-
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.