen,
wobei Titanat des Alkalimetalls gewonnen wird. Später ging man dazu über, mit Schwefelnatrium
zu schmelzen; bisweilen wurde dasselbe im Reaktionsgefäß durch Reduktion des Natriumsulfats
mit Kohlenstoff gebildet.
-
Bei derartigen Verfahren entstehen Titanate von der Formel M,Ti03,
da die Alkalimetallverbindung stets in einer zur Bildung von Titanaten dieser Zusammensetzung
hinreichenden Menge oder im Überschuß verwendet wird. Durch Behandlung der in dieser
Wise gebildeten Titanate mit Wasser oder verdünnten Säuren wurden der Überschuß
an der verwendeten Alkalimetallverbindung sowie andere leicht lösliche Verbindungen
entfernt und ein Titankonzentrat als Rückstand erhalten.
-
Es wurde gefunden, daß ein Alkalititanat, das weniger Alkali enthält,
als es bisher beschrieben ist, hergestellt werden kann.
-
Diese neue Verbindung entspricht in ihrer Zusammensetzung der Formel
M,Ti5011 und enthält also 2 Moleküle Alkalimetall auf 5 Moleküle Titandioxyd. Sie
entsteht durch Erhitzen von Titanverbindungen mit Alkaliverbindungen, gegebenenfalls
in Gegenwart von Kohle oder kohlenstoffhältigen Stoffen, indem man von einem Ausgangsgemisch
der genannten Stoffe ausgeht, das auf vorhandenes Titan höchstens soviel Alkali
enthält wie ein Alkalititanat der Zusammensetzung M2Ti5011. Es können verschiedene
Alkalisalze verwendet werden, wie z. B. Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat und neutrale
Alkalisalze. Es können auch saure Salze der Alkalimetalle, z. B. Natriumbisulfat,
verwendet werden. Besonders bei der Verwendung von Sulfaten oder Bisulfaten hat
es sich als vorteilhaft gezeigt, die Erhitzung in Gegenwart von Kohle vorzunehmen.
-
Die Verbindungen sind, wenn sie rein und
nicht durch
Eisen oder andere ähnliche Elemente verunreinigt' sind, weiß in der Farbe und von
kristallinischer Struktur. Das spezifische Gewicht der Natriumverbindung ist etwa
3,5. Bei Behandlung dieser Verbindungen mit Schwefelsäure entsteht eine Mischung
von Titan- und Alkalimetallsulfaten, die in Wasser löslich ist.
-
Der besondere technische Effekt des Verfahrens liegt in der Herstellung
eines neuen Titanats, das zu seiner Bildung viel weniger Alkali erfordert als die
früher bekannten Ti= tanate und durch dessen Weiterverarbeitung die Herstellung
wasserlöslicher Titanverbindungen bzwls Titanlösungen wesentlich leichter und billiger
als früher geschieht. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Verfahrens bei
der Verarbeitung von Titanmaterialien, die sich nicht mit Säuren aufschließen lassen,
z. B. Rutil oder von titanhaltigen Abfall- oder Nebenprodukten, z. B. Rückstände
von der Aufarbeitung von Titanerzen, z. B. Ilmenit mit Säuren.
-
Die Temperatur für die Bildung der neuen Titanate schwankt von 8oo
bis iioo° C, je nach dem verwendeten Titanprodukt, seinem Verteilungszustand und
der verwendeten Alkalimetallverbindung. Das durch das Digerieren der neuen Verbindung
mit Schwefelsäure erhaltene wasserlösliche Produkt kann nach bekannten Verfahren
zur Herstellung von reinem Titanoxyd, Titankompositionspigmenten, Titansalzen und
anderen wertvollen Titanprodukten verwendet werden.
-
Die Erfindung wird nachstehend an einer Reihe von Ausführungsbeispielen.beschrieben.
Das hierbei verwendete Rutil bestand aus TiO2 mit geringen Mengen Verunreinigungen.
-
Beispiel i ioo kg fein verteilter Rutil werden innig mit 26,5 kg Natriumcarbonat
gemischt und i Stunde bei 950' C geröstet. Das entstehende Produkt wird mit
300 kg 93°joiger Schwefelsäure gemischt und etwa 2 Stunden bei einer Temperatur
von Zoo bis 22o ° C digeriert. Zu dem, entstehenden Sulfat werden in einem geeigneten
Behälter etwa i2oo 1 Wasser zugesetzt. Die Mischung wird dann durch Einführen von
Dampf oder sonstwie auf eine Temperatur von etwa 8o' C erhitzt und so lange gerührt,
bis eine vollständige Lösung eingetreten ist. Beispiel 2 ioo kg fein verteilter
Rutil werden mit 35,5 kg Natriumsulfat innig gemischt und 3 Stunden lang bei lioo
° C geröstet. Das entstehende Produkt wird mit 36o kg 78°/oiger Schwefelsäure gemischt
und etwa 2 Stunden bei einer Temperatur von Zoo bis 22o ° C digeriert. Zu den entstehenden
Sulfaten werden dann in einem geeigneten Behälter etwa i2oo 1 Wasser zugesetzt.
Die Mischung wird darauf durch Einführen von Dampf oder sonstwie auf eine Temperatur
von etwa 8o' C erhitzt und so lange gerührt, bis eine vollständige Lösung eingetreten
ist.
-
Beispiel 3 ioo kg fein verteilter Rutil werden innig mit 6o kg Natriumbisulfat
und 5 kg Holzkohle gemischt und i Stunde bei 950' C geröstet.
-
Die Mischung wird dann mit 300 kg 93 °/oiger Schwefelsäure
gemischt und etwa 2 Stunden bei einer Temperatur von Zoo bis 22o ° C digeriert.
Die weitere Verarbeitung erfolgt, wie in Beispiel x beschrieben.
-
Beispiel q.
-
ioo kg fein verteilter Rutil werden innig mit 34,5 kg Kaliumcarbonat
gemischt und i Stunde bei 95o' C geröstet. Das entstehende Produkt wird dann, wie
angegeben, weiterverarbeitet. Beispiel 5 ioo kg fein verteilter Rutil werden innig
mit 44 kg Kaliumsulfat und 5 -kg Holzkohle gemischt und i Stunde bei 950'
C geröstet. Die weitere Verarbeitung geht dann wie oben angegeben vor sich.