MXPA99005409A - Proceso para la adicion de boro en un proceso demanufactura de dioxido de titanio - Google Patents

Abstract

La presente invención proporciona un proceso para producir pigmento de dióxido de titanio (TiO2) que comprendeóxido de boro (B2O3), que comprende las etapas de:(a) hacer reaccionar tetracloruro de titanio (TiCl4) en la fase de vapor con un compuesto de aluminio y un gas que contiene oxígeno en un reactor, a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 900§C a aproximadamente 1600§C para proporcionar una suspensión gaseosa que comprende partículas de TiO2, y (b) poner en contacto la suspensión gaseosa que comprende las partículas de TiO2 con un compuesto de boro para producir pigmento de TiO2 que comprende B2O3.

Description

PROCESO PARA LA ADICIÓN DE BORO EN UN PROCESO DE MANUFACTURA DE DIÓXIDO DE TITANIO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un proceso para la producción de pigmento de dióxido de titanio (Ti02) que comprende óxido de boro (B 03) , en donde se agrega un compuesto de boro y más particularmente en donde el compuesto de boro se agrega al proceso corriente abajo de donde se ponen inicialmente en contacto un gas que contiene oxígeno y tetracloruro de titanio (TiCl4).

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA El proceso para producir pigmento de Ti02 haciendo reaccionar un gas que contiene oxígeno y TiCl4 a temperaturas que varían de 900°C a 1600°C en la fase de vapor es conocido. La suspensión gaseosa caliente resultante de partículas de Ti02 y cloro libre son descargadas del reactor y debe ser enfriada rápidamente por debajo de 600°C dentro de REF.: 30290 aproximadamente 5 a 100 milisegundos . Este enfriamiento es efectuado en un conducto, es decir, un conducto de humos, de manera que se previene el crecimiento de tamaño de las partículas de Ti02 no deseado y la aglomeración de las partículas es minimizada. El tamaño de las partículas y aglomeración de las partículas son propiedades importantes del Ti02. El tamaño de partícula del pigmento de Ti02 es medido en términos de subtono de negro de carbón (CBU) . Los pigmentos que contienen partículas de tamaño más pequeño tienen un CBU relativamente alto, y los productos terminados (por ejemplo, pinturas, plásticos, etc.) que contienen tales pigmentos tienden a tener un tinte azulado. Los pigmentos con partículas de tamaño más grandes tienen un CBU relativamente bajo y los productos terminados que contienen tales pigmentos tienden a tener un tinte más amarillento. La aglomeración de partículas del pigmento típicamente se mide en términos de su distribución de tamaño de partículas (fracción gruesa) . Los pigmentos en donde un porcentaje por peso bajo de las partículas (por ejemplo menos de 30% medido por un instrumento de Sedigraph®) tienen un tamaño de diámetro de partícula mayor de 0.6 mieras, tienden a tener una baja aglomeración de partículas y los productos terminados hechos con tales pigmentos tienden a tener un alto brillo. Los pigmentos, en donde un alto porcentaje por peso de las partículas tienen un diámetro de tamaño de partícula mayor de 0.6 mieras, tienden a tener una mayor aglomeración de partículas y los productos terminados hechos con tales pigmentos tienden a tener menor brillo. Si resulta una aglomeración extensiva del Ti02, el Ti02 debe ser molido o triturado en un proceso intensivo en energía y caro tal como un molido por energía de un fluido para reducir el tamaño de los materiales aglomerados para lograr las propiedades deseadas del pigmento. La aglomeración de las partículas puede limitar la calidad del producto y/o velocidad de producción. En el proceso en fase de vapor de cloruro para producir Ti02, puede formarse dos estructuras cristalinas del Ti02: rutilo y anatasa. El Ti02 de rutilo es preferido por su mayor durabilidad y su mayor índice de refracción, ambos de los cuales son de características importantes para su eficiencia. El Ti02 de anatasa es más fotoactivo que el Ti02 de rutilo y posee un índice de refracción menor. La presencia de la fase de anatasa afectará en particular de forma adversa la durabilidad. Aún bajas concentraciones de anatasa afectan la durabilidad de un pigmento de Ti02 acabado. En papel y otras aplicaciones tales como deslustrado de textiles, en donde la abrasión es una consideración importante, los pigmentos de Ti02 de anatasa son preferidos debido a sus propiedades de abrasión menores. Los pigmentos de Ti02 de rutilo tienden a provocar un desgaste excesivo de las toberas de hilado, las guías del hilo y las agujas utilizadas en el hilado de alta velocidad y los procesos de fabricación. Una posible explicación para las propiedades de abrasión altas de los pigmentos de Ti02 de rutilo es las múltiples facetas de las partículas del pigmento. El tamaño de partícula ha sido controlado previamente, por ejemplo, pre-mezclando compuestos volátiles de silicio y TiCl4 antes de hacerlo reaccionar con el gas que contiene oxígeno. Sin embargo, tales procesos tienen la tendencia de formar algo de pigmento de Ti02 de anatasa. González, en la Patente de los Estados Unidos 5,562,764 describe una mejora en estos procesos agregando el compuesto volátil de silicio corriente abajo de donde se ponen inicialmente en contacto el gas que contiene oxígeno y el TiCl4 para producir un pigmento de Ti02 sustancialmente libre de anatasa. Sin embargo, el proceso en González, Patente de los Estados Unidos 5,562,764 no proporciona muchas de las ventajas reconocidas por el proceso de la presente invención descritas en mayor detalle en lo siguiente . Werner, Patente de los Estados Unidos 2,512,079 describe el tratamiento del producto de pigmento de Ti02 con ácido bórico para reducir la acidez del Ti02 y para impartir finura y suavidad. Un compuesto de oxígeno de boro se agrega al Ti02 para eliminar los compuestos que contienen cloro de la superficie del producto de Ti02. En este proceso, el boro se agrega al producto de Ti02 después de que el producto ha sido separado del gas y recolectado como un producto sólido. Wilson et al., Patente de los Estados Unidos 3,443,897 y Hoe je et al., Patente de los Estados Unidos 3,642,442 describen un proceso para preparar Ti02 por oxidación en fase de vapor del TiCl4 en donde se suministra calor a la zona de reacción por medio de un arco eléctrico o un calentador de inducción de radio frecuencia. Se generan agentes de nucleación para el Ti02 a partir de uno o más electrodos de un arco de plasma. Al menos uno de los electrodos contiene un metal, el cual se introduce en la atmósfera o corriente de gas y forma un óxido blanco metálico con la oxidación para servir como un agente de nucleación. El boro está incluido en una lista de metales que forman un óxido blanco. Los metales preferidos son aluminio, silicio, circonio y titanio . Jacobson, Patente de los Estados Unidos 4,781,761 describe un proceso de tratamiento en húmedo para revestir partículas de pigmento de Ti02 con revestimientos densos de sílice, en donde la sílice es co-depositada con B203. Akhtar, Pratsinis y Mastrangelo describen en "Dopants In Vapor-Phase Synthesis of Titania Powders", J. Am. Ceram. Soc. 1992, 75(12), 3408-16, la adición de BC13 como un impurificador en un proceso para preparar Ti02. El BC13 es pre-mezclado con TiCl4 antes de su introducción en un recipiente de reacción, en donde el TiCl4 se pone en contacto con oxígeno. La adición de BC13 produjo principalmente polvos de anatasa y disminuyó el contenido de la fase de rutilo.

Como se discutió en lo anterior, mientras que es conocido en la técnica que los compuestos de boro pueden ser utilizados como un agente de nucleación para la producción de pigmento de Ti02 y en el proceso de revestimiento de los pigmentos de Ti02, existe todavía una necesidad de un proceso para producir pigmento de Ti02 que tenga una calidad mejorada con un tamaño de partícula disminuido y una aglomeración disminuida (control del tamaño de partícula mejorado). Existe también una necesidad de proporcionar pigmento de Ti02 de rutilo que sea menos abrasivo. Sin embargo, también es importante que cualquier aditivo o cambio al proceso de oxidación de TiCl4 no provoque la formación de anatasa detectable ni en cualquier otra manera impacte negativamente la durabilidad del pigmento de Ti02. Además, existe la necesidad de un proceso para proporcionar Ti02 pigmentario que reduzca o elimine el uso de depuradores para lograr costos y complejidad reducidos del proceso de manufactura del Ti02. La presente invención satisface las necesidades mencionadas anteriormente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un proceso para producir pigmento de dióxido de titanio que comprende B203, que comprende las etapas de: (a) hacer reaccionar TiCl4 en la fase de vapor con un compuesto de aluminio y un gas que contiene oxígeno en un reactor, a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 900°C a aproximadamente 1600°C para proporcionar una suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02, y (b) poner en contacto la suspensión gaseosa que comprende las partículas de Ti02 con un compuesto de boro para producir pigmento de Ti02 que comprende B203. El pigmento de Ti02 resultante está sustancialmente en forma de rutilo. Preferiblemente, el compuesto de aluminio es un haluro de aluminio seleccionado del grupo que consiste de A1C13, AlBr3, A1I3 y mezclas de los mismos, y de mayor preferencia, el haluro de aluminio es A1C13. El A1C13 puede ser agregado en una cantidad suficiente para proporcionar aproximadamente 0.5 a aproximadamente 10% por peso de A1203 basado en el peso total de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación.

Preferiblemente, el compuesto de boro es un haluro de boro seleccionado del grupo que consiste de BC13, BBr3, BI3 y mezclas de los mismos, y de mayor preferencia, el haluro de boro es BC13. El BC13 puede ser agregado en una cantidad suficiente para proporcionar aproximadamente 500 ppm a aproximadamente 5000 ppm de boro basado en el peso total de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación. Preferiblemente, el BC13 se agrega en una cantidad suficiente para proporcionar aproximadamente 800 ppm a aproximadamente 2000 ppm de boro basado en el peso total de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación. En modalidades alternativas, el compuesto de boro es ácido bórico. Preferiblemente, la temperatura de la suspensión gaseosa de las partículas de Ti02 en el punto en donde las partículas se ponen en contacto con un compuesto de boro está en el intervalo de aproximadamente 1000°C a aproximadamente 1600°C y la presión está en el intervalo de aproximadamente 2.81 a aproximadamente 4.21 kg/cm2 (de aproximadamente 40 a aproximadamente 60 psig) . Esta invención también proporciona un proceso para producir pigmento de dióxido de titanio que comprende B203, que comprende las etapas de: (a) hacer reaccionar TiCl4 en la fase de vapor con un compuesto de aluminio y un gas que contiene oxígeno en un reactor a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 900°C a aproximadamente 1600°C para proporcionar una suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02, y (b) pasar la suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02 a un conducto de enfriamiento, y (c) poner en contacto la suspensión gaseosa en el conducto de enfriamiento con un compuesto de boro para producir pigmento de Ti02 que comprende B203. Pueden ser introducidas partículas de depuración en el conducto de enfriamiento, pero no son necesarias. En la modalidad anterior que involucra pasar la suspensión gaseosa a un conducto de enfriamiento, el pigmento de Ti02 resultante está también sustancialmente en forma de rutilo. Preferiblemente, el compuesto de aluminio es un haluro de aluminio seleccionado del grupo que consiste de A1C13, AlBr3, A1I3 y mezclas de los mismos, y de mayor preferencia, el haluro de aluminio es A1C13. Preferiblemente, el compuesto de boro es un haluro de boro, el cual se introduce en el conducto en el punto en donde se introducen las partículas de depuración en el conducto. Preferiblemente, el haluro de boro se selecciona del grupo que consiste de BC13, BBr3, BI3 y mezclas de los mismos, y las partículas de depuración se seleccionan del grupo que consiste de Ti02 calcinado, NaCl, KCl, arena y mezclas de los mismos. En modalidades alternativas, el compuesto de boro es ácido bórico, el cual puede ser introducido en el conducto en el punto en donde se introducen las partículas de depuración en el conducto. El pigmento de Ti02 enfriado que comprende B203 puede ser recuperado y sometido a etapas de acabado y molido tal como ser tratado superficialmente con un revestimiento que comprende sílice y molido por energía de un fluido.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un proceso para producir pigmento de dióxido de titanio (Ti02) que comprende óxido de boro (B203) . El pigmento de Ti02 resultante está sustancialmente en forma de rutilo . El proceso de la presente invención involucra hacer reaccionar tetracloruro de titanio (TÍCI4) en la fase de vapor con un compuesto de aluminio y un gas que contiene oxígeno en un reactor a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 900°C a aproximadamente 1600°C para proporcionar una suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02, y poner en contacto la suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02 con un compuesto de boro que formará B203. Este proceso está descrito en mayor detalle en lo siguiente. La producción del pigmento de TiOr por la oxidación de fase de vapor de un tetrahaluro de titanio, particularmente TiCl4, es bien conocida y está descrita en Schaumann, Patente de los Estados Unidos 2,488,439 y Krchma et al., Patente de los Estados Unidos 2,559,638 las descripciones de las cuales están incorporadas en la presente por referencia. En la producción de pigmento de Ti02 por la oxidación en fase de vapor de tetrahaluros de titanio, puede ser utilizado el tetracloruro de titanio (TÍCI4), tetrabro uro de titanio (TiBr4), y/o tetrayoduro de titanio (Til4), pero es preferible utilizar TiCl4. Primero, TiCl4 se evapora y se precalienta a temperaturas desde aproximadamente 300°C a aproximadamente 650°C y se introduce en una zona de reacción de un recipiente de reacción. Compuestos de aluminio en cantidades suficiente para proporcionar aproximadamente 0.5% a aproximadamente 10% de A1203, de preferencia de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 5%, y de mayor preferencia aproximadamente 0.5% a aproximadamente 2% de A1203 por peso basado en el peso total de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación se mezclan cuidadosamente con el TiCl4 antes de su introducción en la zona de reacción del recipiente de reacción. Los compuestos de aluminio adecuados incluyen, por ejemplo, A1C13, AlBr3 y/o A1I3. Preferiblemente, se utiliza A1C13, como se describe en la Patente de los Estados Unidos 2,559,638 en el proceso de la presente invención. El A1C13 se mezcla completamente con TiCl4 antes de su introducción en la zona de reacción del recipiente de reacción. En modalidades alternativas, el haluro de aluminio puede ser agregado parcialmente o completamente corriente abajo con el compuesto de boro . El gas que contiene oxígeno se precalienta al menos a 1200°C y se introduce continuamente en la zona de reacción a través de una entrada separada de una entrada para la corriente de alimentación del TiCl4. Por "zona de reacción" se entiende la longitud del reactor en la cual se lleva a cabo la reacción sustancial de los reactivos. La reacción del 02 y TiCl4 en la fase de vapor es extremadamente rápida y proporciona una suspensión gaseosa caliente que comprende partículas de Ti02 y cloro libre. Esta etapa de reacción es seguida por un breve periodo de crecimiento de las partículas de Ti02. Opcionalmente, el gas que contiene oxígeno contiene un agente de nucleación. Por "agente de nucleación" se entiende cualquier sustancia que puede reducir el tamaño de partícula del pigmento tal como metales, óxidos, sales u otros compuestos de sodio, potasio, litio, rubidio, cesio, calcio, bario, estroncio y similares o mezclas de los mismos, como se describe en Lewis et al., Patente de los Estados Unidos 3,208,866 y Alien et al., Patente de los Estados Unidos 5,201,949. Los agentes de nucleación particularmente preferidos son el CsCl y el KCl. La presión para llevar a cabo el proceso de oxidación es de preferencia al menos 1.406 kg/cm2 (20 psig) como se describe en Santos, Patente de los Estados Unidos 3,505,091. La suspensión gaseosa caliente que comprende las partículas de Ti02 es enfriada luego rápidamente para prevenir el crecimiento no deseado de tamaño de las partículas. El enfriamiento de la suspensión gaseosa caliente puede ser realizado por métodos conocidos en la técnica. Estos métodos típicamente involucran pasar la suspensión gaseosa caliente a través de un conducto de enfriamiento (conducto de humos) que tiene paredes relativamente frías en comparación a la suspensión gaseosa. Las partículas granulares de depuración (depuradoras), tales como Ti02 calcinado, NaCl, KCl, arena y mezclas de los mismos, pueden ser agregadas al conducto de humos para reducir la formación de depósitos particulados de Ti02 sobre las paredes internas del conducto de humos. Esta etapa de enfriamiento está descrita en mayor detalle en Rick, Patente de los Estados Unidos 2,721,626, Nerlinger, Patente de los Estados Unidos 3,511,308 y Rahn et al., Patente de los Estados Unidos 3,475,258, las descripciones de las cuales están incorporadas en la presente por referencia. Al llevar a cabo la invención, el compuesto de boro se agrega corriente abajo de la adición de la corriente de TiCl4. El punto exacto de la adición del compuesto de boro dependerá del diseño del reactor, velocidad de flujo, temperaturas, presiones y velocidades de producción. Por ejemplo, el compuesto de boro puede ser agregado en uno o más puntos corriente abajo de donde el TiCl4 y el gas que contiene oxígeno se pusieron en contacto inicialmente. Específicamente, la temperatura de la masa de reacción en el punto o puntos de la adición del compuesto de boro estará en el intervalo de aproximadamente 500°C a aproximadamente 1600°C, de preferencia de aproximadamente 1000°C a aproximadamente 1600°C, a una presión de aproximadamente 0.35-7.03 kg/cm2 (aproximadamente -100 psig), de preferencia 1.05-4.92 kg/cm2 (15-70 psig) y de mayor preferencia 2.81-4.22 kg/cm2 (40-60 psig) . Se entenderá por aquellos expertos en la técnica que el perfil de temperatura en el reactor guiará la selección de los puntos de adición apropiados para el compuesto de boro. Los compuestos de boro adecuados incluyen, por ejemplo, haluros de boro (por ejemplo, BC13, BBr3 y BI3, de preferencia BCI3) / compuestos orgánicos volátiles de boro (por ejemplo, borato de trimetilo, hidruros de boro) , y compuestos de boro de punto de fusión bajo (por ejemplo, ácido bórico) . En general, los compuestos de boro que pueden ser convertidos en un óxido de boro fluido a la temperatura del proceso son adecuados. Preferiblemente se utiliza el cloruro de boro. En una modalidad, el BC13 se agrega corriente abajo en el conducto de humos en donde los depuradores se agregan para minimizar la acumulación de Ti02 en el interior del conducto de humos como se describió en lo anterior. En esta modalidad, el BC13 puede ser agregado corriente abajo solo o en el mismo punto en donde los depuradores se introdujeron en el conducto de humos. Sin embargo, debe reconocerse que en la práctica de la presente invención, la adición de depuradores es opcional. El compuesto de boro llega a ser incorporado sobre la superficie de las partículas de Ti02 como óxido de boro (B203) . Frecuentemente, el compuesto se boro se agrega en una cantidad suficiente para proporcionar de aproximadamente 500 ppm a aproximadamente 5000 ppm de boro como B, de preferencia de aproximadamente 800 ppm a aproximadamente 2000 ppm de boro como B por peso basado en el peso total de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación. Como resultado del mezclado de las corrientes de reactivos, se lleva a cabo una oxidación sustancialmente completa del TiCl4, A1C13 y BC13, pero por limitaciones de conversión impuestas por la temperatura y el equilibrio termoquímico . Se forman partículas sólidas de Ti02. El producto de reacción que contiene una suspensión de partículas de Ti02 en una mezcla de cloro y gases residuales se transporta desde la zona de reacción a temperaturas considerablemente mayores de 1200°C y se somete a un enfriamiento rápido en el conducto de humos como se describe en lo anterior u otros medios convencionales . El pigmento de Ti02 se recupera de los productos de reacción enfriados por tratamientos de separación convencionales, incluyendo medios de separación ciclónicos o electrostáticos, filtración a través de medio poroso o similares. El pigmento recuperado de Ti02 puede ser sometido a un tratamiento superficial, molido, trituración o tratamiento de desintegración para obtener el nivel deseado de aglomeración. Por ejemplo, el tratamiento superficial de las partículas de Ti02 puede comprender tratando las partículas con un revestimiento que comprende sílice. En general, el proceso de la presente invención proporciona varias ventajas, incluyendo las siguientes : (1) una reducción en la fracción gruesa de las partículas de Ti02 (porcentaje por peso de las partículas de Ti02 que tiene un tamaño de diámetro mayor de 0.6 mieras) ; (2) velocidades de enfriamiento más rápidas; (3) la cantidad de depuradores en el conducto de humos puede ser reducida; y (4) pigmento de Ti02 que tiene una cantidad no detectable de anatasa (100% de rutilo dentro de los límites de detección) . La presente invención está además ilustrada por los siguientes ejemplos, utilizando los siguientes métodos de prueba, pero estos ejemplos no deben ser interpretados como limitantes del alcance de la invención.

Métodos de Prueba Distribución del Tamaño de Partícula (Instrumento Sedigraph® ) La distribución del tamaño de partícula de los productos de pigmento de Ti02 se midió por análisis de sedimentación, con un Sedigraph® (Micromeritics Instrument Corp., Norcross, GA) después de dispersión en suspensión acuosa por sonicación de nivel fijo. La medición del tamaño de partícula de la base de oxidación y el % de la fracción > 0.6 mieras indicará el potencial para el brillo máximo en el producto terminado, un valor que no puede ser excedido mientras se aplique cualquier nivel de energía razonable.

Distribución del Tamaño de Partícula (Instrumento Horiba) La distribución del tamaño de partícula del pigmento de Ti02 se midió utilizando la teoría de dispersión de Mié para medir "diámetro esférico equivalente" como una función del porcentaje de transmitancia y luz dispersada utilizando un Horiba LA-900 (Horiba Instruments, Inc. Irvine, CA) después de dispersión en suspensión acuosa por sonicación de nivel fijo. El tamaño de partícula de los pigmentos de Ti02 está representado como el porcentaje de masa acumulativa mayor de 0.6 mieras, o % > de 0.6 mieras.

Contenido de Boro El contenido de boro se midió por análisis de plasma acoplado inductivamente con un Optima-3000 Perkin-Elmer , Nor alk, CT.

Subtono de Negro de Carbón El subtono de negro de carbón (CBU) de una muestra de pigmento de Ti02 se midió de acuerdo a los métodos descritos en Schaumann, Patentes de los Estados Unidos 2,488,439 y 2,488,440, las descripciones de las cuales están incorporadas en la presente por referencia, utilizando un valor de referencia de 10 más que 100, como se utiliza en las patentes. El CBU se midió moliendo junto un líquido adecuado, tal como aceite coloreado ligero, la muestra de pigmento de Ti02, y negro de carbón. La mezcla se extendió sobre un panel y se observó el azulado relativo de la mezcla gris. Los pigmentos que contenían partículas de tamaño más pequeño tuvieron un CBU relativamente alto y un subtono más azul. Los pigmentos con partículas de tamaño más grande tuvieron un CBU relativamente más bajo y un subtono más amarillento.

Abrasión de Einlehner Este método para medir las propiedades de abrasión del pigmento de Ti02 utiliza un Einlehner Abrasión Tester Modelo AT 1000 con una pantalla de prueba de bronce fosforado suministrado por Hans Einlehner, Inc.

EJEMPLOS Ejemplo A Comparativo Se premezcló previamente TiCl4 completamente con suficiente A1C13 para proporcionar 1% por peso de AI2O3 basado en los sólidos totales formados en la reacción de oxidación. El TiCl4 se evaporó, se precalentó, y se introdujo en una zona de reacción. Simultáneamente, se introdujo continuamente oxígeno precalentado a través de una entrada separada a la zona de reacción. Cantidades muy pequeñas de KCl disueltos en agua se agregaron a la corriente de oxígeno como se describe en Lewis et al., Patente de los Estados Unidos 3,208,866. Las corrientes de reactivos se mezclaron rápidamente. La suspensión gaseosa de pigmento de dióxido de titanio formada en el reactor se descargó a un conducto de enfriamiento (conducto de humos) y se enfrió rápidamente. Se introdujeron depuradores de NaCl en la suspensión gaseosa en el extremo frontal del conducto a medida que la suspensión se descargó del reactor como se describe en Nerlinger, Patente de los Estados Unidos 3,511,308, en una cantidad de aproximadamente 5% basado en los sólidos totales en el conducto. Una temperatura de reacción se midió en un punto corriente abajo del punto en el cual el TiCl4 y el oxígeno se pusieron en contacto inicialmente. El pigmento de Ti02 se separó de los productos gaseosos enfriados por medios convencionales. Las propiedades del pigmento de TiO; resultante están listados en lo siguiente en la Tabla 1.

Ejemplo 1 Se repitió el proceso del Ejemplo A Comparativo excepto que BC13, en la cantidad de 3000 ppm por peso de boro como B, basado en el peso del Ti02 producido en la reacción de oxidación, se alimentó al reactor como un líquido dispersado finamente en un sitio de aproximadamente 1.067 metros (3.5 pies) corriente abajo del punto en el cual el TiCl4 y el oxígeno se pusieron en contacto inicialmente. Una diferencia adicional en este Ejemplo 1 del Ejemplo A Comparativo fue que no se agregaron depuradores de NaCl en el Ejemplo 1 a causa del enfriamiento pronunciado que ocurrió. En el mismo punto que en el Ejemplo A Comparativo, corriente abajo del punto en el cual el TiCl y el oxígeno se pusieron en contacto inicialmente, se midió una temperatura de reacción. La temperatura de reacción en el Ejemplo 1 fue de 188°C más fría que en el mismo punto en el proceso del Ejemplo A Comparativo. Las propiedades del pigmento de Ti02 se muestran en lo siguiente en la Tabla 1.

TABLA 1 Ejemplos Propiedad A 1_ 2_ 3_ Fracción Gruesa(a) 48.9% 27.3% 32.5% 41.6% Fracción Gruesa(b) 26.4% 19.7% 22.5% 21.85% CBU 12.5 14.1 13.3 13.3 Abrasión 23 mg 15.4 mg 16.5 mg 16.4 mg *% de Rutilo >99.8 >99.8 >99.8 >99.8 **PPM de Boro 1.5 1620 1070 1185 Fracción Gruesa (a) - fracción gruesa medida por el Hóriba LA-900 Fracción Gruesa (b) - fracción gruesa medida por el Sedigraph.® *Rutilo - El % de la fase de rutilo se determinó por difracción de rayos X. ** PPM de Boro - En el Ejemplo A Comparativo, algo de boro es evidente en el pigmento de Ti02 resultante debido a que una cantidad de trazas estaban presentes en el proceso.

Ejemplo 2 Se repitió el proceso del Ejemplo 1, excepto que el BC13, en la cantidad de 2000 ppm por peso de boro como B, basado en el peso de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación, se alimentó al reactor como un líquido dispersado finamente en un sitio de aproximadamente 1.067 metros (3.5 pies) corriente abajo del punto en el cual el TiCl4, 02 y A1C13 se pusieron en contacto inicialmente. De manera similar al Ejemplo 1, no se agregaron depuradores en este Ejemplo 2 debido al enfriamiento pronunciado que ocurrió. La temperatura de reacción en este Ejemplo 2 fue de 179°C más fría que en el mismo punto en el proceso del Ejemplo A Comparativo. Las propiedades de los pigmentos de Ti02 resultantes se muestran en lo anterior en la Tabla 1.

Ejemplo 3 Se repitió el proceso del Ejemplo 2, excepto que el BC13, en la cantidad de 2000 ppm por peso de boro como B, basado en el peso de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación, siendo alimentado al reactor como un líquido dispersado finamente en un sitio de aproximadamente 1.067 metros (3.5 pies) corriente abajo del punto en el cual el TiCl4, 02 y A1C13 se pusieron en contacto inicialmente. Se introdujeron depuradores de NaCl en la suspensión gaseosa en el extremo frontal del conducto cuando la suspensión se descargó del reactor en una cantidad de aproximadamente 5% basado en los sólidos totales en el conducto de una manera similar al Ejemplo A Comparativo. La temperatura de reacción en este Ejemplo 3 fue de 186°C más fría que en el mismo punto en el proceso del Ejemplo A Comparativo. Las propiedades de los pigmentos de Ti02 resultantes se muestran en lo anterior en la Tabla 1. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención .

Claims (24)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un proceso para producir pigmento de dióxido de titanio que comprende B203, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) hacer reaccionar TiCl4 en la fase de vapor con un compuesto de aluminio y un gas que contiene oxígeno en un reactor, a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 900°C a aproximadamente 1600°C para proporcionar una suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02, y (b) poner en contacto la suspensión gaseosa que comprende las partículas de Ti02 con un compuesto de boro para producir pigmento de Ti02 que comprende B203.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el pigmento de Ti02 está sustancialmente en forma de rutilo.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto de aluminio es un haluro de aluminio seleccionado del grupo que consiste de A1C13, AlBr3, A1I3 y mezclas de los mismos.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el haluro de aluminio es A1C13.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el A1C13 se agrega en una cantidad suficiente para proporcionar de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 10% por peso de A1203 basado en el peso total de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto de boro es un haluro de boro seleccionado del grupo que consiste de BC13, BBr3, BI3 y mezclas de los mismos .

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el haluro de boro es BC13.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el BC1? se agrega en una cantidad suficiente para proporcionar de aproximadamente 500 ppm a aproximadamente 5000 ppm de boro basado en el peso total de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación.

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el BC13 se agrega en una cantidad suficiente para proporcionar de aproximadamente 800 ppm a aproximadamente 2000 ppm de boro basado en el peso total de los sólidos de Ti02 formados en la reacción de oxidación.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el compuesto de boro es ácido bórico.

11. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de la suspensión gaseosa de las partículas de Ti02 en el punto en donde las partículas se ponen en contacto con un compuesto de boro está en el intervalo de aproximadamente 1000°C a aproximadamente 1600°C y la presión está en el intervalo de aproximadamente 2.812 a aproximadamente 4.22 kg/cm2 (de aproximadamente 40 a aproximadamente 60 psig) .

12. Un proceso para producir pigmento de dióxido de titanio que comprende B203, caracterizado porque comprende las etapas de: (a) hacer reaccionar TiCl4 en la fase de vapor con un compuesto de aluminio y un gas que contiene oxígeno en un reactor a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 900°C a aproximadamente 1600°C para proporcionar una suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02, y (b) pasar la suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02 a un conducto de enfriamiento, y (c) poner en contacto la suspensión gaseosa que comprende partículas de Ti02 en el conducto de enfriamiento con un compuesto de boro para producir pigmento de Ti02 que comprende B203.

13. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque las partículas de depuración se introducen en el conducto de enfriamiento.

14. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque no se introducen partículas de depuración en el conducto de enfriamiento .

15. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el pigmento de Ti02 está sustancialmente en forma de rutilo.

16. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el compuesto de aluminio es un haluro de aluminio seleccionado del grupo que consiste de A1C13 AlBr3, A1I3 y mezclas de los mismos.

17. El proceso de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el compuesto de aluminio es A1C13.

18. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el compuesto de boro es un haluro de boro que se introduce en el conducto en el punto donde las partículas de depuración se introducen en el conducto.

19. El proceso de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el haluro de boro se selecciona del grupo que consiste de BC13, BBr3, BI3 y mezclas de los mismos, y las partículas de depuración se seleccionan del grupo que consiste de Ti02 calcinado, NaCl, KCl, arena, y mezclas de los mismos .

20. El proceso de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el haluro de boro es BC13 y las partículas de depuración son NaCl.

21. El proceso de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el haluro de boro es BC13 y las partículas de depuración son Ti02.

22. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el compuesto de boro es ácido bórico, el cual se introduce en el conducto en el punto en donde las partículas de depuración se introducen en el conducto.

23. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el pigmento de Ti02 enfriado que comprende B203 se recupera y somete a un tratamiento superficial que comprende tratar el pigmento con un revestimiento que comprende sílice .

24. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el pigmento de Ti02 enfriado que comprende B203 se recupera y se muele por energía de un fluido.