NL8502020A

NL8502020A - Werkwijze voor de bereiding van alkalimetaaltitaanfluoriden.

Info

Publication number: NL8502020A
Application number: NL8502020A
Authority: NL
Original assignee: Unie Van Kunstmestfab Bv
Priority date: 1985-07-13
Filing date: 1985-07-13
Publication date: 1987-02-02
Also published as: EP0209760A1; US4780302A; ES2000327A6

Description

'4 · 1 MJ/WP/mjh

Unie van Kunstmestfabrieken B.V.

Uitvinder: Ruud Spijker te Heemskerk -1- PN 3644

WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING VAN ALKALIMETAALTITAANELUORIDEN

De uitvinding betreft een werkwijze voor de bereiding van alkalimetaaltitaanfluoriden door fluoridering van een titaanerts en reaktie met een alkalimetaalverbinding, precipitatie en afscheiding van de gevormde alkalimetaaltitaanfluoriden.

5 Een dergelijke werkwijze is bekend uit het amerikaanse octrooischrift no. 4.390.365. Bij deze bekende werkwijze vindt fluori-dering van titaanerts plaats door het titaanerts bij een temperatuur van 600-1000 °C in kontakt te brengen met natriumsiliciumfluoride.

Een nadeel van deze werkwijze is dat voor dé fluoridering 10 zeer hoge temperaturen noodzakelijk zijn, hetgeen uiteraard een zeer hoog energieverbruik met zich meebrengt. Bovendien is vanwege de hoge temperaturen, meer geavanceerde apparatuur van zeer corrosiebestendige materialen nodig.

De uitvinding beoogt een werkwijze voor de bereiding van 15 alkalimetaaltitaanfluoriden te verschaffen waarin de ontsluiting van het titaanerts bij lagere temperaturen plaatsvindt waardoor bovengenoemde nadelen niet of nauwelijks optreden.

Dit wordt volgens de uitvinding hierdoor bereikt dat het titaanerts wordt gemengd met een waterstofsiliciumfluoride oplossing 20 en de zo verkregen suspensie wordt ingedampt bij een temperatuur van 90-110 °C, het residu vervolgens wordt opgenomen in water of in een mineraalzuur en de residuoplossing wordt geneutraliseerd met een alkalimetaalverbinding.

Als alkalimetaalverbinding kan geschikt een alkalimetaalcarbonaat of 25 een alkalimetaalhydroxide, in vaste vorm of in oplossing, worden toegepast.

Als titaanerts komen in principe alle titaan bevattende ertsen in aanmerking zoals bijvoorbeeld rutiel of ilmeniet.

De concentratie van de waterstofsiliciumfluoride oplossing is niet : Λ f.

-2- kritisch·. Bij voorkeur gaat men uit van een 15-36 gew.%-ige waterstofsiliciumfluoride oplossing. Een dergelijke oplossing kan men verkrijgen door verdunnen of concentreren van industriële waterstof-siliciumfluoride oplossingen, die als bijprodukt verkregen worden door 5 scrubben van silicium- en fluorbevattende afgassen van een fos- faatontsluiting en/of een indampsectie van een natproces fosforzuur-fabricage.

In het algemeen zal in de suspensie 5-20 gew.-% titaan berekend als de hoeveelheidtitaandioxide op de hoeveelheid waterstofsiliciumfluoride 10 aanwezig zijn.

Bij de neutralisatie van de residuoplossing wordt een zodanige hoeveelheid van de alkalimetaalverbinding toegevoegd dat het alkalimetaaltitaanfluoride volledig precipiteert. Dit komt overeen met een pH waarde tussen 3 en 5.

15 Verontreinigingen in het titaanerts die, als zodanig of na het vormen van verbindingen, als onoplosbaar materiaal voorkomen in de residuoplossing kunnen zonodig vóór de neutralisatie worden afgescheiden, bijvoorbeeld door filtreren of centrifugeren.

Om proces-ekonomische en milieuhygiënische redenen is het van 20 belang om bij de ontsluiting van het titaanerts vrijkomende gasvormige waterstoffluoride en siliciumtetrafluoride in het systeem te houden en te recirculeren. Bij voorkeur wordt daartoe, gebruik makend van bekende technieken, het vrijkomende waterstoffluoride en silicium-tetrafluoride geabsorbeerd in water of een waterstofsiliciumfluoride 25 oplossing.

Als oplosmiddel voor het residu wordt met voordeel water toegepast aangezien dan de inbouw van verontreinigingen in het eindprodukt het meest beperkt blijft en minder spui noodzakelijk ,is van alkalimetaalzouten.

30 Wanneer wordt uitgegaan van een weinig verontreinigingen en bijmengsels bevattend titaanerts zoals rutiel, wordt bij voorkeur als alkalimetaalverbinding een kaliumverbinding toegepast. Het voordeel hiervan is dat het gevormde kaliumtitaanfluoride vanwege de geringe oplosbaarheid in water, direkt precipiteert waarna het kan worden 35 afgescheiden bijvoorbeeld door filtreren of centrifugeren.

Wanneer een onzuiver titaanerts wordt gebruikt, wordt met . ; ^ b' * ƒ . · * 1 / 1 i -3- voordeel als alkalimetaalverbinding een natriumverbinding toegepast. Het redelijk oplosbare natriumtitaanfluoride blijft in oplossing en de neergeslagen verontreinigingen kunnen worden afgescheiden.

Indien een veel tweewaardig ijzer bevattend erts bijvoorbeeld ilmeniet 5 wordt gebruikt kan met bijvoorbeeld luchtzuurstof het ijzer in de oplossing worden geoxideerd waarna het als ferrihydroxide neerslaat en kan worden afgescheiden.

De natriumtitaanfluoride bevattende oplossing kan vervolgens worden afgekoeld of ingedampt waardoor natriumtitaanfluoride precipiteert.

10 Dit neerslag is veelal echter sterk verontreinigd doordat bij koelen of indampen ook verontreinigingen in het precipitaat terecht komen.

Bij voorkeur wordt, zonder geforceerd koelen of indampen, aan de natriumtitaanfluoride oplossing een kaliumzout toegevoegd waardoor kaliumtitaanfluoride, in zuiverder vorm, precipiteert.

15 Zoals bekend kunnen alkalimetaaltitaanfluoriden uitstekend worden toegepast als uitgangsmateriaal voor de bereiding van metallisch titanium volgens de gesmolten zout electrolyse methodiek.

De uitvinding wordt nu verder toegelicht aan de hand van het volgende voorbeeld, zonder tot de beschreven uitvoeringsvormen beperkt 20 te zijn.

Voorbeeld

In een open 2 liter polytetrafluorethyleen (PTFE) reaktievat worden met behulp van een PTFE-bladroerder 65 gram gedroogd rutielerts in 1000 g van een 36 gew.-% waterstofsiliciumfluoride oplossing, die 25 werd verkregen als bijprodukt in het fosforzuur proces, gesuspendeerd. De inhoud van het vat werd onder roeren in ca. 6 uur bij 90-110 °C drooggedampt. Het einde van het indampproces was te constateren aan het uitblijven van SiF4-nevelvorming en het oplopen van de vattem-peratuur naar ca. 120 °C. Er resteerde 159 g visceuze, troebele 30 vloeistof aan het einde van de fluoridering.

Het residu werd vervolgens opgenomen in gedemineraliseerd water, totdat 700 g totaalgewicht werd bereikt.

Met behulp van een buizencentrifuge met PTFE-buizen werd het onoplosbare materiaal afgescheiden, vervolgens uitgewassen met aceton en bij ' -4- 45 °C gedroogd. Dit resulteerde in 0,3 g neerslag (= 0,5 % van de voeding). Het heldere filtraat werd verdeeld in een tweetal porties A en B met een gewicht van resp. 330 en 362 g.

Aan hoeveelheid A werd onder goed roeren langzaam gemalen chemisch 5 zuiver K2CO3 gedoseerd, totdat pH = 4 werd bereikt (in totaal 41,9 g K2CO3). Het ontstane vlokkige neerslag werd afgescheiden m.b.v. een Büchnerfilter en uitgewassen met aceton. Na drogen bij 45 °C resteerde er 74,1 g droge stof. Röntgendiffractie analyse wees uit dat dit kaliumtitaanfluoride was.

10 Portie B werd behandeld met een 50 % KOH-oplossing tot pH = 3 a 4 werd bereikt. Dit correspondeerde met een dosering van 37,2 g chemisch zuiver KOH.

Wederom werd de vaste stof afgescheiden, gewassen en gedroogd bij 45 °C. Het droge stof gewicht was 81,2 g. Röntgendiffractie analyse wees 15 uit dat dit kaliumtitaanfluoride was.

Op basis yan het Ti02“gehalte werd een 'overall* rendement berekend: 87 % voor de K2C0«}-behandeling en 94 % voor de KOH-dosering.

*· * Λ 5¾ * , j -t -V .. ..· - v

Claims

1. Werkwijze voor de bereiding van alkalimetaal'itaanfluoriden door fluoridering van een titaanerts en reaktie met een alkalimetaal-verbinding, precipitatie en afscheiding van de gevormde alkalime-taaltitaanfluoriden, met het kenmerk, dat het titaanerts wordt 5 gemengd met een waterstofsiliciumfluoride oplossing en de zo verkregen suspensie wordt ingedampt bij een temperatuur van 90-110 *0, het residu vervolgens wordt opgenomen in water of in een mineraalzuur en de residuoplossing wordt geneutraliseerd met een alkalimetaalverbinding.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als alkalime taalverbinding een alkalimetaalcarbonaat of een alkalime-taalhydroxide wordt toegepast.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het residu wordt opgelost in water.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat een waterstofsiliciumfluoride oplossing met een concentratie tussen 15 en 36 gew.-% wordt toegepast.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de hoeveelheid titaanerts in de suspensie, berekend als de 20 hoeveelheid titaandioxide op de hoeveelheid waterstof siliciumfluoride, 5-20 gew.-% bedraagt.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat neutralisatie van de residuoplossing plaatsvindt tot een pH waarde tussen 3 en 5.

7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de residuoplossing wordt geneutraliseerd met een kaliumverbinding.

8. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de residuoplossing wordt geneutraliseerd met een natriumverbinding en dat vó5r de precipitatie van natriumtitaanfluoride het ontstane 30 neerslag wordt afgescheiden.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de residuoplossing wordt geneutraliseerd met een natriumverbinding, het ontstane neerslag wordt afgescheiden en vervolgens een kalium-zout wordt toegevoegd. x * ·. * •a . * j j ^ —— Sn» —Λ ·*ν -6- * *

10. Werkwijze volgens een der conclusies 1-9, met het kenmerk, dat bij de ontsluiting van het titaanerts vrijkomende gasvormige silicium-tetrafluoride en waterstoffluoride wordt geabsorbeerd in water of een waterstofsiliciumfluorideoplossing.

11. Werkwijze voor de bereiding van alkalimetaaltitaanfluoriden zoals beschreven en toegelicht aan de hand van het voorbeeld.

12. Alkalimetaaltitaanfluoride verkregen met de werkwijze volgens een of meer der conclusies 1-11. _ Λ Λ