RU2049066C1 - Process for preparing titanium hydroxide - Google Patents
Process for preparing titanium hydroxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2049066C1 RU2049066C1 RU92006375A RU92006375A RU2049066C1 RU 2049066 C1 RU2049066 C1 RU 2049066C1 RU 92006375 A RU92006375 A RU 92006375A RU 92006375 A RU92006375 A RU 92006375A RU 2049066 C1 RU2049066 C1 RU 2049066C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- titanium tetrachloride
- titanium hydroxide
- lime
- hydroxide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности, в частности к получению гидроксида титана для производства пигментной двуокиси титана, и может быть использовано при получении блочных катализаторов для обезвреживания отходящих промышленных газов. The invention relates to the paint and varnish industry, in particular to the production of titanium hydroxide for the production of pigment titanium dioxide, and can be used to obtain block catalysts for the neutralization of industrial exhaust gases.
Известен способ получения гидроксида титана из тетрахлорида титана путем гидролиза его в подкисленной воде при нагревании, последующего отделения образовавшегося осадка, его промывки. Перед промывкой осадок обрабатывают многоосновной неорганической кислотой, органической кислотой, содержащей несколько карбоксильных и/или оксигрупп, фенолом или их солью и высокомолекулярным органическим флокулирующим агентом [1]
Образование гидроксида титана при гидролизе тетрахлорида титана в подкисленной воде при нагревании идет по реакции:
TiCl4 + 3H2O TiO2 ˙H2O + 4HCl
Недостатком известного способа получения гидроксида титана является низкое качество получаемого продукта за счет высокого содержания в нем примеси хлор-иона. Это обусловлено образованием в процессе гидролиза тетрахлорида титана малорастворимых гидроксихлоридов титана. Кроме того, недостатком известного способа является получение в качестве отходов разбавленной соляной кислоты, которую необходимо обезвреживать или утилизировать, для осуществления способа необходима дорогостоящая коррозионностойкая аппаратура.A known method of producing titanium hydroxide from titanium tetrachloride by hydrolyzing it in acidified water by heating, subsequent separation of the precipitate formed, washing it. Before washing, the precipitate is treated with a polybasic inorganic acid, an organic acid containing several carboxyl and / or hydroxy groups, phenol or their salt and a high molecular weight organic flocculating agent [1]
The formation of titanium hydroxide during the hydrolysis of titanium tetrachloride in acidified water during heating proceeds by the reaction:
TiCl 4 + 3H 2 O TiO 2 ˙H 2 O + 4HCl
A disadvantage of the known method for producing titanium hydroxide is the low quality of the resulting product due to the high content of chlorine ion impurities in it. This is due to the formation of slightly soluble titanium hydroxychlorides during the hydrolysis of titanium tetrachloride. In addition, a disadvantage of the known method is the production of dilute hydrochloric acid as waste, which must be neutralized or disposed of; expensive corrosion-resistant equipment is required to implement the method.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому является способ получения гидроксида титана. Согласно известному способу тетрахлорид титана растворяют в воде, а затем проводят осаждение гидроксида титана щелочными реагентами при нагревании. Полученный осадок отделяют и промывают. В качестве оснований осадителей гидроксида титана используют гидроксиды натрия и калия, водные растворы аммиака, растворы поташа и соды. При этом получают белый кристаллоподобный гидроксид титана анатазной модификации [2]
Недостатком известного способа является то, что полученный гидроксид титана характеризуется высоким содержанием примеси хлор-ионов за счет образования при гидролизе тетрахлорида титана малорастворимых гидроксихлоридов и оксихлоридов титана. Недостатком известного способа является также его низкая технологичность:
для осуществления способа необходима коррозионностойкая аппаратура, поскольку при гидролизе тетрахлорида титана образуется соляная кислота;
в качестве осадителей используются дорогостоящие реагенты;
на промывку образовавшегося осадка тетрахлорида титана расходуются большие объемы промывной воды за счет относительно низкой растворимости хлоридов натрия, калия, аммония, образующихся при нейтрализации соляной кислоты гидроксидами натрия, калия, растворами аммиака, поташа, соды;
для отвода излишнего количества тепла, выделяющегося при растворении тетрахлорида титана в воде, необходима установка теплообменников.The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed is a method for producing titanium hydroxide. According to a known method, titanium tetrachloride is dissolved in water, and then titanium hydroxide is precipitated with alkaline reagents when heated. The resulting precipitate was separated and washed. Sodium and potassium hydroxides, aqueous ammonia solutions, potash and soda solutions are used as the bases for the precipitators of titanium hydroxide. In this case, a white crystalline anatase titanium hydroxide is obtained [2]
The disadvantage of this method is that the titanium hydroxide obtained is characterized by a high content of chlorine ions due to the formation of poorly soluble titanium hydroxychlorides and oxychlorides during the hydrolysis of titanium tetrachloride. The disadvantage of this method is also its low adaptability:
the implementation of the method requires corrosion-resistant equipment, since hydrolysis of titanium tetrachloride produces hydrochloric acid;
expensive reagents are used as precipitants;
large volumes of washing water are spent on washing the precipitate of titanium tetrachloride due to the relatively low solubility of sodium, potassium, ammonium chlorides formed during the neutralization of hydrochloric acid with sodium, potassium hydroxides, solutions of ammonia, potash, soda;
installation of heat exchangers is necessary to remove the excess heat generated during dissolution of titanium tetrachloride in water.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является снижение примеси хлор-ионов в целевом продукте, повышение технологичности способа при обеспечении безотходности процесса. The technical result, the achievement of which the claimed invention is directed, is to reduce the impurity of chlorine ions in the target product, to increase the manufacturability of the method while ensuring a non-waste process.
Технический результат достигается тем, что в известном способе получения гидроксида титана из тетрахлорида титана путем осаждения щелочным реагентом при нагревании, последующего отделения образовавшегося осадка и его промывки, является то, что тетрахлорид титана непосредственно вводят в щелочной реагент, в качестве которого используют известковое молоко, а процесс ведут до рН среды 6,5-7,5 со скоростью изменения рН среды 0,05-0,1 единиц рН/мин. The technical result is achieved by the fact that in the known method for producing titanium hydroxide from titanium tetrachloride by precipitation with an alkaline reagent by heating, subsequent separation of the precipitate and washing it, titanium tetrachloride is directly introduced into the alkaline reagent, which is used as milk of lime, and the process is conducted to a pH of 6.5-7.5 with a rate of change of pH of 0.05-0.1 pH units / min.
В качестве тетрахлорида титана может быть использован тетрахлорид титана технический. As titanium tetrachloride, technical titanium tetrachloride can be used.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.
При непосредственном введении тетрахлорида титана в известковое молоко до рН среды 6,5-7,5, минуя стадию растворения тетрахлорида титана в воде, образование гидроксида титана идет по реакции:
TiCl4 + 2Ca(OH)2
TiO2 ˙H2O + 2CaCl2 + H2O
При этом исключается образование соляной кислоты и, следовательно, необходимость осуществления способа с использованием дорогостоящей коррозионностойкой аппаратуры и обезвреживание или утилизация соляной кислоты.With the direct introduction of titanium tetrachloride in milk of lime to a pH of 6.5-7.5, bypassing the stage of dissolution of titanium tetrachloride in water, the formation of titanium hydroxide proceeds according to the reaction:
TiCl 4 + 2Ca (OH) 2
TiO 2 ˙H 2 O + 2CaCl 2 + H 2 O
This eliminates the formation of hydrochloric acid and, therefore, the necessity of implementing the method using expensive corrosion-resistant equipment and the disposal or disposal of hydrochloric acid.
В начальный момент введения тетрахлорида титана в известковое молоко образование гидроксида титана идет при многократном избытке щелочного реагента. Образовавшиеся в этот момент частицы гидроксида титана выполняют роль зародышей, что способствует образованию кристаллического осадка, обеспечивает высокую скорость его отстаивания и фильтрации. At the initial moment of introduction of titanium tetrachloride into milk of lime, the formation of titanium hydroxide occurs with a multiple excess of alkaline reagent. The particles of titanium hydroxide formed at this moment act as nuclei, which contributes to the formation of a crystalline precipitate and ensures a high rate of sedimentation and filtration.
Экспериментально установлено, что при непосредственном введении тетрахлорида титана в щелочной реагент, в качестве которого используют известковое молоко, со скоростью изменения рН среды 0,05-0,1 ед. рН/мин образуется гидроксид титана, характеризующийся низким содержанием гидроксихлоридов и оксихлоридов титана и кристаллоподобной структурой. It was established experimentally that with the direct introduction of titanium tetrachloride in an alkaline reagent, which is used as milk of lime, with a rate of change of pH of the medium of 0.05-0.1 units pH / min titanium hydroxide is formed, characterized by a low content of titanium hydroxychlorides and oxychlorides and a crystal-like structure.
При более высокой скорости изменения рН среды (выше заявляемого предела) содержание оксихлоридов титана в образовавшемся осадке увеличивается. At a higher rate of change in the pH of the medium (above the claimed limit), the content of titanium oxychlorides in the resulting precipitate increases.
При скорости изменения рН среды ниже заявляемого предела существенного уменьшения содержания гидроксихлоридов и оксихлоридов титана в образовавшемся гидроксиде титана не происходит, и, следовательно, производительность неоправданно снижается. At a rate of change in the pH of the medium below the claimed limit, a substantial decrease in the content of titanium hydroxychlorides and oxychlorides in the resulting titanium hydroxide does not occur, and therefore, the productivity is unreasonably reduced.
Использование в качестве щелочного реагента известкового молока в совокупности с заявляемой скоростью изменения рН среды обеспечивает поддержание температуры реакционной смеси на уровне 40-80оС, исключает необходимость принудительного теплообмена за счет высокой теплопроводности раствора хлорида кальция.Use as milk of lime of an alkali reagent in conjunction with the inventive speed changing pH environment maintains the reaction mixture temperature at 40-80 ° C, eliminating the need for forced heat exchange due to the high thermal conductivity of the calcium chloride solution.
Кроме того, растворимость хлорида кальция выше, чем растворимость хлоридов натрия, калия и аммония. In addition, the solubility of calcium chloride is higher than the solubility of sodium, potassium and ammonium chlorides.
Следовательно, на отмывку хлорида кальция расходуется меньше промывочной воды. Хлорид кальция товарный продукт, его можно получить выпариванием с меньшими энергозатратами. Consequently, less rinsing water is consumed for washing calcium chloride. Calcium chloride is a commercial product, it can be obtained by evaporation with less energy.
В качестве тетрахлорида титана может быть использован как тетрахлорид титана очищенный, содержащий, мас. ванадий 0,0002-0,0006; кремний 0,0002-0,001, так и тетрахлорид титана технический, содержащий, мас. ванадий 0,1-0,15; кремний 0,001-0,02 или тетрахлорид титана, содержащий, мас. тантал не более 0,01; ниобий 0,02; кремний 0,02. As titanium tetrachloride can be used as purified titanium tetrachloride, containing, by weight. vanadium 0.0002-0.0006; silicon 0.0002-0.001, and technical titanium tetrachloride, containing, by weight. vanadium 0.1-0.15; silicon 0.001-0.02 or titanium tetrachloride containing, by weight. tantalum not more than 0.01; niobium 0.02; silicon 0.02.
Присутствующие в тетрахлориде титана техническом примеси ванадия, тантала и ниобия играют роль катализаторов процесса образования гидроксида титана, а для устранения отрицательного влияния примеси кремния процесс введения тетрахлорида титана в известковое молоко ведут до рН среды не ниже 6,5, поскольку при более низком рН образуется гель кремниевой кислоты, что затрудняет процесс фильтрации осадка гидроксида титана. The technical impurities of vanadium, tantalum and niobium present in titanium tetrachloride play the role of catalysts for the formation of titanium hydroxide, and to eliminate the negative effect of silicon impurities, the process of introducing titanium tetrachloride into milk of lime leads to a pH of at least 6.5, since a gel forms at a lower pH silicic acid, which complicates the process of filtering the precipitate of titanium hydroxide.
Введение тетрахлорида титана в известковое молоко до рН среды выше 7,5 нецелесообразно, т.к. в этом случае в растворе остается свободная известь. The introduction of titanium tetrachloride in milk of lime to a pH above 7.5 is impractical because in this case, free lime remains in the solution.
Заявляемый способ осуществляется следующим образом. The inventive method is as follows.
В емкость с известковым молоком, содержащим 50-180 г/л активной извести, при температуре 40-80оС вводят тетрахлорид титана при интенсивном перемешивании со скоростью изменения рН среды 0,05-0,1 рН/мин. Процесс заканчивают при достижении рН среды 6,5-7,5. Получают белый кристаллический осадок гидроксида титана, который затем отстаивают, отфильтровывают и промывают на вакуумном фильтре. Осадок подвергают затем 3-6-кратной противоточной промывке.The container of lime milk containing 50-180 g / l of lime, at a temperature of 40-80 ° C titanium tetrachloride is introduced with vigorous stirring at a speed of pH change medium pH 0.05-0.1 / min. The process is completed when the pH of the medium reaches 6.5-7.5. A white crystalline precipitate of titanium hydroxide is obtained, which is then settled, filtered off and washed on a vacuum filter. The precipitate is then subjected to a 3-6-fold countercurrent washing.
Полученный гидроксид титана используют как товарный продукт или направляют на получение пигментного диоксида титана, блочных катализаторов и др. А фильтрат и промывные воды противоточной промывки смешивают и подвергают упариванию с получением товарного хлорида кальция. The obtained titanium hydroxide is used as a commercial product or sent to obtain pigment titanium dioxide, block catalysts, etc. And the filtrate and countercurrent washings are mixed and subjected to evaporation to obtain commercial calcium chloride.
В лабораторных условиях были проведены сравнительные испытания заявляемого способа получения гидроксида титана и способа по прототипу. В качестве тетрахлорида титана использовали тетрахлорид титана очищенный (см. табл. опыты NN 1-9), тетрахлорид титана технический опыты NN 10-18, тетрахлорид технический опыты NN 19-27, который вводили непосредственно в известковое молоко, содержащее 80 г/л и 150 г/л активной извести. Скорость изменения рН среды изменяли от 0,3 до 0,12 единиц рН/мин (cм. опыты NN 1-5, 10-14, 19-23). При этом процесс вели до рН среды 7. В опытах NN 6-9, 15-18, 24-27 процесс вели до рН среды 6,0-8,0 при скорости изменения рН среды 0,07 ед. рН/мин. In laboratory conditions, comparative tests were conducted of the proposed method for producing titanium hydroxide and the prototype method. The titanium tetrachloride used was purified titanium tetrachloride (see table experiments NN 1-9), titanium tetrachloride technical experiments NN 10-18, technical tetrachloride experimental NN 19-27, which was injected directly into milk of lime containing 80 g / l and 150 g / l of active lime. The rate of change of the pH of the medium was changed from 0.3 to 0.12 pH / min units (see experiments NN 1-5, 10-14, 19-23). The process was carried out to a pH of 7. In experiments NN 6-9, 15-18, 24-27, the process was carried out to a pH of 6.0-8.0 at a rate of change of pH of 0.07 units. pH / min
В полученном после фильтрации и промывки осадке гидроксида титана титримитрическим методом определяли содержание хлор-ионов. Контролировалась также производительность процесса. In the titanium hydroxide precipitate obtained after filtration and washing, the content of chlorine ions was determined by the titrimetric method. Process performance was also monitored.
В таблице приведены данные по производительности процесса в зависимости от скорости измерения рН среды в пересчете на TiO2 (т/час) при условном рабочем объеме реактора 1 м3 и разных концентрациях известкового молока.The table shows the data on the performance of the process depending on the speed of measuring the pH of the medium in terms of TiO 2 (t / h) at a nominal working volume of the reactor of 1 m 3 and different concentrations of milk of lime.
Был также осуществлен способ по прототипу, согласно которому тетрахлорид титана предварительно растворяли (гидролизовали) в воде, а затем полученную соляную кислоту нейтрализовали гидроксидом натрия (см. опыт N 16). The prototype method was also carried out, according to which titanium tetrachloride was previously dissolved (hydrolyzed) in water, and then the resulting hydrochloric acid was neutralized with sodium hydroxide (see experiment No. 16).
Результаты опытов представлены в таблице. The results of the experiments are presented in the table.
Из таблицы видно, что оптимальной скоростью изменения рН среды является скорость в 0,05-0,1 ед. рН/мин, обеспечивающая получение гидроксида титана с низким содержанием примеси хлор-ионов и приемлемую производительность процесса (см. опыты NN 2-4, 11-13, 20-22). The table shows that the optimal rate of change of pH is a speed of 0.05-0.1 units. pH / min, providing titanium hydroxide with a low content of chlorine impurities and acceptable process performance (see experiments NN 2-4, 11-13, 20-22).
Снижение скорости изменения рН среды ниже заявляемого предела (опыты NN 1, 10, 19) нецелесообразно, т.к. хотя и наблюдается некоторое снижение содержания примеси хлор-ионов в гидроксиде титана, однако производительность процесса мала. The decrease in the rate of change of the pH of the medium below the claimed limit (
При увеличении скорости изменения рН среды выше заявляемого предела содержание примеси хлор-ионов в гидроксиде титана увеличивается (см. опыты NN 5, 14, 23). With an increase in the rate of change in the pH of the medium above the claimed limit, the content of chlorine ions in the titanium hydroxide increases (see
Процесс введения тетрахлорида титана в известковое молоко целесообразно вести до рН среды 6,5-7,5. В этом случае получается кристаллоподобный хорошо отфильтровываемый осадок гидроксида титана анатазной модификации. В случае окончания процесса при рН среды 6,0 образуется гель кремниевой кислоты, затрудняющий процесс фильтрации (см. опыты NN 6, 15, 24). Вести процесс до рН среды 8,0 нецелесообразно вследствие неэффективного расходования известкового молока, т.к. в этом случае в растворе остается свободная известь (см. опыты NN 9, 18, 27). The process of introducing titanium tetrachloride into milk of lime, it is advisable to conduct to a pH of 6.5 to 7.5. In this case, a crystalline, well-filtered precipitate of anatase titanium hydroxide is obtained. In the case of the end of the process at a pH of 6.0, a silica gel is formed, which impedes the filtration process (see
Из таблицы также видно, что использование тетрахлорида титана технического обеспечивает более высокую производительность процесса по сравнению с тетрахлоридом титана очищенным вследствие каталитического воздействия примесей, содержащихся в TiCl4 техническом. Содержание примеси хлор-ионов в гидроксиде титана в этом случае несколько выше, но в 4-10 раз ниже по сравнению с прототипом (см. опыт N 16).The table also shows that the use of technical titanium tetrachloride provides a higher process performance compared to purified titanium tetrachloride due to the catalytic effect of impurities contained in technical TiCl 4 . The content of chlorine ions in titanium hydroxide in this case is slightly higher, but 4-10 times lower compared to the prototype (see experiment No. 16).
Использование в качестве осадителя гидроксида титана известкового молока позволило вести процесс без принудительного охлаждения, снизить объем промывочных вод на 30% по сравнению с прототипом, и, следовательно с меньшими энергозатратами получить еще один товарный продукт хлорид кальция. The use of lime milk as a precipitant of titanium hydroxide allowed the process to be carried out without forced cooling, to reduce the volume of washing water by 30% compared to the prototype, and, consequently, to obtain one more marketable product calcium chloride with less energy consumption.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92006375A RU2049066C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Process for preparing titanium hydroxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92006375A RU2049066C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Process for preparing titanium hydroxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92006375A RU92006375A (en) | 1995-03-20 |
| RU2049066C1 true RU2049066C1 (en) | 1995-11-27 |
Family
ID=20132090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92006375A RU2049066C1 (en) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Process for preparing titanium hydroxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2049066C1 (en) |
-
1992
- 1992-11-16 RU RU92006375A patent/RU2049066C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 1. Заяква Японии N 58-13499, кл. C 01G 23/053, 1983. * |
| 2. Горощенко Я.Г. Химия титана. - Киев: Наукова думка, 1970, с.107-108. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6031762B2 (en) | Method for producing inorganic crystalline base exchange material with large exchange capacity | |
| CN112357967A (en) | Process for purifying high-purity ferrous sulfate as titanium dioxide byproduct | |
| RU2049066C1 (en) | Process for preparing titanium hydroxide | |
| JP2823070B2 (en) | Method for producing high-purity zirconium oxychloride crystal | |
| SK278777B6 (en) | Method for producing alkaline polyaluminium chloride solutions containing sulphates | |
| CN1270143A (en) | High purity magnesium hydrate and preparation thereof | |
| WO2006004208A1 (en) | Method for manufacturing aluminum salt solution, aluminum salt solution, aluminum salt, water purifying apparatus using the same, and articles manufactured by using the same | |
| JP6467651B2 (en) | Method for producing aluminum compound solution | |
| CN113772707A (en) | Treatment method of fluorine-containing potassium chloride | |
| CN1363511A (en) | Process for preparing fluorine compound and SiO2 from sodium fluosilicate | |
| US4264563A (en) | Preparation of calcium fluoride from fluosilicic acid solutions | |
| JPS6321212A (en) | Production of high purity silica | |
| JPS643199B2 (en) | ||
| JP4468568B2 (en) | Water treatment flocculant, method for producing the same, and water treatment method | |
| RU2334678C2 (en) | Method of sulphate-ion absorption in metal chloride aqueous solutions | |
| CN114477257B (en) | Method for preparing low-sodium low-iron aluminum hydroxide flame retardant and co-producing ammonium chloride by using circulating fluidized bed fly ash | |
| RU2089503C1 (en) | Method of producing coagulant - aluminium hydroxochloride | |
| SU1640113A1 (en) | Method of cleaning brine from sulfates | |
| JP3640677B2 (en) | Production method of calcium hypochlorite | |
| JPH0526790B2 (en) | ||
| RU2051098C1 (en) | Method of ammonium fluoride solution preparing | |
| SU712391A1 (en) | Method of purifying zinc sulfate solutions from magnesium and calcium impuriries | |
| JP3694816B2 (en) | Flocculant for water treatment | |
| RU2068395C1 (en) | Method of sewage treatment from fluorine | |
| JP2002104820A (en) | Method of manufacturing sodium sulfate |