, Wynalazek dotyczy wytwarzania tlenku tytanu, uzytecznego jako pigment, kataliza¬ tor i t. d. Do wymienionych celów dobrze jest wytwarzac tlenek tytanu w postaci drobnych czastek o okreslonych rozmiarach zasadniczo jednakowej wielkosci.Tlenek tytanu, znajdujacy sie obecnie w obrocie handlowym, sklada sie z czastek o bardzo róznej srednicy. Wskutek tej niejed¬ nakowej wielkosci czastek produkt handlo¬ wy jest niezbyt odpowiedni do uzytku, jako pigment, poniewaz sila kryjaca takiego pro¬ duktu jest niedostateczna. Poza tern wsku¬ tek zanieczyszczen produkt ten posiada cze¬ sto niepozadany zólty albo kremowy odcien, powodujacy koniecznosc wprowadzania do¬ datków, poprawiajacych barwe, jak piecio¬ tlenku fosforu, trójtlenku siarki, fluoru oraz dwutlenku krzemu. Dodatki te sa jednak niepozadane, poniewaz reaguja szkodliwie ze zwiazkami chemicznemi, dc których do¬ dawany jest tlenek tytanu, albo tez tworza zwiazki chemiczne, oddzialywajace szkodli¬ wie na zamierzony proces katalityczny.Jednym z powodów powstawania wadli¬ wego wodorotlenku lub tlenku tytanowego jest stracanie sie zanieczyszczen w czasie wytwarzania, przyczem zanieczyszczenia te z trudem daja sie usunac. Naprzyklad po¬ spolitym sposobem wytwarzania tlenku ty¬ tanu jest rozpuszczanie rud zelazowo-tyta- nowych, jak ilmenitu, w mocnym kwasiesiarkowym w celu otrzymania mieszaniny siarczanu tytanowego oraz siarczanu zelaza oraz rozcienczanie roztworu siarczanowego i ogrzewanie go az do zhydrolizówamk siar¬ czanu tytanu. Sposób ten wymaga znaczne-*? go rozcienczania roztworu, a ponadto nie daje czystego produktu, gdyz trudno jest u- sunac wszystkie niepozadane siarczany oraz resztki kwasu siarkowego. Tlenek tytanu, o- trzymany przez wyprazenie wodorotlenku tytanowego, wytworzonego w ten sposób, posiada odcienie barwne, które moga byc niepozadane przy uzyciu produktu jako pig¬ mentu.Znane jest równiez rozpuszczanie chlor¬ ku tytanowego w wodzie w celu wytworze¬ nia mieszaniny wodorotlenku tytanu oraz kwasu solnego, a nastepnie dodawanie kwasu siarkowego i ogrzewanie roztworu az do wrzenia, w celu odpedzenia kwasu solnego.Pozostaje wtedy tlenek tytanu i kwas siar¬ kowy, które sie nastepnie prazy w celu o- trzymania tlenku tytanowego. Ze wzgledu na zachodzace reakcje oraz trudnosc odpe¬ dzenia trójtlenku siarki, wytworzonego przez rozklad kwasu siarkowego, trudno jest za- pomoca tego procesu otrzymac produkt za¬ dowalajacy, poniewaz zanieczyszczenia, za¬ warte w fazie cieklej, znajduja sie równiez w produkcie ostatecznym. Jak zaznaczono powyzej, zanieczyszczenia te dzialaja szko¬ dliwie na barwe oraz zdolnosc kryjaca mate- rjalu, uzytego jako pigment; w razie zas u- zycia go w inny sposób, moga one równiez wywolac niepozadane reakcje.Aby uniknac niedogodnosci, zwiazanych z podanemi metodami wytwarzania tlenku tytanu, prowadzono reakcje w fazie paro¬ wej, przeprowadzajac chlorek tytanu w po¬ stac pary i mieszajac w zamknietym zbior¬ niku z powietrzem lub para wodna, przyczem powstawal chlorowodór i wodorotlenek ty¬ tanu. Proces ten nie pozwala na regulowa¬ nie wielkosci czasteczek tlenku, wskutek cze¬ go duzo jest czastek zbyt mialkich albo zbyt grubych. Chcac otrzymywac produkt zado¬ walajacy, nalezy regulowac wielkosc cza¬ stek, utrzymujac ja w scisle okreslonych gra¬ nicach. ~ .Wynala&sk umozliwia wytwarzanie tlen¬ ku tytanowego ^bardzo czystego, o wielkosci czastek, lezacej w okreslonych granicach, co czyni tlenek ten szczególnie odpowiednim do wiekszosci celów handlowych. Tlenek o tej wielkosci czastek, uzyty jako pigment, wykazuje maksymalna zdolnosc krycia i da¬ je czysto bialy kolor bez koniecznosci stoso- wahia domieszek, poprawiaiasyeh barwe.Prócz tego produkt posiada dostateczna zdolnosc pochlaniania oleju. Proces wytwa¬ rzania jest przytem prosty i ekonomiczny.Okazalo sie, ze tlenek tytanu posiada maksymalna skutecznosc jako pigment przy wielkosci srednicy czastek, wynoszacej od 0,2 do 0,4 mikronów. Obecnosc czastek o srednicy znacznie mniejszej od 0,2 mikrona oraz znacznie wiekszej od 0,4 mikrona bar¬ dzo obniza zdolnosc krycia tlenku tytanu.A zatem jednym z celów wynalazku jest wytwarzanie zasadniczo czystego tlenku ty¬ tanu o wielkosci czastek, lezacej w poda¬ nych granicach.Zgodnie z wynalazkiem tlenek tytanu wytwarza sie przez dzialanie roztworem kwasu solnego na czterochlorek tytanu, wzie¬ ty w nadmiarze w stosunku do ilosci, jaka jest zwykle rozpuszczalna w kwasie solnym.Kwasu solnego mozna dodawac gotowego, albo tez wytwarzac go in situ w ciagu pro¬ cesu przez reakcje czterochlorku z woda.Czterochlorek tytanu przechodzi w chlo¬ rek zasadowy w wyniku reakcji w fazie cie¬ klej z woda, ewentualnie z dodatkiem kwa¬ su solnego. Chlorek zasadowy, wytworzony w ten sposób, rozklada sie latwo na tlenek tytanu, którego czastki sa naogól zadanych rozmiarów, to znaczy posiadaja srednice w przyblizeniu od 0,2 do 0,4 mikrona. Aby za¬ pewnic maksymalna liczbe czastek, posiada¬ jacych wymienione rozmiary, mozna produkt poddac selekcji, dzieki której zbyt drobne albo zbyt duze czastki zostaja usuniete z - 2 -produktu ostatecznego i dodane do roztwo¬ ru, w którym rozpoczyna sie reakcje po¬ czatkowa.W mysl wynalazku rozpuszcza sie chlo¬ rek tytanu w stezonym kwasie solnym, po¬ woli dodajac czterochlorku tytanowego do roztworu. Okazalo sie, ze co najmniej rów¬ na objetosc czterochlorku tytanowego jest rozpuszczalna w kwasie. Przez dodanie czte¬ rochlorku tytanowego do tego roztwo¬ ru po osiagnieciu jego stanu nasycenia wy¬ twarza sie mase plastyczna, która po dal- szem dodaniu czterochlorku tytanu prze¬ ksztalca sie na suchy, zólty proszek ziarni¬ sty. Wytworzony proszek odpowiada przy¬ puszczalnie wzorowi Ti2fOH)oCl5. 2H20 albo równoczasteczkowej mieszaninie Ti (OH)2Cl2 . H20 i TifOHJCl, . H20.Jest rzecza bardzo prawdopodobna, ze zachodza tutaj nastepujace reakcje che¬ miczne: 1) TiCl4 . 3H20 — Ti(OH)2Cl2 . H20 + + 2HCI 2) Tl(OH)2.Cl2.H20 + nC/4— 2Ti(OH)Cl^H20.A zatem masa plastyczna sklada sie prawdopodobnie z uwodnionego chlorku dwuzasadowego, a reakcja 1 przedstawia jego powstawanie, przyczem podczas reak¬ cji wywiazuje sie chlorowodór. Jak zazna¬ czono w reakcji 2 przy dalszem dodawaniu czterochlorku tytanu powstaje proszek, przy¬ czem jest rzecza mozliwa, iz okolo polowy chlorku dwuzasadowego przetwarza sie na chlorek jednozasadowy, podczas gdy druga polowa pozostaje, jako chlorek dwuzasa- dowy.Nastepne stadjum uskutecznia sie, o- grzewajac lagodnie wspomniane chlorki za¬ sadowe w przyblizeniu do 100°C lub wyzej; wtedy nastepuje latwy rozklad z wywiazy¬ waniem chlorowodoru i wytwarzaniem tlen¬ ku tytanowego. Reakcje tego stadjum sa prawdopodobnie nastepujace: 3) Ti(OH)2Cl2.H20-+ Ti02 + 2HCI + + H20 A) Ti(OHJCl3 . H20 —. Ti02 + 3HCI Szybkosc, z jaka wywiazuje sie chloro¬ wodór, okresla stopien rozdrobnienia wy¬ twarzanego tlenku tytanowego. Ta szybkosc wywiazywania sie gazowego chlorowodoru jest zalezna od temperatury, w której pro¬ wadzi sie ogrzewanie. Jesli temperatura ta wynosi 100°C, to powstaje proszek o bardzo drobnych czastkach. Przy dalszym wzroscie temperatury mozna otrzymywac czastki je¬ szcze drobniejsze. A zatem, regulujac tem¬ perature w stadjum ogrzewania, mozna osia¬ gnac maksymalna wydajnosc tlenku tytano¬ wego o czastkach zadanych rozmiarów.Tlenek tytanu odzyskuje sie z wydajno¬ scia ilosciowa; poza tern niema znaczniej¬ szego ulatniania sie zasadowych chlorków tytanu podczas tego procesu. Podczas reak- cyj 1 i 2 okolo % chloru z czterochlorku ty-1 tanu wywiazuje sie w postaci chlorowodoru gazowego, któremu towarzyszy kwas solny, od poczatku zawarty w wodzie wskutek zmieszania czterochlorku tytanowego i kwa¬ su solnego. Nalezy zaznaczyc, ze podczas mieszania czterochlorku tytanowego i kwasu solnego nie wydziela sie znaczniejsze cieplo reakcji, wobec czego moznosc ulatniania sie czterochlorku tytanowego i wody w tern sta¬ djum procesu jest wylaczona. Pozostale % chloru, zawartego pierwotnie w czterochlor¬ ku tytanowym, wywiazuja sie w postaci chlorowodoru podczas ogrzewania przy wy¬ konywaniu reakcyj 3 i 4. W obu tych stadjach, t. j. stadjach, objetych wszystkie- mi czterema reakcjami, chlorowodór mozna odzyskiwac w postaci kwasu solnego, któ¬ ry jest przydatny w poczatkowem stadjum procesu.Podczas ogrzewania przy reakcjach 3 i 4 proszek przeksztalca sie w puszysty bia¬ ly tlenek tytanu, którego objetosc stanowi wielokrotna objetosc proszku, otrzymanego w reakcjach / i 2. Produkt ten wystepuje — 3w postaci mialko rozdrobnionej i przy od- powiedniem regulowaniu temperatury wy¬ kazuje naogól równomierna wielkosc sred¬ nicy czasteczek, wynoszaca w przyblizeniu 0,3 mikrona.Reakcje 2, opisana powyzej, mozna po¬ minac i ogrzewac wprost plastyczna mase, pochodzaca z reakcji 1, przyczem zacho¬ dza reakcje 3 i 4. Takie postepowanie jest jednakze mniej pozadane ze wzgledu na czas trwania ogrzewania.Reakcje, podczas której powstaje chlo¬ rek dwuzasadowy, mozna prowadzic rów¬ niez, rozpuszczajac czterochlorek w wodzie.Jest to jednakze nieco mniej pozadane, po¬ niewaz wymaga Jreakcji ^dodatkowej, po¬ wodujacej hydrolize czterochlorku i strace¬ nie kwasu tytanowego, czemu towarzyszy znaczne wydzielenie ciepla. Dalszy doda¬ tek czterochlorku tytanu powoduje ponowne przejscie straconego tytanu do roztworu kwasu solnego, wytworzonego podczas hy¬ drolizy; od tej chwili zachodza reakcje, opisane poprzednio. Z powodów, juz wy¬ lozonych, pozadane jest unikanie ciepla, wywiazujacego sie podczas tej reakcji do¬ datkowej, dlatego tez lepiej jest przed do¬ daniem czterochlorku tytanu dodawac do wody nieco kwasu solnego. Nie powoduje to straty w ekonomicznem przeprowadzeniu procesu, poniewaz chlorowodór odzyskuje sie i latwo przeprowadza do roztworu do dalszego uzytku w poczatkowych stadjach procesu.Aby osiagnac jeszcze wieksza równo¬ miernosc rozmiarów czastek produktu, np. czastki o srednicy od 0,2 do 0,4 mikrona, dobrze jest lekko rozetrzec proszek, otrzy¬ many wedlug powyzej opisanego sposobu, i zawiesic go w wodzie albo innem odpo- wiedniem srodowisku. Zawiesine umieszcza sie w osadniku i pozwala sie grubszym czastkom na osadzenie sie na dnie, skad je mozna usunac w celu dalszego roztarcia.Pozostala zawiesine umieszcza sie w wirów¬ ce i odwirowuje przez odpowiedni przeciag czasu, np. przez godzine, w celu oddziele¬ nia czastek tlenku o zadanych wymiarach.Pozostala zawiesine, znajdujaca sie w ka¬ dzi po odwirowaniu, mozna kwalifikowac jako ,;mul" i najlepiej zawrócic ja do mie¬ szalnika, w którym ponownie zostaje ona przeprowadzona do roztworu zapomoca kwasu solnego; roztwór ten sluzy do dal¬ szej obróbki czterochlorku tytanu. Wielkosc srednicy czastek, otrzymanych przez odwi¬ rowanie, jest zasadniczo jednakowa i wy¬ nosi w przyblizeniu od 0,2 do 0,4 mikrona, a zdolnosc krycia tlenku^ zlozonego z tych czastek, jest znacznie wieksza od zdolnosci krycia obecnie znanych tlenków metali.Sposobem wedlug wynalazku otrzymano produkt o zdolnosci krycia okolo 1500, pod¬ czas gdy pigmenty z tlenku tytanu, znane obecnie w handlu, posiadaja zdolnosc kry¬ cia 1000 do 1300. Nalezy zaznaczyc ponad¬ to, ze handlowy tlenek tytanu zawiera pewna ilosc dodatków, poprawiajacych bar¬ we, wobec czego wyliczona zdolnosc kry¬ cia w przypadku produktu handlowego nie zalezy od zawartosci samego tylko tlenku . tytanu.Zamiast odwirowywania mozna prowa¬ dzic selekcje, pozwalajac zawiesinie na osa¬ dzenie sie w ciagu dluzszego okresu czasu; mozna tez zastosowac calkowita metode rozdzielania zapomoca sortownika Dorra albo urzadzenia do rozdzielania zapomoca powietrza.Zgodnie z wynalazkiem, mozna sie o- bejsc bez dodatków, poprawiajacych barwe; do celów jednak specjalnych stosowanie ta¬ kich dodatków moze byc rzecza pozadana.Dodatki te mozna wlaczac do roztworu pier¬ wotnego, z jakim proces sie rozpoczyna, mozna je tez przenosic i stracac wraz z tlenkami bez szkodliwej reakcji oraz bez koniecznosci jakiejkolwiek zmiany w zasad¬ niczych stadiach, opisanych powyzej. PL