NO137789B - Fenderanordning. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved rensning av titantetraklorid.

Foreliggende oppfinnelse angår en

fremgangsmåte ved rensning av teknisk titantetraklorid til en kvalitet egnet for fremstilling av titanmetall, -pigmenter og

-forbindelser.

Titantetraklorid fremstilles vanligvis

ved klorering av titanholdige jernmalmer eller rutil. Det er alltid forurenset av forskjellige forbindelser som er blitt dannet under kloreringen og/eller ført over fra kloreringsovnen sammen med det damp-formige titantetraklorid. Forurensningene innbefatter klorider av metaller som er til-stede i malmen i små mengder, støv og andre fremmedlegemer suspendert i strøm-men av titantetrakloriddamp, samt andre urenheter tatt opp under kloreringen. Flere av disse forurensningene kan skilles ut ved fraksjonert destillasjon. Imidlertid

er det flere forbindelser, spesielt vanadiumforbindelser, og fremfor alt VOCls, som ikke lett lar seg skille på dette vis fordi deres kokepunkt ligger for nær titantetrakloridets kokepunkt.

Det benyttes derfor ofte en kjemisk

behandling for å felle slike forurensninger i form av uoppløselige forbindelser, som så lettere lar seg fjerne fra titantetrakloridet, hvorved dette blir renset. Den reaksjon som finner sted ved rensning av teknisk titantetraklorid med egnede behandlingsmidler, er ikke entydig klarlagt. Imidlertid antas det at behandlingsmidlene først og fremst virker som reduksjonsmidler og reduserer vanadiumoksyklorid, VOCln, til forbindelser som VOC^, som felles ut som uopp-løselige forbindelser. De reduserte, uopp-løselige vanadiumforbindelser kan lett skilles fra det behandlete titantetraklorid som

så kan underkastes fraksjonert destillasjon

for fremstilling av raffinert titantetraklorid med ønsket renhet. For å oppnå fullstendig utskillelse av uønskede vanadiumforbindelser, innbefattet VOCl3, har det

hittil normalt vært nødvendig å benytte

et betraktelig overskudd av slike kjemiske

behandlingsmidler utover den mengde som teoretisk skulle trenges.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å tilveiebringe en mer effektiv og økonom-isk fremgangsmåte for rensning av titantetraklorid.

Ifølge oppfinnelsen behandles vanadiumholdig, teknisk titantetraklorid med et

reduksjonsmiddel for utfelling av uopp-løselig vanadiumforbindelser, som skilles fra det behandlede titantetraklorid i form av et titantetrakloridholdig slam. Slammet varmes så opp for å drive av og gjenvinne dets innhold av titantetraklorid, som siden

kan blandes med ytterligere teknisk titantetraklorid som skal renses. Etter at slammet er skilt fra det behandlede titantetraklorid og inntil dets innhold av titantetraklorid er gjenvunnet, holdes slammet under en ikke-oksyderende gaissatmosfære.

Uttrykket «gassatmosfære» er brukt for å betegne en atmosfære som i det vesentlige består av et eller flere media som er gasser

ved værelsestemperatur og normalt trykk og innebefatter derfor ikke en titantetra-kloridatmosf ære.

Det har vist seg at selvom vanadiumoksyklorid, VOCl3, lett kan felles i form av en uoppløselig forbindelse fra teknisk titantetraklorid ved behandling med et reduksjonsmiddel, vil den utfelte forbindelse reoksyderes under iallfall delvis gjendan-neise av uønsket VOC1,, dersom slam med slike uoppløselige forbindelser utsettes for oksygen. Av denne grunn behandles slammet inneholdende de utfelte vanadiumforbindelser fra det øyeblikk slammet blir skilt fra det behandlede titantetraklorid og til dets innhold av titantetraklorid er gjenvunnet hele tiden under betingelser som utelukker reoksydering av de utfelte vanadiumforbindelser til VOC1.,. Ifølge foreliggende oppfinnelse kan dette oppnås ved å påse at en ikke-oksyderende gassatmosfære, som en inert gass, fortrinsvis helium eller argon, opprettholdes over slammet så lenge dette er under behandling.

Reduksjonsmidlet som brukes ved behandlingen av teknisk titantetraklorid ved foreliggende fremgangsmåte, kan være et hvilket som helst av de hittil kjente behandlingsmidler benyttet for dette formål. Disse omfatter metallisk kobber, titantri-klorid, hydrogen, reaktive sulfider som H2S, kullstoffholdige organiske forbindelser og forskjellige mineralske, animalske og vegetabilske oljer. Da flere av disse så-kalte behandlingsmidler frembringer en polymer- eller kullstoffholdig avsetning, et kompleks eller en fysikalsk forbindelse med vanadiumforbindelsene under rensningen, antas det at behandlingsmidlene i første rekke reduserer tilstedeværende VOCL, under dannelse av en uoppløselig forbindelse.

Behandlingen kan utføres ved en hvil-ken som helst ønsket temperatur. Fortrinnsvis settes reduksjonsmidlet til det flytende, tekniske TiCl,, og blandingen om-røres og varmes til en temperatur nær titantetrakloridets kokepunkt. Etter at opp-varmningen og omrøringen har pågått en stund, kan den utfelte, uoppløselige vana-diumforbindelse lett skilles fra det behandlede TiCl,. Dette kan gjøres ved bunnfel-ling og dekantering, ved filtrering, eller fortrinnsvis ved å destillere av det behandlede TiCl, slik at det blir igjen et slam inneholdende det uoppløselige vanadium. Separeringen bør utføres slik at slammet inneholder en viss mengde tilbakeholdt TiCl,, først og fremst for å lette behandlingen av slammet i pumper og rørledninger. Slammet bør selvfølgelig ikke inneholde mer TiCl, enn hva som er ønskelig eller nødvendig, og TiCl-iranhoIdet i stemme* kan variere fra ca. 5% til 25 %. Slammet overføres deretter til en koker for gjen-vinning av dets TiCl,-innhold. Det kan selv-følgelig mellomlagres under overføringen dersom ønsket. Slammet behandles fortrinnsvis satsvis i en passende koker hvor slammet med letthet kan bringes til en temperatur over titantetrakloridets kokepunkt. I slamkokeren blir TiCl, destillert av og gjenvunnet og, dersom ønsket, kon-densert og tilbakeført for blanding med ytterligere teknisk, vanadiumholdig TiCl, som skal renses. De beste resultater oppnås dersom slamkokeren holdes på en temperatur mellom ca. 136° C og 200° C slik at innholdet av TiCl., effektivt kan skilles av og gjenvinnes, samtidig som de faste stof-fer i slammet tørkes så å si fullstendig.

Titantetrakloridet som er gjenvunnet fra slammet, blandes med ytterligere teknisk titantetraklorid som skal renses. Selvom det har et lavt vanadiuminnhold, vil det som regel inneholde andre forurensninger som aluminiumklorid, klorerte organiske forbindelser og andre uønskede be-standdeler. Som tidligere nevnt kan det i praksis blandes med teknisk titantetraklorid før dette behandles med reduksjonsmiddel. Det gjenvundne titantetraklorid fører så å si ingen ytterligere vanadium-fOTurensning med seg, og det ledes inn i strømmen av TiCl4-damp og passerer så ganske enkelt gjennom den alminnelige renseprosess. Om ønskes kan imidlertid det gjenvundne titantetraklorid blandes med teknisk titantetraklorid på et hvilket som helst trinn under prosessen som sikrer at det blir renset for de spesielle urenheter som det inneholder.

Ifølge foreliggende fremgangsmåte blir slammet fra det skilles fra det behandlede

titantetraklorid og inntil dets innhold av titantetraklorid er gjenvunnet, hele tiden behandlet under omgivelser som ikke inneholder en oksyderende gass som f. eks. luft. Dette kan oppnås ved å opprettholde en atmosfære av inert gass, som helium eller argon, på alle steder hvor slammet ellers ville blitt utsatt for kontakt med luft. En ureaktiv gassatmosfære opprettholdes så-ledes over slammet i alle tanker, oppbevar-ingskar og behandlingsapparater, deriblant slamkokeren. Det er klart at en apparatur som er fullstendig fylt av slammet slik at det ikke er noen atmosfære eller tomrom over dette, vil være tilstrekkelig til å hindre kontakt med en oksygenholdig gass. På denne måte forhindres vanadiumforbindelsene i slammet fra reoksydering og gjendannelse av det opprinnelige, uønskede VOCl„ samtidig som det gjenvundne TiCl^ fra slammet er så å si rent for oppløste vanadiumforbindelser.

Eksempel 1:

En sats med teknisk titantetraklorid inneholdende 0,7% vanadium i form av VOCl3 basert på titaninnholdet, ble behandlet med 0,18 % H2S i en lukket tank utstyrt med en rører. Etter omrøring av blandingen av H2S og TiCl4 i 30 minutter ved en temperatur på 120° C ble tempera-turen i tanken hevet til kokepunktet for TiCl^ og det behandlede TiCl, destillert av inntil et slam inneholdende 20 % TiCl, ble igjen på bunnen av tanken. Tanken ble deretter fylt med helium og varmetilførse-len avstengt for å hindre videre destillasjon av TiCl,.

Det behandlede TiCl, ble fraksjonsde-stillert, og ved analyse ble det funnet at det avdestillerte TiCl4 inneholdt under 0,01 % vanadium bergenet på titaninnholdet. Det avdestillerte TiCl, hadde en renhet som gjorde det egnet for bruk ved fremstilling av titanmetall.

Slammet ble overført til en beholder som på forhånd var fylt med helium, og deretter til en slamkoker også med heliumatmosfære. Slammet ble oppvarmet til en temperatur på ca. 180° C for å drive av TiCl,, samtidig som det ble igjen en tørr rest.

Ved analyse viste det seg at det TiCl4 som var blitt gjenvunnet fra slammet, inneholdt mindre enn 0,02 % vanadium. Det ble blandet med teknisk, vanadiumholdig TiCl4 som skulle behandles med H.,S.

Eksempel 2:

Teknisk titantetraklorid av samme sort som benyttet i eksempel 1 ble underkastet samme behandling med hydrogensulfid som i eksempel 1, og det behandlede titantetraklorid ble destillert av inntil et slam inneholdende ca. 20% TiCl, ble igjen på bunnen av tanken. Tanken ble deretter fylt med hydrogen og varmetilførselen avstengt for å hindre videre destillasjon av TiCl4.

Det behandlede TiCl4 ble fraksjonert og en analyse viste at det avdestillerte TiCl, inneholdt under 0,01 % vanadium be-regnet på titaninnholdet.

Slammet ble som i eksempel 1, over-ført til og oppbevart på en beholder som i dette tilfelle på forhånd var fylt med hydrogen, og slammet ble senere overført til en slamkoker også inneholdende en hy-drogenatmosfære. Slammet ble som i eksempel 1, oppvarmet i slamkokeren for å drive av TiCl, slik at det ble igjen en tørr rest.

Analyse av det titantetraklorid som ble gjenvunnet fra slammet, viste at det også i dette tilfelle inneholdt mindre enn 0,02 % vanadium, og det ble derfor blandet med det tekniske titantetraklorid som skulle renses.

Eksempel 3:

Teknisk titantetraklorid av samme sort som benyttet i eksempel 1, ble behandlet under de samme betingelser med 0,1 % fiskeolje med et jodtall på ca. 190. Det behandlede TiCl4 viste, etter å ha vært underkastet en fraksjonert destillasjon, samme renhet som oppnådd i eksempel 1. Slammet ble behandlet i slamkokeren under en heliumatmosfære som tidligere beskrevet, og det gjenvundne TiCl4 viste et vanadiuminnhold på under 0,01 %. Det hadde samme kvalitet som titantetrakloridet gjenvunnet i eksempel 1, og var egnet for blanding med teknisk titantetraklorid som skulle reduksjonsbehandles.

Eksempel 4:

Teknisk titantetraklorid av samme sort som brukt i de forangående eksempler ble behandlet med 0,1 % fiskeolje som i eksempel 3. I dette tilfelle ble slammet såvel i destillasjonstanken, som i oppbevarings-beholderen og i slamkokeren holdt under en nitrogenatmosfære for å hindre reoksy-dasjon av vanadiumforbindelsene. Det fra slammet gjenvundne titantetraklorid hadde igjen et vanadiuminnhold på under 0,02 % og ble ført tilbake i prosessen.

Til sammenligning ble en sats teknisk TiCl4 av samme sort som benyttet i eksem-plene 1—4, behandlet med 0,1 % fiskeolje og det behandlede TiCl, avdestillert. Der-på ble slammet, som inneholdt 20 % TiCl4, overført fra behandlingstanken til en åpen beholder, utsatt for luft i 15 dager og fylt i slamkokeren som ikke hadde noen be-skyttende, ureaktiv gaissatmosfære. Titantetrakloridet som ble gjenvunnet under disse betingelser, inneholdt 0,47 % vanadium basert på titaninnholdet. Dette viser at en vesentlig del av de reduserte vanadiumforbindelser i slammet var blitt oksydert under gjendannelse av VOCl3 som ble destillert av samtidig med det gjenvundne TiCl4. En tilsetning av TiCl4 gjenvunnet under disse betingelser til teknisk TiCl4 ville kreve en ekstra mengde fiskeolje eller et annet reduksjonsmiddel for å dekke innholdet av vanadiumforurensninger tilført ved det gjenvundne TiCl,. Det samme forhold gjorde seg gjeldende ved bruk av H.2S som behandlingsmiddel, og etter at slammet var blitt utsatt for kontakt med luft i 5 dager, viste det gjenvundne TiCl, et vanadiuminnhold på 0,217 %.

Dersom slammet behandles og TiCl4 gjenvinnes fra slammet ved en fremgangsmåte som beskrevet, samtidig med at slammet utsettes for kontakt med luft eller andre oksygenholdige gasser, er det blitt fastslått at vanadiumforbindelsene da vil reoksydere til oppløselig vanadiumoksyklorid, VOCLj, som vil foreligge i titantetrakloridet gjenvunnet fra slammet. Når dette forurensede, gjenvundne titantetraklorid blir satt til teknisk, vanadiumholdig TiCl4, vil det tekniske TiCl4 kreve adskillig mer reduksjonsmiddel for effektiv felling av vanadiumet enn dersom titantetrakloridet gjenvunnet fra slammet er praktisk fritt for vanadium. Foreliggende fremgangsmåte muliggjør derfor bruk av en mindre mengde reduksjonsmiddel ved behandling av det tekniske titantetraklorid, idet ytterligere forurensning fra gjenvunnet titantetraklorid ikke behøver å fjernes. Foreliggende fremgangsmåte er dessuten for-delaktig ved at behandlingen lettere kan kontrolleres og den nødvendige mengde reduksjonsmiddel mer nøyaktig forutsis, idet bare de forurensninger som foreligger i det tekniske titantetraklorid behøver å tas i betraktning. Under de beskrevne forhold kan hele prosessen gjennomføres meget effektivt, og de utfelte vanadiumforbindelser blir fullstendig fjernet ved uttømming av de faste stoffene fra slamkokeren, hvor-

:ved en resirkulering eller økning av opp-løselig vanadiumoksyklorid i systemet unn-gås.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte ved rensning av teknisk, vanadiumholdig titantetraklorid ved behandling med et reduksjonsmiddel i for utfelling av uoppløselige vanadiumfor-ibindelser, som skilles fra det behandlede : titantetraklorid i form av et titantetrakloridholdig slam som opphetes for å drive av og gjenvinne dets innhold av titantetraklorid, karakterisert ved at det titan te trakloridholdige slam holdes under ;en ikke-oksyderende gassatmosfære inntil ;dets innhold av titantetraklorid er blitt igjenvunnet.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at den ikke-oksyderende atmosfære består av en inert gass, fortrinnsvis helium eller argon.