DE894841C

DE894841C - Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen eisenfreier, schnell filtrierender Orthotitansaeure

Info

Publication number: DE894841C
Application number: DET3713A
Authority: DE
Inventors: Franklin Laflin Kingsbury
Original assignee: Titan Corp
Current assignee: Engility LLC
Priority date: 1949-12-21
Filing date: 1950-12-21
Publication date: 1953-10-29
Also published as: US2564365A

Description

Verfahren zur Herstellung von im Wesentlichen eisenfreier, schnell filtrierender Orthotitansäure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Titansäuren, vorzugsweise aus einer eisenhaltigen Titanlösung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Darstellung von Orthotitansäure aus einer Ilmenitlösung.
Titansäuren können in vielen bekannten Herstellungsverfahren durch Hydrolyse dargestellt werden. Die Hydrolyse kann zu einer der beiden folgenden Formen führen: entweder zu der sogenannten Metatitansäure oder zu der sogenannten Orthotitansäure. Die erstere ist nur schwer und langsam in verdünnter Mineralsäure löslich, die letztere ist in ihr leicht löslich. Die Erfindung bezieht sich daher auf die Darstellung von Titansäure in Form der Orthotitäns4ure.
Die Orthotitansäure wird meistens in bekannter Weise durch Fällung einer Titansalzlösung mit einer alkalischen Lösung dargestellt, und zwar -in den meisten Fällen bei Raumtemperatur. Die gewöhnlich verwendete Titansalzlösung besteht aus einer eisenhaltigen Titansulfatlösung, erhalten aus der Reaktion von Ilmenit mit Schwefelsäure. Als alkalische Lösung wird meistens ein Alkalicarbonat oder Alkalihydroxyd verwendet, aus ökonomischen Gründen insbesondere ein solches auf Natriumbasis.
Bei einigen der bekannten Verfahren zur Herstellung von Orthotitansäure aus eisenhaltiger Titanlösung wird die alkalische Lösung in die Titanlösung gegeben; in den meisten Fällen wird jedoch so verfahren, daB die Titansalzlösung in die alkalische Lösung gegeben wird. Bei dem ersteren Verfahren treten Schwierigkeiten beim Filtern und Waschen der Titansäure auf; oftmals sind die Hydrate von solcher Beschaffenheit, daB sie sich nur schwer handhaben lassen; das Filtern- geht sehr träge vor sich, und das Wäschen benötigt größeren Zeitaufwand. Bei dem letzteren Verfahren sind die Titansäuren mit in ihrer Menge unerwünschten Verunreinigungen, beispielsweise in Form von Eisen, ausgestattet, die während der folgenden Verfahrensstufen nicht ohne weiteres zu entfernen und unter Umständen ziemlich schwer filtrierbar sind.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile zu vermeiden und ein einfaches und ökonomisches Verfahren zur Herstellung von Orthotitansäure zu schaffen, und zwar vornehmlich von nahezu reiner, leicht zu handhabender Orthotitansäure aus eisenhaltiger Titanlösung.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine eisenhaltige Titanlösung und eine alkalische Lösung derart miteinander vermischt werden, daß während der Dauer des Mischungsvorganges der px-Wert auf 3.5 bis 4,5 gehalten wird, und daß danach das Filtern und Waschen durchgeführt werden. Die Vermischung der Lösungen erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß die beiden Komponenten gleichzeitig zugesetzt werden in einer solchen Dosierung, daß der pH-Wert während der Dauer der Vermischung auf dem obenerwähnten Wert gehalten wird. Als Mischungsteilnehmer können vorzugsweise eine eisenhaltige Titansulfatlösung und eine alkalische Lösung verwendet werden. Es ist zweckmäßig, nach erfolgter Vermischung das Produkt während einer Zeit von 1/2 bis zu i1/2 Stunden zu rühren.
Durch diese erfindungsgemäße gleichmäßige Vermischung des Titansulfates und der alkalischen Lösung entsteht eine im wesentlichen eisenfreie und schnell filternde Orthotitansäure; das Wesentliche ist, daß die gegenseitige Vermischung so erfolgt, daß der PH-Wert während der gesamten Mischungsdauer in den Grenzen zwischen PR 3,5 und PR 4,5 gehalten wird. Die Titansäure wird als Orthotitansäure gefällt, die zufolge des Umstandes, daß ihr pH-Wert im Laufe des gesamten Verfahrens annähernd konstant bleibt, günstige Eigenschaften besitzt. Sie läßt sich schnell filtern und ist im wesentlichen rein. Bei den bekannten Herstellungsverfahren dagegen erfolgt die Fällung der Orthotitansäure bei stets schwankendem pH-Wert, was in ihren Eigenschaften wesentliche Unterschiede zur Folge hat.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise die Titansäure aus einer eisenhaltigen Titanlösung gefällt, die aus der Reaktion von Schwefelsäure mit Ilmenit erhalten wurde. Es ist weiterhin zweckmäßig, eine Lösung von Natriumcarbonat oder Natriumhydroxyd zu benutzen.
Zur Erläuterung der Eifindung wird nachstehendes Ausführungsbeispiel gegeben.
Beispiel Es wurde eine eisenhaltige Titanlösung, erhalten aus der Reaktion von Ilmenit mit Schwefelsäure, mit folgender Analyse verwendet: Diese Lösung wurde mit einer alkalischen Lösung, enthaltend ioo g/1 Natriumcarbonat, bei Raumtemperatur in einem Gefäß zu einer Mischung vereinigt. Dije Lösungen wurden miteinander unter solühen Verhältnissen vermischt, daß der pH-Wert während der gesamten Mischungszeit in einem Bereich von PR 3,5 bis PR 4,5 lag. Der pH-Wert wurde fortlaufend überwacht mit Hilfe von in die Mischung eintauchenden Elektroden. Der pH-Wert der Mischung schwankte während des Mischungsvorganges von PR 3,8 bis PR 4,3 und stellte sich endgültig auf PR 4,1 ein. iooo Teile Titanlösung wurden verwendet "und 6o Minuten lang durch die Natriumcarbonatlösung niedergeschlagen. Die aus 33oo Teilen bestehende Mischung wurde 45 Minuten lang nach Beendigung cles Mischungsvorganges gerührt. Das gesamte Vetfahren wurde bei Raumtemperatur durchgeführt. Die gefällte Orthotitansäure wurde dann gefiltert und mit Wasser gewaschen zwecks Entfernung der löslichen Salze. Die auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Titansäure war im wesentlichen frei von Eisen und ließ sich schnell filtrieren. Die Ergebnisse sind in der Tabelle entlalten.
Um gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren Vergleiche ziehen zu können, wurden außerdem zwei Vergleichsversuche auf Grund der oben beschriebenen bekannten Verfahren gemacht.
Bei dem ersten Vergleichsversuch wurde die eisenhaltige Titanlösung der alkalischen Lösung zugegeben. Die Lösung war der im Ausführungsbeispiel verwen--eieten gleichartig. Um einen sich bei der Neutralisierung bildenden C 02 Überschuß zu vermeiden, wurde die- Lösung zuvor mit Natriumcarbonat neutralisiert und hatte folgende Analyse:

Ti02 . . .... ...... . . ... 43,5g/1

H2 S 04 . .... . . . . . . . . . . . . 39,59/1

FeS04.................. 25,2g/1

Ti3+ berechnet auf Ti 0,. . . 0,4 g/1

23oo Teile der vorbereiteten Titanlösung wurden iooo Teilen Natriumcarbonatlösung nüt einer Konzentration von 7o g/1 Natriumcarbonat zugegeben. Es wurden 7o Minuten für die Zugabe der Titanlösung zu der alkalischen Lösung benötigt. Die Mischung wurde 30- Minuten lang nach der Zugabe gerührt. Das gesamte Verfahren wurde bei Raumtemperatur durchgeführt. Das PR der Mischung fiel während des Verfahrens von pR io auf den endgültigen Wert von PR 4. Die gefällte Orthotitansäure wurde danach gefiltert und mit Wasser gewaschen zwecks Entfernung der löslichen Salze. Die Titansäure filtrierte wesentlicher langsamer und wies beträchtliche Verunreinigungen an Eisen auf. Die Resultate sind in der Tabelle enthalten.

Der zweite Vergleichsversuch wurde mit der gleichen Lösung durchgeführt wie in dem Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß eine Natriumcarbonatlösung der eisenhaltigen Titanlösung zugegeben wurde. Die Anteile dir Lösungen und die Zeit der Zugabe ent-=sprachen dem ersten Vergleichsversuch. Die gefällte Orthotitansäure filtrierte außerordentlich langsam, und die tisenverunreinigungen waren außerordent-

Ti02 .................. ioo g/1

H2 S 04 . . . . . . . . . . ...... 192 g/1

Fe S 04 . . . . . . . . . . . . . . . . . 58g/1

Ti3+ berechnet auf Ti02.. i g/1

lich groß. Die Resultate sind in der Tabelle enthalten.

Eisenverun-

reinigungen in

Art der Zusammenfügung Filtraticns- derTitansäure

der Lösungen zeit

Fee 03 auf

TiO-Basis

Beispiel

Vermischung der Titan-

lösung und der alkali-

schen Lösung mitein-

ander . . . . . . . . . . . . . . .. 4 Minuten 0,0i0/0

Vergleich i

Zugabe der Titanlösung zu

der alkalischen Lösung. 13 Minuten 0,5 %

Vergleich 2:

Zugabe der alkalischen Lö-

sung zu der Titanlösung 87 Minuten 4,7%

Die vorstehende Tabelle zeigt klar, daß bei der Mischung einer eisenhaltigen Titanlösung und einer alkalischen Lösung gemäß der Erfindung unter Aufrechterhaltung eines pH-Wertes zwischen PH 3,5 und PIH 4,5 eine im wesentlichen eisenfreie, schnell filtrierende Orthotitansäure entsteht. Insbesondere besitzt die bei annähernd konstantem pH hergestellte Orthotitansäure gemäß der Erfindung eine vorzügliche Qualität gegenüber der bei wechselndem pH-Wert hergestellten gemäß den bekannten Verfahren. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Ausführungsform; der Schutz erstreckt sich auch auf geänderte Verhältnisse, soweit sie im Rahmen der Patentansprüche liegen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen eisenfreier, schnell filtrierender Orthotitansäure, dadurch gekennzeichnet, daß eine eisenhaltige Titanlösung und eine alkalische Lösung derart miteinander vermischt werden, daß während der Dauer des Mischungsvorganges der pH-Wert auf PH 3,5 bis PH 4,5 gehalten wird, und daß danach das Filtern und Waschen durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermischung der Lösungen in der Weise erfolgt, daß die beiden Komponenten gleichzeitig in solcher Dosierung zugesetzt werden, daß der pH-Wert während der Dauer der Vermischung auf PH 3,5 bis PH 4,5 gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung einer eisenhaltigen Titansulfatlösung als Reaktionsteilnehmer.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter Vermischung beider Lösungen das Produkt 1/2 bis i1/2 Stunden gerührt wird.