JPH06340423A - 酸化チタンの製造方法 - Google Patents
酸化チタンの製造方法Info
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- JPH06340423A JPH06340423A JP5084948A JP8494893A JPH06340423A JP H06340423 A JPH06340423 A JP H06340423A JP 5084948 A JP5084948 A JP 5084948A JP 8494893 A JP8494893 A JP 8494893A JP H06340423 A JPH06340423 A JP H06340423A
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- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 気相法において、ルチル含有率の高い酸化チ
タンの製造方法を提供する。 【構成】 四塩化チタン、水素および酸素の混合ガスを
気相において燃焼させて四塩化チタンの加水分解により
酸化チタンを製造する方法において、四塩化チタン以外
の金属ハロゲン化物を実質的に使用せず、かつ混合ガス
中の四塩化チタン、水素および酸素のモル比を、式 ０．３≦酸素／四塩化チタン≦１．０ ０．１≦酸素／水素≦０．２ で示す範囲とすることを特徴とする酸化チタンの製造方
法。
タンの製造方法を提供する。 【構成】 四塩化チタン、水素および酸素の混合ガスを
気相において燃焼させて四塩化チタンの加水分解により
酸化チタンを製造する方法において、四塩化チタン以外
の金属ハロゲン化物を実質的に使用せず、かつ混合ガス
中の四塩化チタン、水素および酸素のモル比を、式 ０．３≦酸素／四塩化チタン≦１．０ ０．１≦酸素／水素≦０．２ で示す範囲とすることを特徴とする酸化チタンの製造方
法。
Description
【産業上の利用分野】本発明は酸化チタンの製造方法に
関するものであって、より詳しくは、四塩化チタン以外
の金属ハロゲン化物を実質的に使用せず、四塩化チタ
ン、水素および酸素を特定の範囲のモル比で燃焼させて
四塩化チタンの加水分解により、ルチル含有率の高い酸
化チタン微粒子を製造する方法に関する。
関するものであって、より詳しくは、四塩化チタン以外
の金属ハロゲン化物を実質的に使用せず、四塩化チタ
ン、水素および酸素を特定の範囲のモル比で燃焼させて
四塩化チタンの加水分解により、ルチル含有率の高い酸
化チタン微粒子を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】気相における酸化チタンの製造方法とし
ては、塩素法および火炎加水分解法が知られている。塩
素法では、ルチル鉱石を塩素化して四塩化チタンを取り
出し、これを精製した後、約１０００℃に予熱し、一
方、酸素も同温度に予熱し、各々を反応炉内に噴出させ
ると、両者が拡散して混ざり合う過程で次式のような反
応が進行して酸化チタンが得られる。 ＴｉＣｌ4 ＋ Ｏ2 → ＴｉＯ2 ＋ ２Ｃｌ2 この反応は発熱反応であるため反応炉内の温度は１５０
０℃程度になる。塩素法における、上記四塩化チタンと
酸素とが拡散して混ざり合う過程で四塩化チタンの酸化
反応が進行する反応形態では、生成する酸化チタンの１
次粒子径は、通常、０．１μｍ以上の大きな粒子にな
る。
ては、塩素法および火炎加水分解法が知られている。塩
素法では、ルチル鉱石を塩素化して四塩化チタンを取り
出し、これを精製した後、約１０００℃に予熱し、一
方、酸素も同温度に予熱し、各々を反応炉内に噴出させ
ると、両者が拡散して混ざり合う過程で次式のような反
応が進行して酸化チタンが得られる。 ＴｉＣｌ4 ＋ Ｏ2 → ＴｉＯ2 ＋ ２Ｃｌ2 この反応は発熱反応であるため反応炉内の温度は１５０
０℃程度になる。塩素法における、上記四塩化チタンと
酸素とが拡散して混ざり合う過程で四塩化チタンの酸化
反応が進行する反応形態では、生成する酸化チタンの１
次粒子径は、通常、０．１μｍ以上の大きな粒子にな
る。
【０００３】一方、火炎加水分解法は、燃焼して水を生
成する可燃性ガスと酸素とを燃焼バーナーに供給して燃
焼反応により火炎を形成させ、この火炎中に四塩化チタ
ンを投入して加水分解することにより微粒子状酸化チタ
ンを製造する方法である。可燃性ガスとして水素を使用
した場合の反応式は、次のようである。 ＴｉＣｌ4 ＋ ２Ｈ2 ＋ Ｏ2 → ＴｉＯ2 ＋ ４ＨＣｌ 火炎加水分解法では、上記可燃性ガス、酸素および四塩
化チタンの原料を、予め充分に混合した後燃焼バーナー
に供給し燃焼させることも行われており、この場合、上
記四塩化チタンの加水分解反応の反応速度が速いことも
相まって、得られる酸化チタンの粒子径は、１次粒子径
が０．１μｍ以下の微粒子状である。こうした微粒子状
の酸化チタンは、樹脂や液中での分散性が高く極めて有
用である。しかしながら、火炎加水分解法によっては、
結晶型においてアナターゼ含有比率の高い（ルチル含有
率の低い）酸化チタンしか得られないという問題があっ
た。
成する可燃性ガスと酸素とを燃焼バーナーに供給して燃
焼反応により火炎を形成させ、この火炎中に四塩化チタ
ンを投入して加水分解することにより微粒子状酸化チタ
ンを製造する方法である。可燃性ガスとして水素を使用
した場合の反応式は、次のようである。 ＴｉＣｌ4 ＋ ２Ｈ2 ＋ Ｏ2 → ＴｉＯ2 ＋ ４ＨＣｌ 火炎加水分解法では、上記可燃性ガス、酸素および四塩
化チタンの原料を、予め充分に混合した後燃焼バーナー
に供給し燃焼させることも行われており、この場合、上
記四塩化チタンの加水分解反応の反応速度が速いことも
相まって、得られる酸化チタンの粒子径は、１次粒子径
が０．１μｍ以下の微粒子状である。こうした微粒子状
の酸化チタンは、樹脂や液中での分散性が高く極めて有
用である。しかしながら、火炎加水分解法によっては、
結晶型においてアナターゼ含有比率の高い（ルチル含有
率の低い）酸化チタンしか得られないという問題があっ
た。
【０００４】酸化チタンは、工業的には樹脂、塗料、化
粧品等に添加され、その優れた隠蔽力、耐候性および紫
外線遮蔽効果を利用するものであるが、これらの効果は
ルチル晶型においてより有利に発現される。また近年、
上述のような工業上の利用分野では、微粒子状の酸化チ
タンが要望され、このようなニーズに応え、微粒子状で
かつルチル晶型の酸化チタンを製造する方法として、種
々の気相法による製造の検討がなされている。
粧品等に添加され、その優れた隠蔽力、耐候性および紫
外線遮蔽効果を利用するものであるが、これらの効果は
ルチル晶型においてより有利に発現される。また近年、
上述のような工業上の利用分野では、微粒子状の酸化チ
タンが要望され、このようなニーズに応え、微粒子状で
かつルチル晶型の酸化チタンを製造する方法として、種
々の気相法による製造の検討がなされている。
【０００５】火炎加水分解による酸化チタンの製造法の
うち特開昭４８−８６８８号公報には、主バーナーの燃
焼反応条件において、酸素／揮発性金属化合物および酸
素／可燃性ガスの供給比が当量比以下の条件が提案され
ている。また、特公昭３１−６３０７号公報、特公昭３
１−６３０８号公報および特公昭３１−６３０９号公報
記載の方法では、原料系に塩化アルミニウム等の揮発性
アルミニウム化合物を酸化アルミニウム換算で０．０１
ないし１０％添加することによって、ルチル含有率が９
０％以上の酸化チタンが得られている。さらに、塩素法
の改良として、特開平３−２５２３１５号公報には、四
塩化チタンと酸素との気相反応において、反応系へ水素
を添加し、水素の混合比率を変化させることによって酸
化チタン中のルチル含有率を調節し、かつ水素濃度１５
ないし１７容量％の条件にてルチル含有率９９％以上の
高純度酸化チタンを製造する方法が提案されている。
うち特開昭４８−８６８８号公報には、主バーナーの燃
焼反応条件において、酸素／揮発性金属化合物および酸
素／可燃性ガスの供給比が当量比以下の条件が提案され
ている。また、特公昭３１−６３０７号公報、特公昭３
１−６３０８号公報および特公昭３１−６３０９号公報
記載の方法では、原料系に塩化アルミニウム等の揮発性
アルミニウム化合物を酸化アルミニウム換算で０．０１
ないし１０％添加することによって、ルチル含有率が９
０％以上の酸化チタンが得られている。さらに、塩素法
の改良として、特開平３−２５２３１５号公報には、四
塩化チタンと酸素との気相反応において、反応系へ水素
を添加し、水素の混合比率を変化させることによって酸
化チタン中のルチル含有率を調節し、かつ水素濃度１５
ないし１７容量％の条件にてルチル含有率９９％以上の
高純度酸化チタンを製造する方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとするする課題】しかしながら、特
開昭４８−８６８８号公報に記載された製造法は、一つ
の管内に多数の管を配列した構造をもつ燃焼バーナーを
使用し、これら多数の管に供給する金属化合物蒸気、可
燃性ガス、酸素および不活性ガスの供給量を変えること
によって、バーナーノズル口における反応ガスの流速分
布を一定にすること、生成物の装置内各部への付着を防
止すること、および火炎温度を調節することを企図した
方法であって、多数の管に供給する反応ガスの供給モル
比として酸素／揮発性金属化合物＝０．２１ないし０．
４２の条件例をいくつか挙げているものの、原料ガスで
ある揮発性金属化合物として四塩化珪素を使用したシリ
カの製造に関する記述しかなく、原料ガスとして四塩化
チタンを使用した酸化チタンの製造について具体的条件
の記述はない。従って、得られた酸化チタンのルチル含
有率についても当然論及していない。さらに、シリカの
製造における上記多数の管へ供給する酸素／水素の供給
モル比として酸素／水素＝０．２１ないし０．４２の条
件例を示すのみである。
開昭４８−８６８８号公報に記載された製造法は、一つ
の管内に多数の管を配列した構造をもつ燃焼バーナーを
使用し、これら多数の管に供給する金属化合物蒸気、可
燃性ガス、酸素および不活性ガスの供給量を変えること
によって、バーナーノズル口における反応ガスの流速分
布を一定にすること、生成物の装置内各部への付着を防
止すること、および火炎温度を調節することを企図した
方法であって、多数の管に供給する反応ガスの供給モル
比として酸素／揮発性金属化合物＝０．２１ないし０．
４２の条件例をいくつか挙げているものの、原料ガスで
ある揮発性金属化合物として四塩化珪素を使用したシリ
カの製造に関する記述しかなく、原料ガスとして四塩化
チタンを使用した酸化チタンの製造について具体的条件
の記述はない。従って、得られた酸化チタンのルチル含
有率についても当然論及していない。さらに、シリカの
製造における上記多数の管へ供給する酸素／水素の供給
モル比として酸素／水素＝０．２１ないし０．４２の条
件例を示すのみである。
【０００７】また、特公昭３１−６３０７号公報、特公
昭３１−６３０８号公報および特公昭３１−６３０９号
公報に記載された製造法においては、原料系に揮発性ア
ルミニウム化合物を添加するため、生成する酸化チタン
中に酸化アルミニウムが混入し、高純度の酸化チタンは
得られていない。さらに、特開平３−２５２３１５号公
報に記載された製造法は、ルチル含有比率９９％以上の
高純度酸化チタンを得る条件として１５ないし１７容量
％の水素濃度を特定し、また、アナターゼを含む高純度
酸化チタンの製造条件として水素濃度３０容量％未満を
指定しているものの、反応管に供給する酸素／四塩化チ
タンおよび酸素／水素の供給モル比としては、具体的に
は酸素／四塩化チタン＝１．５、酸素／水素＝１．７以
上の条件例しか示されていない。しかも、塩素法の応用
であるため、上記原料は、四塩化チタンおよび水素と酸
素とが反応管に別々に供給され両者が拡散して混ざり合
う過程で反応が進行しているため、得られる酸化チタン
は、１次粒子径が０．３ないし０．６μｍの大きい粒子
である。
昭３１−６３０８号公報および特公昭３１−６３０９号
公報に記載された製造法においては、原料系に揮発性ア
ルミニウム化合物を添加するため、生成する酸化チタン
中に酸化アルミニウムが混入し、高純度の酸化チタンは
得られていない。さらに、特開平３−２５２３１５号公
報に記載された製造法は、ルチル含有比率９９％以上の
高純度酸化チタンを得る条件として１５ないし１７容量
％の水素濃度を特定し、また、アナターゼを含む高純度
酸化チタンの製造条件として水素濃度３０容量％未満を
指定しているものの、反応管に供給する酸素／四塩化チ
タンおよび酸素／水素の供給モル比としては、具体的に
は酸素／四塩化チタン＝１．５、酸素／水素＝１．７以
上の条件例しか示されていない。しかも、塩素法の応用
であるため、上記原料は、四塩化チタンおよび水素と酸
素とが反応管に別々に供給され両者が拡散して混ざり合
う過程で反応が進行しているため、得られる酸化チタン
は、１次粒子径が０．３ないし０．６μｍの大きい粒子
である。
【０００８】
【発明の目的】そこで、本発明の目的は、四塩化チタン
を火炎中にて加水分解し酸化チタンを製造する方法、す
なわち、火炎加水分解法において、ルチル含有率の高い
酸化チタン微粒子を製造する方法を提供することにあ
る。
を火炎中にて加水分解し酸化チタンを製造する方法、す
なわち、火炎加水分解法において、ルチル含有率の高い
酸化チタン微粒子を製造する方法を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記技術課
題を解決すべく鋭意研究を行ってきた結果、四塩化チタ
ン、水素および酸素の混合ガスを各成分のモル比、酸素
／四塩化チタン、および酸素／水素が当量比以下の特定
の条件とし、これを燃焼することによって、生成する酸
化チタンのルチル含有率が増大することを見いだし、本
発明を完成するに至った。即ち、本発明は、四塩化チタ
ン、水素および酸素の混合ガスを気相において燃焼させ
て四塩化チタンの加水分解により酸化チタンを製造する
方法において、四塩化チタン以外の金属ハロゲン化物を
実質的に使用せず、かつ混合ガス中の四塩化チタン、水
素および酸素のモル比を、式 ０．３≦酸素／四塩化チタン≦１．０ ０．１≦酸素／水素≦０．２ に示す範囲とすることを特徴とする酸化チタンの製造方
法である。
題を解決すべく鋭意研究を行ってきた結果、四塩化チタ
ン、水素および酸素の混合ガスを各成分のモル比、酸素
／四塩化チタン、および酸素／水素が当量比以下の特定
の条件とし、これを燃焼することによって、生成する酸
化チタンのルチル含有率が増大することを見いだし、本
発明を完成するに至った。即ち、本発明は、四塩化チタ
ン、水素および酸素の混合ガスを気相において燃焼させ
て四塩化チタンの加水分解により酸化チタンを製造する
方法において、四塩化チタン以外の金属ハロゲン化物を
実質的に使用せず、かつ混合ガス中の四塩化チタン、水
素および酸素のモル比を、式 ０．３≦酸素／四塩化チタン≦１．０ ０．１≦酸素／水素≦０．２ に示す範囲とすることを特徴とする酸化チタンの製造方
法である。
【００１０】本発明で使用する四塩化チタン、水素およ
び酸素は、不純物を含まない高純度のものを使用し、場
合によっては、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
スにて希釈して用いる。本発明においては、酸化チタン
製造の原料として四塩化チタンを使用し、それ以外の金
属ハロゲン化物を実質的に使用しないことが重要な特徴
である。本発明の目的は、酸化チタンの製造方法におい
て酸化チタンの結晶型、すなわち、ルチル／アナターゼ
比を高くすることにあるが、結晶型制御のために添加剤
を用いることは、酸化チタンの純度を低下させるので好
ましくない。
び酸素は、不純物を含まない高純度のものを使用し、場
合によっては、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガ
スにて希釈して用いる。本発明においては、酸化チタン
製造の原料として四塩化チタンを使用し、それ以外の金
属ハロゲン化物を実質的に使用しないことが重要な特徴
である。本発明の目的は、酸化チタンの製造方法におい
て酸化チタンの結晶型、すなわち、ルチル／アナターゼ
比を高くすることにあるが、結晶型制御のために添加剤
を用いることは、酸化チタンの純度を低下させるので好
ましくない。
【００１１】酸化チタンの製造は、例えば、図１に示す
ような反応装置を使用して、以下の手順に従って行う。
まず、常温で液体の四塩化チタンを所定のモル比となる
ような流量で気化器１に導入して蒸発させる。一方、所
定のモル比となるような流量の水素、酸素、および場合
によっては不活性ガスを混合し、加熱器２に導入して予
熱する。気化した四塩化チタンと予熱した水素、酸素、
および場合によっては不活性ガスを含む混合ガスとを予
め混合し、この反応ガス混合物を燃焼バーナー４へ連続
的に投入する。
ような反応装置を使用して、以下の手順に従って行う。
まず、常温で液体の四塩化チタンを所定のモル比となる
ような流量で気化器１に導入して蒸発させる。一方、所
定のモル比となるような流量の水素、酸素、および場合
によっては不活性ガスを混合し、加熱器２に導入して予
熱する。気化した四塩化チタンと予熱した水素、酸素、
および場合によっては不活性ガスを含む混合ガスとを予
め混合し、この反応ガス混合物を燃焼バーナー４へ連続
的に投入する。
【００１２】混合ガスは火炎を形成して燃焼し、下記の
反応式にしたがって、微粒子状の酸化チタンが生成す
る。 ＴｉＣｌ4 ＋ ２Ｈ2 ＋ Ｏ2 → ＴｉＯ2 ＋ ４ＨＣｌ 生成した酸化チタンは、排ガスおよび必要に応じて反応
器３へ別途導入した空気とともに冷却器５へ送られ、冷
却された後、捕集器６にてガス成分と分離、回収され
る。四塩化チタンを蒸発させる気化器の温度は、通常、
１００ないし２００℃、好ましくは、１２０ないし１５
０℃である。また、水素、酸素および場合によっては不
活性ガスを含む混合ガスを予熱する加熱器の温度は、四
塩化チタン気化器と同程度の温度とし、当該混合ガスと
四塩化チタンガスとを混合する際に四塩化チタンガスが
凝縮しないようにする。
反応式にしたがって、微粒子状の酸化チタンが生成す
る。 ＴｉＣｌ4 ＋ ２Ｈ2 ＋ Ｏ2 → ＴｉＯ2 ＋ ４ＨＣｌ 生成した酸化チタンは、排ガスおよび必要に応じて反応
器３へ別途導入した空気とともに冷却器５へ送られ、冷
却された後、捕集器６にてガス成分と分離、回収され
る。四塩化チタンを蒸発させる気化器の温度は、通常、
１００ないし２００℃、好ましくは、１２０ないし１５
０℃である。また、水素、酸素および場合によっては不
活性ガスを含む混合ガスを予熱する加熱器の温度は、四
塩化チタン気化器と同程度の温度とし、当該混合ガスと
四塩化チタンガスとを混合する際に四塩化チタンガスが
凝縮しないようにする。
【００１３】本発明者等は、四塩化チタンを火炎中にて
加水分解し酸化チタンを製造する方法において、原料成
分の混合ガスの燃焼により形成される火炎を還元性雰囲
気にすることが、生成する酸化チタンのルチル含有率を
高めるのに有利な効果をもつという知見を得た。この知
見によれば、酸素／四塩化チタンのモル比を、 ０．３≦酸素／四塩化チタン≦１．０ 好ましくは０．４≦酸素／四塩化チタン≦０．９に示す
範囲となるように、また、酸素／水素のモル比を、 ０．１≦酸素／水素≦０．２ 好ましくは、０．１２≦酸素／水素≦０．１８に示す範
囲となるように混合した後、該混合ガスを燃焼すること
により、ルチル含有率８５ないし９０ｗｔ％の酸化チタ
ンを合成することができる。
加水分解し酸化チタンを製造する方法において、原料成
分の混合ガスの燃焼により形成される火炎を還元性雰囲
気にすることが、生成する酸化チタンのルチル含有率を
高めるのに有利な効果をもつという知見を得た。この知
見によれば、酸素／四塩化チタンのモル比を、 ０．３≦酸素／四塩化チタン≦１．０ 好ましくは０．４≦酸素／四塩化チタン≦０．９に示す
範囲となるように、また、酸素／水素のモル比を、 ０．１≦酸素／水素≦０．２ 好ましくは、０．１２≦酸素／水素≦０．１８に示す範
囲となるように混合した後、該混合ガスを燃焼すること
により、ルチル含有率８５ないし９０ｗｔ％の酸化チタ
ンを合成することができる。
【００１４】本発明において、燃焼する四塩化チタン、
水素および酸素の混合ガスは、該混合ガス中の各成分の
モル比、すなわち、酸素／四塩化チタンおよび酸素／水
素が同時に上記の範囲内にあることが重要である。一方
のモル比が上記範囲外の場合、生成する酸化チタンのル
チル含有率が８５ｗｔ％以上になることはない。また、
上記四塩化チタン、水素および酸素の各成分は、予め混
合してから燃焼バーナーに供給して燃焼させることが必
要であり、例えば該各成分を予混合することなく、各々
別途に燃焼バーナーに供給し、拡散燃焼させた場合で
は、生成する酸化チタン粒子が０．１μｍ以上と大きく
なり、目的の微粒子が得られない。
水素および酸素の混合ガスは、該混合ガス中の各成分の
モル比、すなわち、酸素／四塩化チタンおよび酸素／水
素が同時に上記の範囲内にあることが重要である。一方
のモル比が上記範囲外の場合、生成する酸化チタンのル
チル含有率が８５ｗｔ％以上になることはない。また、
上記四塩化チタン、水素および酸素の各成分は、予め混
合してから燃焼バーナーに供給して燃焼させることが必
要であり、例えば該各成分を予混合することなく、各々
別途に燃焼バーナーに供給し、拡散燃焼させた場合で
は、生成する酸化チタン粒子が０．１μｍ以上と大きく
なり、目的の微粒子が得られない。
【００１５】ところで、本発明のように、燃焼させる混
合ガス中の酸素が四塩化チタンおよび水素に対して当量
比以下の条件では、四塩化チタンおよび水素が酸素に対
して過剰に供給され、過剰分の四塩化チタンおよび水素
が上記混合ガスの燃焼雰囲気の周囲に充満し、該混合ガ
スの燃焼の安定性を妨げる場合がある。従って、本発明
においては、燃焼バーナーが設置される反応器内に別途
空気を導入し、上記混合ガスの燃焼雰囲気の周囲で該過
剰分の四塩化チタンおよび水素を空気中の酸素により燃
焼させるのが好ましい。その場合、酸化チタン粒子は、
前記四塩化チタン、水素および酸素の混合ガスの燃焼で
生じた酸化チタンを核として、同様の高いルチル含有率
で粒成長する。なお、反応器内に空気を導入することに
より、その流れにより、反応生成物を反応器内から迅速
に搬出することができる。
合ガス中の酸素が四塩化チタンおよび水素に対して当量
比以下の条件では、四塩化チタンおよび水素が酸素に対
して過剰に供給され、過剰分の四塩化チタンおよび水素
が上記混合ガスの燃焼雰囲気の周囲に充満し、該混合ガ
スの燃焼の安定性を妨げる場合がある。従って、本発明
においては、燃焼バーナーが設置される反応器内に別途
空気を導入し、上記混合ガスの燃焼雰囲気の周囲で該過
剰分の四塩化チタンおよび水素を空気中の酸素により燃
焼させるのが好ましい。その場合、酸化チタン粒子は、
前記四塩化チタン、水素および酸素の混合ガスの燃焼で
生じた酸化チタンを核として、同様の高いルチル含有率
で粒成長する。なお、反応器内に空気を導入することに
より、その流れにより、反応生成物を反応器内から迅速
に搬出することができる。
【００１６】さらに、四塩化チタン、水素および酸素の
混合ガスの燃焼を継続的に行うには、該混合ガスの燃焼
が行われる燃焼バーナーの周囲を、別途可燃性ガスが燃
焼される補助バーナーで囲み、上記混合ガスの燃焼によ
り形成される火炎を補助炎で包むのが好適である。それ
により、燃焼バーナーに供給される四塩化チタン、水素
および酸素の混合ガスは、該補助炎により連続的に燃焼
が行われる。補助炎での可燃性ガスの燃焼は、上記のと
おり四塩化チタン、水素および酸素の混合ガスの燃焼と
は独立して行われるものであり、該混合ガスの燃焼とは
区別される。補助バーナーへ投入する可燃性ガスは、水
素、一酸化炭素および炭化水素類など、燃焼によって火
炎を形成するようなガスであれば特に限定されない。な
お、補助バーナーへ投入する可燃性ガスが水素であって
も、前記混合ガスの燃焼による酸化チタンのルチル含有
率の増大効果には何等影響はない。
混合ガスの燃焼を継続的に行うには、該混合ガスの燃焼
が行われる燃焼バーナーの周囲を、別途可燃性ガスが燃
焼される補助バーナーで囲み、上記混合ガスの燃焼によ
り形成される火炎を補助炎で包むのが好適である。それ
により、燃焼バーナーに供給される四塩化チタン、水素
および酸素の混合ガスは、該補助炎により連続的に燃焼
が行われる。補助炎での可燃性ガスの燃焼は、上記のと
おり四塩化チタン、水素および酸素の混合ガスの燃焼と
は独立して行われるものであり、該混合ガスの燃焼とは
区別される。補助バーナーへ投入する可燃性ガスは、水
素、一酸化炭素および炭化水素類など、燃焼によって火
炎を形成するようなガスであれば特に限定されない。な
お、補助バーナーへ投入する可燃性ガスが水素であって
も、前記混合ガスの燃焼による酸化チタンのルチル含有
率の増大効果には何等影響はない。
【００１７】製造された酸化チタンには、当初、少量
（０．１ないし１．０％）の塩化物が付着しているが、
この付着塩化物は３００ないし５００℃の熱処理にて除
去することができる。熱処理方法としては、真空熱処理
や、空気あるいは窒素雰囲気中での加熱処理、および、
スチーム処理などが適用できる。このような熱処理によ
り、塩素濃度が０．０１％以下の酸化チタンを得ること
ができる。
（０．１ないし１．０％）の塩化物が付着しているが、
この付着塩化物は３００ないし５００℃の熱処理にて除
去することができる。熱処理方法としては、真空熱処理
や、空気あるいは窒素雰囲気中での加熱処理、および、
スチーム処理などが適用できる。このような熱処理によ
り、塩素濃度が０．０１％以下の酸化チタンを得ること
ができる。
【００１８】本明細書中におけるルチル／アナターゼの
混合物である酸化チタンのルチル含有率は、Ｒ．Ａ．ス
パーおよびＨ. メイヤース゛が提案した算出式〔アナリ
ティカル ケミストリー （Anal. Chem. ） 29, 760
(1957) 〕にしたがって求めることができる。すなわ
ち、酸化チタンのＸ線回折測定を行い、ルチルの最強干
渉線（面指数１１０）のピーク面積 Ir 、および、アナ
ターゼの最強干渉線（面指数１０１）のピーク面積 Ia
を求め、下記式 ルチル含有率（ｗｔ％）＝１００−１００／（１＋１．
２６５× Ir ／ Ia ） により算出することができる。
混合物である酸化チタンのルチル含有率は、Ｒ．Ａ．ス
パーおよびＨ. メイヤース゛が提案した算出式〔アナリ
ティカル ケミストリー （Anal. Chem. ） 29, 760
(1957) 〕にしたがって求めることができる。すなわ
ち、酸化チタンのＸ線回折測定を行い、ルチルの最強干
渉線（面指数１１０）のピーク面積 Ir 、および、アナ
ターゼの最強干渉線（面指数１０１）のピーク面積 Ia
を求め、下記式 ルチル含有率（ｗｔ％）＝１００−１００／（１＋１．
２６５× Ir ／ Ia ） により算出することができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、既存の燃焼バーナーを
有する反応装置を使用して四塩化チタンを火炎中にて加
水分解することにより酸化チタンを製造する技術におい
て、四塩化チタン、水素および酸素を特定の範囲のモル
比で混合し、燃焼バーナーへ投入して燃焼させることに
より、生成する酸化チタンのルチル含有率を８５ないし
９０ｗｔ％とした微粒子状の酸化チタンを製造すること
ができる。得られた酸化チタンは、工業的には樹脂、塗
料、化粧品等の添加剤として、その優れた耐候性および
紫外線吸収力を発揮することができる。
有する反応装置を使用して四塩化チタンを火炎中にて加
水分解することにより酸化チタンを製造する技術におい
て、四塩化チタン、水素および酸素を特定の範囲のモル
比で混合し、燃焼バーナーへ投入して燃焼させることに
より、生成する酸化チタンのルチル含有率を８５ないし
９０ｗｔ％とした微粒子状の酸化チタンを製造すること
ができる。得られた酸化チタンは、工業的には樹脂、塗
料、化粧品等の添加剤として、その優れた耐候性および
紫外線吸収力を発揮することができる。
【００２０】
【実施例】本発明の効果を具体的に示すため、図１に示
す反応装置、および図２に示すバーナーを用いて酸化チ
タンの製造を実施した結果を以下に示す。本発明は、こ
こに示す実施例に限られるものではない。
す反応装置、および図２に示すバーナーを用いて酸化チ
タンの製造を実施した結果を以下に示す。本発明は、こ
こに示す実施例に限られるものではない。
【００２１】＜実施例１＞四塩化チタンを流量２．１ｋ
ｇ／ｈにて気化器１に導入して定常的に蒸発させ、加熱
器２にて予熱した水素０．６４Ｎｍ3 ／ｈ、酸素０．１
０Ｎｍ3 ／ｈおよび窒素１．７Ｎｍ3 ／ｈの混合ガスと
混合した後、燃焼バーナー管７へ連続的に投入した。当
該反応ガス混合物は、補助バーナー管８に別途投入され
た水素１．０Ｎｍ3 ／ｈが反応器３内にある空気との燃
焼反応で形成した補助炎によって連続的に燃焼した。こ
のときのモル比は、酸素／四塩化チタン＝０．４０、お
よび、酸素／水素＝０．１６であった。生成物は、排ガ
スおよび反応器３へ別途導入した空気とともに冷却器５
に送られ、冷却された後、サイクロン６にてガス成分と
分離し回収した。回収量は４５０ｇ／ｈであった。捕集
した白色微粉末のＸ線回折はルチル／アナターゼ混合酸
化チタンのパターンを示し、ルチル含有率は８８ｗｔ％
であった。また、平均１次粒子径は０．０６μｍであっ
た。得られた結果を表１に示した。
ｇ／ｈにて気化器１に導入して定常的に蒸発させ、加熱
器２にて予熱した水素０．６４Ｎｍ3 ／ｈ、酸素０．１
０Ｎｍ3 ／ｈおよび窒素１．７Ｎｍ3 ／ｈの混合ガスと
混合した後、燃焼バーナー管７へ連続的に投入した。当
該反応ガス混合物は、補助バーナー管８に別途投入され
た水素１．０Ｎｍ3 ／ｈが反応器３内にある空気との燃
焼反応で形成した補助炎によって連続的に燃焼した。こ
のときのモル比は、酸素／四塩化チタン＝０．４０、お
よび、酸素／水素＝０．１６であった。生成物は、排ガ
スおよび反応器３へ別途導入した空気とともに冷却器５
に送られ、冷却された後、サイクロン６にてガス成分と
分離し回収した。回収量は４５０ｇ／ｈであった。捕集
した白色微粉末のＸ線回折はルチル／アナターゼ混合酸
化チタンのパターンを示し、ルチル含有率は８８ｗｔ％
であった。また、平均１次粒子径は０．０６μｍであっ
た。得られた結果を表１に示した。
【００２２】＜実施例２ないし４、比較例１，２＞実施
例１において、酸化チタンの製造条件を各々表１に示す
ような条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にし
て酸化チタンを製造した。得られた酸化チタンのルチル
含有率および平均１次粒子径を表１に示した。
例１において、酸化チタンの製造条件を各々表１に示す
ような条件に変更したこと以外は、実施例１と同様にし
て酸化チタンを製造した。得られた酸化チタンのルチル
含有率および平均１次粒子径を表１に示した。
【００２３】
【表１】 No. のＥ：実施例 Ｒ：比較例
【図１】本発明の製造方法を実施するための反応装置の
代表的態様の概略図である。
代表的態様の概略図である。
【図２】本発明の製造方法を実施するためのバーナーの
代表的態様の概略図である。
代表的態様の概略図である。
１ 四塩化チタンを気化するための気化器 ２ 水素および酸素の混合ガスの予熱を行う加熱器 ３ 反応器 ４ バーナー（燃焼バーナーおよび補助バーナー） ５ 生成する酸化チタンを含む排ガスを冷却する冷却器 ６ 生成する酸化チタンを排ガス成分と分離し、回収す
る捕集器 ７ 四塩化チタン、水素および酸素の混合ガスを投入す
る燃焼バーナー部 ８ 補助炎形成のための可燃性ガスを投入する補助バー
ナー部
る捕集器 ７ 四塩化チタン、水素および酸素の混合ガスを投入す
る燃焼バーナー部 ８ 補助炎形成のための可燃性ガスを投入する補助バー
ナー部
Claims (1)
- 【請求項１】四塩化チタン、水素および酸素の混合ガス
を気相において燃焼させて四塩化チタンの加水分解によ
り酸化チタンを製造する方法において、四塩化チタン以
外の金属ハロゲン化物を実質的に使用せず、かつ混合ガ
ス中の四塩化チタン、水素および酸素のモル比を、式 ０．３≦酸素／四塩化チタン≦１．０ ０．１≦酸素／水素≦０．２ に示す範囲とすることを特徴とする酸化チタンの製造方
法。 【０００１】
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP08494893A JP3170094B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-12 | 酸化チタンの製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-82243 | 1993-04-08 | ||
| JP8224393 | 1993-04-08 | ||
| JP08494893A JP3170094B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-12 | 酸化チタンの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06340423A true JPH06340423A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3170094B2 JP3170094B2 (ja) | 2001-05-28 |
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ID=26423258
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08494893A Expired - Fee Related JP3170094B2 (ja) | 1993-04-08 | 1993-04-12 | 酸化チタンの製造方法 |
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| JP (1) | JP3170094B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001016027A1 (fr) * | 1999-08-30 | 2001-03-08 | Showa Denko K.K. | Particules d'oxyde de titane et leur procede de production |
| WO2001023305A1 (fr) * | 1999-09-27 | 2001-04-05 | Showa Denko K.K. | Oxyde de titane a particules fines et procede pour le produire |
| US6544493B1 (en) | 1999-08-30 | 2003-04-08 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Ultrafine particulate titanium oxide and production process therof |
| US6824758B2 (en) | 2000-09-15 | 2004-11-30 | Showa Denko K.K. | Particulate titanium oxide and production process therefor |
| JP2005126319A (ja) * | 2003-10-01 | 2005-05-19 | Toho Titanium Co Ltd | 酸化チタン粉末 |
| CN1302998C (zh) * | 2005-07-21 | 2007-03-07 | 华东理工大学 | 粒径均匀的气相纳米二氧化钛的制备方法 |
| JP2007527833A (ja) * | 2003-12-31 | 2007-10-04 | カウンシル オブ サイエンティフィク アンド インダストリアル リサーチ | 超微細なルチル相形の二酸化チタン粒子の低温合成 |
| US7449166B2 (en) | 1999-09-27 | 2008-11-11 | Showa Denko K.K. | Particulate titanium oxide and production process therefor |
| WO2009035019A1 (ja) | 2007-09-12 | 2009-03-19 | M.Technique Co., Ltd. | 二酸化チタン超微粒子及びその製造方法 |
| JP2009132596A (ja) * | 2007-11-09 | 2009-06-18 | M Technique Co Ltd | 二酸化チタン超微粒子及びその製造方法 |
| US7591991B2 (en) | 2002-03-06 | 2009-09-22 | Showa Denko K.K. | Ultrafine particulate titanium oxide with low chlorine and low rutile content, and production process thereof |
| JP4812213B2 (ja) * | 1999-09-27 | 2011-11-09 | 昭和電工株式会社 | 微粒子状酸化チタン及びその製造方法 |
| US8083330B2 (en) * | 2008-07-28 | 2011-12-27 | Seiko Epson Corporation | Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, and piezoelectric transducer |
| US8354358B2 (en) | 2005-02-28 | 2013-01-15 | Showa Denko K.K. | Fine particulate titanium dioxide, and production process and uses thereof |
| JP2013170110A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Nippon Aerosil Co Ltd | 酸化チタンの非極性有機溶媒分散液 |
| JP2018089583A (ja) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | ナカ工業株式会社 | 笠木 |
| WO2022249940A1 (ja) | 2021-05-24 | 2022-12-01 | デンカ株式会社 | 無機酸化物粉末及びその製造方法、並びに樹脂組成物 |
| WO2022249941A1 (ja) | 2021-05-24 | 2022-12-01 | デンカ株式会社 | 無機酸化物粉末及びその製造方法、並びに樹脂組成物 |
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|---|---|---|---|---|
| CN102430368B (zh) * | 2011-09-15 | 2013-12-25 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 气固两相反应装置和气固两相反应工艺 |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP08494893A patent/JP3170094B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544493B1 (en) | 1999-08-30 | 2003-04-08 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Ultrafine particulate titanium oxide and production process therof |
| US6830742B2 (en) | 1999-08-30 | 2004-12-14 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Ultrafine particulate titanium oxide and production process thereof |
| WO2001016027A1 (fr) * | 1999-08-30 | 2001-03-08 | Showa Denko K.K. | Particules d'oxyde de titane et leur procede de production |
| US7018608B2 (en) | 1999-08-30 | 2006-03-28 | Showa Denko K.K. | Ultrafine particulate titanium oxide and production process thereof |
| US7449166B2 (en) | 1999-09-27 | 2008-11-11 | Showa Denko K.K. | Particulate titanium oxide and production process therefor |
| WO2001023305A1 (fr) * | 1999-09-27 | 2001-04-05 | Showa Denko K.K. | Oxyde de titane a particules fines et procede pour le produire |
| AU775479B2 (en) * | 1999-09-27 | 2004-08-05 | Showa Denko Kabushiki Kaisha | Fine particulate titanium oxide and method for producing the same |
| JP4812213B2 (ja) * | 1999-09-27 | 2011-11-09 | 昭和電工株式会社 | 微粒子状酸化チタン及びその製造方法 |
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| JP2007527833A (ja) * | 2003-12-31 | 2007-10-04 | カウンシル オブ サイエンティフィク アンド インダストリアル リサーチ | 超微細なルチル相形の二酸化チタン粒子の低温合成 |
| JP4800768B2 (ja) * | 2003-12-31 | 2011-10-26 | カウンシル オブ サイエンティフィク アンド インダストリアル リサーチ | 超微細なルチル相形の二酸化チタン粒子の低温合成 |
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| US8636974B2 (en) | 2007-09-12 | 2014-01-28 | M. Technique Co., Ltd. | Titanium dioxide superfine particles and method for producing the same |
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| US8491104B2 (en) | 2008-07-28 | 2013-07-23 | Seiko Epson Corporation | Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, and piezoelectric transducer |
| US8083330B2 (en) * | 2008-07-28 | 2011-12-27 | Seiko Epson Corporation | Liquid-ejecting head, liquid-ejecting apparatus, and piezoelectric transducer |
| JP2013170110A (ja) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Nippon Aerosil Co Ltd | 酸化チタンの非極性有機溶媒分散液 |
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| KR20240012486A (ko) | 2021-05-24 | 2024-01-29 | 덴카 주식회사 | 무기 산화물 분말 및 그 제조 방법, 그리고 수지 조성물 |
| KR20240012483A (ko) | 2021-05-24 | 2024-01-29 | 덴카 주식회사 | 무기 산화물 분말 및 그 제조 방법, 그리고 수지 조성물 |
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