NO140181B - Fremgangsmaate til oppberedning av vandig titandioksydhydrat-suspensjoner - Google Patents

Description

Det er kjent å fremstille TiC^ fra ilmenit-

malmer og titanslagg over en oppslutning med svovelsyre. Ved hydrolyse av det dannede titanylsulfat oppstår titandioksydhydrat som kalsineres som maling etter adskillelse fra moder-luten (tynnsyren). Det ved hydrolysen dannede titandioksydhydrat er meget finfordelt, dessuten inneholder det for det meste fremmedstoffer i slike mengder at det ikke uten ekstra rensetrinn kan tilføres til kalsineringsprosessen. Utfelt titandioksydhydrat er på grunn av sin kompressibilitet og dens finfordelthet temmelig vanskelig å filtrere. For å adskille forurensninger fra filtrerte titandioksydhydrat er det vanlig igjen å oppslemme filterkaken, eventuelt i nærvær av spesielle tilsetninger og da igjen å filtrere. Disse vaske-

og filtreringstrinn kan eventuelt gjentas (Titanium J. Barks-dale, Second Edition, side 317 og følgende).

Den ved hydrolysen fra den svovelsure titanyl-sulfatoppløsningen dannede titandioksydhydrat som for det meste dessuten inneholder jern og andre forurensninger adskilles vanligvis i såkalte Moore-filtere fra tynnsyren. Slike Moore-filtere egner seg spesielt for en langsom filtrering og arbeider under vakuum. De muliggjør videre en utvaskning av filterkaken. Nærmere anførsler over de kjente Moore-filtere finnes f.eks. i D.B. Purchas, Industrial Piltration of Liquids, second Edition, Leonard Hill Books, side 278-279.

På tegningen forklares ved hjelp av et arbeids-skjema en vanligvis gjennomført fremgangsmåte. Tallene har følgende betydning: 1 hydrolyse, 2 første filtrering, 3 vaskevanns-behandling, H bleking, 5 tilsetning av blekemiddel, 6 annen filtrering, 7 vaskevanntilsetning, 8 tilsetning av innstillings-kjemikalier, 9 innstilling, 10 dreiefilter, 11 kalsineringsovn.

I detalj foregår i trinn 1 hydrolysen av den svovelsure jernholdige titanylfosfatoppløsning ved temperaturer fra 80 til 120°C. Det dannede titandioksyhydrat adskilles i et første filtreringstrinn 2 i et Moore-filter fra tynnsyre. Deretter kan filterkaken på filteret behandles med vaskevann 3. Filterkaken inneholder, når det gåes ut fra ilmenit, i første rekke ca. 40 vekt% jern, (beregnet som Fe20j, referert til faststoff Ti02), når det gåes ut fra slagg ca. 25 vektft jern. Ved utvaskningen kan jerninnholdet reduseres til ca.

0,1 vekt# jern. Adskillelsen av tynnsyren fra vaskevann er enkelt å gjennomføre over væskemengden av filtratet resp. vaskevannet. Etter filtrering av eventuelt vasking fjernes kaken manuelt, grøtdannes i vann og underkastes en blekning H (f.eks. tilsetning 5 av aluminium, ^SO^ ved 8o°C). Den blekede sus-pensjon filtreres igjen i et Moore-filter 6 og behandles normalt så lenge med vaskevann 7, inntil jerninnholdet i filterkaken er sunket til mindre enn 40 ppm Fe20-j. Denne filterkake fjernes igjen manuelt og deigdannes. Ved tilsetning 8 av forskjellige kjemikalier (som f.eks. NaOH, KOH, H^PO^, Sb20j) kan det gjennom-føres en innstilling 9 (tilsiktet påvirkning av pigmentegen-skapene i kalsineringsovnen). Deretter konsentreres den inn-stilte titandioksydhydratsuspensjon ved hjelp av et dreiefilter 10 til et faststoff innhold på ca. 38 vekti? (Ti02~basis) og glødes i kalsineringsovnen 11 ved temperaturer mellom ca. 600PC til 1200°C til ferdig Ti02~klinkere i anatas- eller rutilform.

Fra det franske patent nr. 1.422.120 er det kjent

å adskille titandioksydhydrat etter hydrolysen på et Moore-filter eller et dreiefilter og å behandle filterkaken på filteret med forskjellige vaskevæsker og derved å fjerne forurensninger. Jerninnholdet kan derved over tilsetning av vaskevæske som inneholder titan-(Ill)-ioner reduseres til verdier på MO ppm og mindre. Deretter kan filterkaken etter egnet innstilling for kalsinering føres direkte i kalsineringsovnen.

Ulemper ved denne fremgangsmåte består spesielt i at såvel filtreringen som også de forskjellige utvaskningspro-sesser er meget tidsrøvende og at videre titandioksydhydratet før glødningen bare kan bringes til faststoffinnhold fra 35 til A0 vekt/S Ti02. I den etterfølgende glødeprosess brukes derfor store energimengder for fordampning av overskytende vann.

Oppfinnelsens gjenstand er en fremgangsmåte til oppberedning av vandige titandioksydhydratsuspensjoner i ett eller flere filtrerings- og vasketrinn, eventuelt under gjennomfø-ring av en blekning, etterfølgende innstilling av pigmentegenskapene og kalsinering av det delvis avvannede titandioksydhydrat, idet fremgangsmåten er karakterisert ved at titandioksydhydratsuspen-sjonen filtreres på et membranfilter med et trykk på 3.10^ Pa til 6.10 Pa (3 bar til 6 bar) og innstiller filterkaken ved avpresning til sjikttykkelser fra 10 mm til 35 mm og faststoffinnhold på

minst 45 vekt%, idet man eventuelt etter filtreringen vasker ved trykk fra 4.IO<5> Pa til 10.IO<5> Pa (4 bar til 10 bar).

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvor i forskjell fra de kjente fremgangsmåter filtreringen gjennomføres ikke i vakuum, men under anvendelse av trykk, er det overraskende mulig, hurtigere enn tidligere å filtrere titandioksydhydratet på tross av dets findelte beskaffenhet og kompressibilitet. Videre lar faststoffinnholdet av titandioksydhydratet seg uten videre øke til verdier fra 45 til 55 vekt%. Spesielt egnet for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er et membranfilter, slik det eksempelvis er vist i D.B. Purchas,Industrial Filtration of Liquids, Sec. Edition,Leonard Hill Books, side 225 og omtalt på side 223

og 227. En slik filterlnnretning har vannrette filterkammere, hvilket muliggjør en ønskelig fi1terkakehøyde på 10 mm til 35 mm. Filtreringen kan gjennomføres ved trykk fra 1 til 16 bar, fortrinnsvis fra 3 til 6 bar.

I en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kombineres filtreringen med ett eller flere vasketrinn, idet filterkaken behandles direkte på filteret. Utvaskingen av filterkaken kan derved gjennomføres ved trykk fra 1 til 16 bar, fortrinnsvis fra 4 til 10 bar. Ved den i arbeidsdiagrammet på figu-ren viste fremgangsmåte lar filtreringstrinnene som gjennomføres under anvendelse av et Moore- resp. dreiefilter seg også gjennom-føre under anvendelse av et membranfilter. I den foretrukne utfø-relsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan to på hverandre følgende eller samtlige filtreringstrinn, som etter den på arbeidsdiagrammet viste fremgangsmåte er nødvendig, sammenfatte i ett. Utvaskingen av det i homogen form og praktisk talt rissfritt fore-liggende titandioksydhydrat-hydrolyseslam kan derved foretas således at vaskevæsken bringes med strømningshastigheter på 0,1 m/time til 1 m/time, fortrinnsvis fra 0,3 til 0,7 m/time gjennom filterkaken, resp. filteret. Til vaskevannet kan det derved på kjent måte tildoseres titen (III) , idet konsentrasjonene i vaskevannet

ligger ved ca. 0,8 til 4 g Ti-^<+>/liter.

. På grunn av den mindre restfuktighet, hvormed titandioksydhydratet fremkommer etter filtrering og vasking i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det i den etterfølg-ende glødeprosess oppnås en energigevinst fra 25 til 30% og en øket produksjon. Jerninnholdet lar seg videre uten videre innstilles på verdier under 25 ppm. På filteret kan også uten videre de i arbeidsdiagrammet under punktet "innstilling" nevnte fremgangsmåtetrinn gjennomføres. Hertil prepareres filterkaken ved tilsetning av de for "innstillingen" kjente kjemikalier for det etterfølgende kalsineringstrinn.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal i det følgende forklares eksempelvis.

Eksempel 1.

I arbeidsdiagrammet ble bare dreiefilteret 10 erstattet med et membranfilter. Filtreringssyklusen var følg-ende :

Filtreringsytelsen for Anatas lå ved 120 til

130 kg/m ? og time ved en filterflate på 2,5 m 2 (på basis Ti02), for Rutil var ytelsen ca. 20% lavere. Faststoffinnholdet utgjorde for Anatas ca. 50 vekt#, for Rutil 48,5 vekt#. Den optimale filterkaketykkelse utgjorde 15 til 25 mm.

Eksempel 2.

I arbeidsdiagrammet ble Moore-filteret 6 og dreiefilteret 10 erstattet med et membranfilter.

Filtreringssyklus:

Mellom filtrering og vasking ble det ikke av-presset. Filtreringsytelsen for Anatas lå ved 44,2 kg/m 2og time; for Rutil lå den ca. 20% lavere. Den optimale kaketykkelse lå ved 15 - 25 mm. Kakens Fe-innhold ligger ved 20 ppm; faststoffinnholdet som i eksempel 1. , . Eksempel 3...,.. >;,•

Etter hydrolysen ble filtreringen gjennomført; .. ;i;. i ett trinn i et membranf ilter. Jerninnholdet i utgangssu.s-pensjonen lå da ved 22 vekt$ (uttrykt som Fe20^ referert...til ... TiC^). Filtreringssyklusen var følgende:

Filtreringsytelsen for Rutil lå ved 8 kg/m 2 og time ved en filterflate på 2,5 m 2; for Anatas ved 10 til 15 kg/m og time. I annet vasketrinn (vasking II) ble det i vaskevannet innstilt en konsentrasjon på 1,6 g Ti-III-pluss/ liter. Den samlede tildoserte Ti-III-pluss-mengde utgjorde 40 g. Jerninnholdet i filterkaken etter tørrblåsing utgjorde 25 ppm, faststoff innholdet 5055. Den optimale kaketykkelse lå ved 15 til 25 mm.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til oppberedning av vandige titandioksydhydrat- suspensjoner i ett eller flere trykkfiltrerings- og vasketrinn, eventuelt under gjennomføring av en bleking, etter-følgende innstilling av pigmentegenskapene og kalsinering av det delvis avvannede titandioksydhydrat, karakterisert ved at titandioksydhydrat-suspensjonen filtreres på et membranfilter med et trykk på 3 . IO<5> Pa til 6 . IO<5> Pa (3 bar til 6 bar) og filterkaken innstilles ved avpresning til sjikttykkelser fra 10 non til 35 mm og faststoffinnhold på minst 45 vekt%, idet man eventuelt etter filtreringen vasker ved trykk fra 4 . 10^ Pa til 10-105 Pa (4 bar til 10 bar)..

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at man behandler filterkaken ved trykk fra 4 . 10^ Pa til 10 . 10^ Pa (4 bar til 10 bar) med vaskevæske ved strømnings-hastigheter fra 0,1 m/time til 1,0 m/time.