RU2182115C2 - Method of production of titanium dioxide - Google Patents
Method of production of titanium dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2182115C2 RU2182115C2 RU2000121398A RU2000121398A RU2182115C2 RU 2182115 C2 RU2182115 C2 RU 2182115C2 RU 2000121398 A RU2000121398 A RU 2000121398A RU 2000121398 A RU2000121398 A RU 2000121398A RU 2182115 C2 RU2182115 C2 RU 2182115C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- solution
- titanium
- ammonium chloride
- ammonium
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения чистого диоксида титана, в том числе изотопнообогащенного, полученного методом электромагнитной сепарации. The invention relates to the field of obtaining pure titanium dioxide, including isotopically enriched, obtained by electromagnetic separation.
Задачей получения диоксида изотопнообогащенного титана является максимально полное извлечение его на всех стадиях химической переработки при сохранении изотопного состава и обеспечение минимального содержания примесей в конечном продукте. The task of producing isotopically enriched titanium dioxide is to maximize its extraction at all stages of chemical processing while maintaining the isotopic composition and ensuring a minimum content of impurities in the final product.
Чистый диоксид титана получают двумя основными способами:
1. Взаимодействием очищенного тетрахлорида титанаTiCl4 с кислородом (патент РФ 994412 МПК7 С 01 G 23/04), либо с водой или водным раствором кислот (патент РФ 2102324 МПК7 С 01 G 23/053) или с алифатическими спиртами (патент РФ 662502 МПК7 С 01 G 23/04) с последующей термической диссоциацией полученных соединений.Pure titanium dioxide is obtained in two main ways:
1. The interaction of purified titanium tetrachloride TiCl 4 with oxygen (RF patent 994412 IPC 7 C 01 G 23/04), or with water or an aqueous solution of acids (RF patent 2102324 IPC 7 C 01 G 23/053) or with aliphatic alcohols (RF patent 662502 IPC 7 C 01 G 23/04) followed by thermal dissociation of the resulting compounds.
2. Очисткой и последующей дегидратацией гидрата диоксида титанa - Ti(OH)4.2. Purification and subsequent dehydration of titanium dioxide hydrate - Ti (OH) 4 .
Недостатками первой группы способов получения диоксида титана является использование газообразного хлора для получения тетрахлорида титана, токсичность выделяющихся побочных продуктов хлорирования (фосген) и использование достаточно сложного оборудования для исключения возможности потерь изотопнообогащенного титана из-за высокой летучести его тетрахлорида. The disadvantages of the first group of methods for producing titanium dioxide are the use of chlorine gas to produce titanium tetrachloride, the toxicity of chlorinated by-products (phosgene), and the use of sufficiently sophisticated equipment to exclude the possibility of isotopically enriched titanium losses due to its high volatility.
Известны способы получения пигментного диоксида титана, включающие очистку гидрата диоксида титана от хромофорных примесей (в основном железа) с использованием восстановителей - сульфата титана (III) (патент РФ 1318529 МПК7 С 01 G 23/04) или металлического титана (патент РФ 1629250 МПК7 С 01 G 23/053).Known methods for producing pigment titanium dioxide, including purification of titanium dioxide hydrate from chromophore impurities (mainly iron) using reducing agents - titanium (III) sulfate (RF patent 1318529 IPC 7 C 01 G 23/04) or metal titanium (RF patent 1629250 IPC 7 C 01 G 23/053).
Однако использование этих способов для получения диоксида изотопнообогащенного титана невозможно, т.к. это приводит к изменению изотопного состава. К тому же эти способы не обеспечивают необходимой очистки от примесей кальция, алюминия, кремния, и др. However, the use of these methods to obtain isotopically enriched titanium dioxide is impossible, because this leads to a change in the isotopic composition. In addition, these methods do not provide the necessary cleaning from impurities of calcium, aluminum, silicon, and others.
Известен также способ очистки гидрата диоксида титана осаждением его при рН 2-2,5 (патент РФ 1788056 МПК7 С 01 G 23/04). Но, как показала экспериментальная проверка, при указанном рН не обеспечивается полнота выделения изотопнообогащенного титана, а содержание примесей в полученном диоксиде титана составляет 0,6-1,2%, что не соответствует требованиям, предъявляемым к чистоте изотопнообогащенного титана.There is also known a method for purifying titanium dioxide hydrate by precipitation at pH 2-2.5 (RF patent 1788056 IPC 7 C 01 G 23/04). But, as shown by experimental verification, at the specified pH, the completeness of the separation of isotopically enriched titanium is not ensured, and the impurity content in the obtained titanium dioxide is 0.6-1.2%, which does not meet the requirements for the purity of isotopically enriched titanium.
Известен способ очистки диоксида титана, включающий растворение его в плавиковой кислоте и осаждение примесей аммиаком (патент РФ 2144504 МПК7 С 01 G 23/04). Недостатком данного способа является использование токсичной плавиковой кислоты. Кроме того, для полного извлечения титана из очищенного раствора необходимы дополнительные и достаточно сложные операции по разрушению комплекса гексафтортитаната аммония, который очень устойчив к гидролизу.A known method of purification of titanium dioxide, including dissolving it in hydrofluoric acid and precipitating impurities with ammonia (RF patent 2144504 IPC 7 C 01 G 23/04). The disadvantage of this method is the use of toxic hydrofluoric acid. In addition, for the complete extraction of titanium from the purified solution, additional and rather complicated operations are required to destroy the complex of ammonium hexafluorotitanate, which is very resistant to hydrolysis.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ получения диоксида титана, включающий получение солянокислого раствора титана растворением тетрахлорида титана в концентрированной соляной кислоте, осаждение гексахлоротитаната аммония твердым хлоридом аммония с насыщением газообразным НCl при температуре -20 - +20oС, фильтрование осадка гексахлоротитаната аммония, растворение его в концентрированной соляной кислоте, гидролиз, промывку и дегидратацию осадка (патент US 772060 МПК7 С 01 G 23/053).Closest to the claimed technical solution is a method for producing titanium dioxide, which includes obtaining a hydrochloric acid solution of titanium by dissolving titanium tetrachloride in concentrated hydrochloric acid, precipitating ammonium hexachlorotitanate with solid ammonium chloride with saturation with gaseous HCl at a temperature of -20 - +20 o С, filtering the precipitate of hexachlorotitanate dissolving it in concentrated hydrochloric acid, hydrolysis, washing and dehydration of the precipitate (patent US 772060 IPC 7 C 01 G 23/053).
Основным недостатком этого способа является использование в качестве исходного Тi-содержащего сырья тетрахлорида титана, который обладает высокой летучестью уже при t= -13oC. При получении, TiCl4 всегда конденсируется с побочными продуктами хлорирования, для отделения которых используют метод фракционной перегонки, приводящей к безвозвратным потерям части TiCl4. К тому же, для получения TiCl4 используют газообразный хлор, что делает процесс экологически небезопасным. В связи с этим использование TiCl4 для получения диоксида изотопнообогащенного титана требует изготовления специального и достаточно сложного оборудования.The main disadvantage of this method is the use of titanium tetrachloride as a starting Ti-containing raw material, which has high volatility already at t = -13 o C. Upon receipt, TiCl 4 always condenses with chlorination by-products, for the separation of which the fractional distillation method is used, leading to the irretrievable loss of part of TiCl 4 . In addition, chlorine gas is used to produce TiCl 4 , which makes the process environmentally unsafe. In this regard, the use of TiCl 4 to obtain isotopically enriched titanium dioxide requires the manufacture of special and rather sophisticated equipment.
Экспериментальная проверка условий осаждения гексахлоротитаната аммония показала, что использование твердого хлорида аммония значительно увеличивает продолжительность процесса осаждения (NH4)2 ТiСl6 и остаточное содержание титана в маточном растворе. К тому же насыщение раствора газообразным НCl при температуре выше 0oС увеличивает потери титана с маточным раствором до 20-30%, а охлаждение ниже - 10oС не улучшает полученных результатов.An experimental verification of the conditions for the deposition of ammonium hexachlorotitanate showed that the use of solid ammonium chloride significantly increases the duration of the deposition process (NH 4 ) 2 TiCl 6 and the residual titanium content in the mother liquor. In addition, saturation of the solution with gaseous HCl at a temperature above 0 ° C increases the loss of titanium with the mother liquor up to 20-30%, and cooling below 10 ° C does not improve the results.
Кроме того, установлено, что чистота диоксида титана, полученного гидролизом (NH4)2 ТiСl6 определяется чистотой исходного сырья, т.к. осадок (NH4)2 TiCl6 из-за большой растворимости отделяют от маточного раствора без промывания и, следовательно, он частично захватывает примеси, содержащиеся в солянокислом растворе.In addition, it was found that the purity of titanium dioxide obtained by hydrolysis of (NH 4 ) 2 TiCl 6 is determined by the purity of the feedstock, because the precipitate of (NH 4 ) 2 TiCl 6 due to the high solubility is separated from the mother liquor without washing and, therefore, it partially captures the impurities contained in the hydrochloric acid solution.
Технической задачей изобретения является получение чистого диоксида титана, в том числе изотопнообогащенного, при минимальных потерях на всех стадиях химической переработки. An object of the invention is to obtain pure titanium dioxide, including isotopically enriched, with minimal losses at all stages of chemical processing.
Поставленная задача достигается тем, что для получения чистого диоксида титана солянокислый раствор титана получают растворением гидрата диоксида титана в концентрированной соляной кислоте, осаждение гексахлоротитаната аммония проводят из раствора, содержащего 20-25 г/л титана и 75-80 г/л хлорида аммония, который вводят в виде горячего насыщенного раствора, с последующим насыщением газообразным НCl при охлаждении до -8 - -10oС. Осадок (NH4)2TiCl6 отфильтровывают и переосаждают, для чего его растворяют в концентрированной соляной кислоте так, чтобы концентрация титана составляла 20-50 г/л, вводят избытокхлорида аммония 10 г/л и повторно насыщают газообразным НCl при охлаждении. Очищенный осадок (NH4)2 TiCl6 отфильтровывают, гидролизуют обработкой аммиаком, промывают водой и дегидратируют при 750oС. В маточных растворах осаждают гидрат диоксида титана аммиаком при рН 8-10, осадок отфильтровывают, промывают и повторно направляют на получение диоксида титана.This object is achieved in that in order to obtain pure titanium dioxide, a hydrochloric acid solution of titanium is obtained by dissolving titanium dioxide hydrate in concentrated hydrochloric acid, the precipitation of ammonium hexachlorotitanate is carried out from a solution containing 20-25 g / l of titanium and 75-80 g / l of ammonium chloride, which is introduced in the form of a hot saturated solution, followed by saturation with gaseous HCl while cooling to -8 - -10 o C. The precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 is filtered off and reprecipitated, for which it is dissolved in concentrated hydrochloric acid so that so that the titanium concentration is 20-50 g / l, an excess of ammonium chloride of 10 g / l is introduced and re-saturated with gaseous HCl while cooling. The purified precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 is filtered off, hydrolyzed by treatment with ammonia, washed with water and dehydrated at 750 ° C. In mother liquors, titanium dioxide hydrate is precipitated with ammonia at pH 8-10, the precipitate is filtered off, washed and re-sent to obtain titanium dioxide.
Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "новизна". The analysis of publicly available sources of information on the level of technology did not allow to identify a technical solution identical to the declared one, on the basis of which a conclusion is made about the unknownness of the latter, i.e. compliance presented in this application of the invention with the criterion of "novelty."
Сопоставительный анализ заявленного технического решения с известными техническими решениями позволили выявить, что представленная совокупность отличительных признаков не известна для специалиста в данной области техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию "изобретательский уровень". A comparative analysis of the claimed technical solution with known technical solutions revealed that the presented set of distinctive features is not known to a person skilled in the art, on the basis of which it is concluded that the invention presented in this application meets the criterion of "inventive step".
Реализация предложенного способа получения чистого диоксида титана показана на следующих примерах:
Пример 1. Гидрат диоксида титана, содержащий 5 г титана и около 4% примесей, растворили в 100 мл концентрированной соляной кислоты и добавили 13,2 г хлорида аммония в виде горячего насыщенного раствора. Соляной кислотой довели общий объем раствора до 330 мл, при этом концентрация титана составила 15 г/л, а хлорида аммония-40 г/л. Термостойкий стакан с раствором поместили в емкость с охлаждающим агентом (ледяной крошкой) так, чтобы уровень раствора был ниже уровня льда. В охлажденный раствор пропускали сухой газообразный НCl при периодическом перемешивании раствора. Для поддержания необходимой температуры раствора емкость с охлаждающим агентом периодически заменяли. При достижении определенной концентрации НCl в растворе начиналосьобразование кристаллов гексахлоротитаната аммония. После этого газообразный НCl пропускали еще 30 мин для полного осаждения (NH4)2TiCl6. Раствор с осадком выдерживали при охлаждении 30 мин и быстро отфильтровывали через стеклянный пористый фильтр. Продолжительность процесса составила 8 ч, прямой выход диоксида титана - 68%.The implementation of the proposed method for producing pure titanium dioxide is shown in the following examples:
Example 1. Titanium dioxide hydrate containing 5 g of titanium and about 4% impurities was dissolved in 100 ml of concentrated hydrochloric acid and 13.2 g of ammonium chloride was added as a hot saturated solution. Hydrochloric acid was added to the total volume of the solution to 330 ml, while the concentration of titanium was 15 g / l, and ammonium chloride-40 g / l. A heat-resistant glass with a solution was placed in a container with a cooling agent (ice crumb) so that the level of the solution was below the level of ice. Dry gaseous HCl was passed into the cooled solution with periodic stirring of the solution. To maintain the required temperature of the solution, the container with the cooling agent was periodically replaced. When a certain concentration of HCl in the solution was reached, the formation of crystals of ammonium hexachlorotitanate began. After that, gaseous HCl was passed for another 30 min to completely precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 . The solution with the precipitate was kept under cooling for 30 min and quickly filtered through a glass porous filter. The duration of the process was 8 hours; the direct yield of titanium dioxide was 68%.
Осадок (NH4)2TiCl6 обработали 25%-ным аммиаком, промыли водой для отделения хлорида аммония и дегидратировали при 750oС. В полученном диоксиде титана определили содержание примесей методом спектрального анализа. Оно составило 0,1536%.The precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 was treated with 25% ammonia, washed with water to separate ammonium chloride and dehydrated at 750 o C. In the obtained titanium dioxide, the content of impurities was determined by spectral analysis. It amounted to 0.1536%.
Пример 2. Солянокислый раствор титана готовили как в примере 1, но к раствору добавили 15 г хлорида аммония в виде горячего насыщенного раствора, а общий объем раствора довели до 250 мл, что соответствовало концентрации титана - 20 г/л, а хлорида аммония - 60 г/л. Осаждение гексахлоротитаната аммония, отделение осадка, его гидролиз, промывку и дегидратацию провели как в примере 1. Продолжительность процесса осаждения (NH4)2TiCl6 составила 6 ч, прямой выход диоксида титана - 78,4%, а содержание примесей в нем - 0,1557%.Example 2. A hydrochloric acid solution of titanium was prepared as in example 1, but 15 g of ammonium chloride was added to the solution as a hot saturated solution, and the total volume of the solution was brought to 250 ml, which corresponded to the concentration of titanium - 20 g / l, and ammonium chloride - 60 g / l The precipitation of ammonium hexachlorotitanate, the precipitate was separated, its hydrolysis, washing and dehydration were carried out as in example 1. The duration of the deposition of (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 6 hours, the direct yield of titanium dioxide was 78.4%, and the impurity content in it was 0 , 1557%.
Пример 3. Солянокислый раствор титана, содержащий хлорид аммония готовили как в примере 2. Полученный раствор охладили до -8 - -10oС, используя в качестве охлаждающего агента смесь, содержащую лед и 10% хлорида натрия. Насыщение раствора газообразным НCl, отделение осадка (NH4)2TiCl6, его гидролиз, промывку и дегидратацию провели как в примере 1. Продолжительность процесса осаждения (NH4)2ТiCl6 составила 5 ч, прямой выход диоксида титана - 93,7%, а содержание примесей в нем - 0,1586%.Example 3. A hydrochloric acid solution of titanium containing ammonium chloride was prepared as in Example 2. The resulting solution was cooled to -8 - -10 ° C using a mixture containing ice and 10% sodium chloride as a cooling agent. Saturation of the solution with gaseous HCl, separation of the precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 , its hydrolysis, washing and dehydration was carried out as in example 1. The duration of the deposition process (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 5 hours, the direct yield of titanium dioxide was 93.7% and the impurity content in it is 0.1586%.
Пример 4. Солянокислый раствор титана, содержащий хлорид аммония, готовили как в примере 2, но общий объем раствора довели до 200 мл, что соответствовало концентрации титана - 25 г/л, а хлорида аммония - 75 г/л. Осаждение гексахлоротитаната аммония, отделение осадка (NH4)2TiCl6, его гидролиз, промывку и дегидратацию провели как в примере 3. Продолжительность процесса осаждения (NH4)2TiCl6 составила 4 ч, прямой выход диоксида титана - 95,1%, а содержание примесей в нем - 0,1601%.Example 4. A hydrochloric acid titanium solution containing ammonium chloride was prepared as in example 2, but the total volume of the solution was brought to 200 ml, which corresponded to a titanium concentration of 25 g / l, and ammonium chloride - 75 g / l. The precipitation of ammonium hexachlorotitanate, separation of the precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 , its hydrolysis, washing and dehydration was carried out as in example 3. The duration of the precipitation process (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 4 hours, the direct yield of titanium dioxide was 95.1%, and the content of impurities in it is 0.1601%.
Пример 5. Солянокислый раствор титана, содержащий хлорид аммония, готовили как в примере 2, но общий объем раствора довели до 170 мл, что соответствовало концентрации титана - 30 г/л, а хлорида аммония - 90 г/л. Осаждение гексахлоротитаната аммония, отделение осадка (NH4)2TiCl6, его гидролиз, промывку и дегидратацию провели как в примере 3. Продолжительность процесса осаждения (NH4)2TiCl6 составила 7 ч, т.к. часть хлорида аммония выпала в осадок до начала образования (NH4)2TiCl6 и растворялась очень медленно. Прямой выход диоксида титана - 86,7%, а содержание примесей в нем - 0,3028%.Example 5. A hydrochloric acid titanium solution containing ammonium chloride was prepared as in Example 2, but the total volume of the solution was brought to 170 ml, which corresponded to a titanium concentration of 30 g / l, and ammonium chloride - 90 g / l. The precipitation of ammonium hexachlorotitanate, the separation of the precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 , its hydrolysis, washing and dehydration was carried out as in example 3. The duration of the deposition of (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 7 hours, because part of the ammonium chloride precipitated before the formation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 and dissolved very slowly. The direct yield of titanium dioxide is 86.7%, and the impurity content in it is 0.3028%.
Пример 6. Солянокислый раствор титана, содержащий хлорид аммония, готовили как в примере 4. Полученный раствор охладили до -12-15oС, используя в качестве охлаждающего агента смесь, содержащую лед и 20% хлорида натрия. Насыщение раствора газообразным НCl, отделение осадка (NH4)2TiCl6, его гидролиз, промывку и дегидратацию провели как в примере 1. Продолжительность процесса осаждения (NH4)2TiCl6 составила 4 ч, прямой выход диоксида титана - 95,3%, а содержание примесей в нем - 0,1835%.Example 6. A hydrochloric acid titanium solution containing ammonium chloride was prepared as in Example 4. The resulting solution was cooled to -12-15 ° C using a mixture containing ice and 20% sodium chloride as a cooling agent. Saturation of the solution with gaseous HCl, separation of the precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 , its hydrolysis, washing and dehydration was carried out as in example 1. The duration of the deposition process (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 4 hours, the direct yield of titanium dioxide - 95.3% and the impurity content in it is 0.1835%.
Пример 7. Приготовление солянокислого раствора титана, содержащего хлорид аммония, и осаждение гексахлоротитаната аммония провели как в примере 3, отфильтрованный осадок (NH4)2TiCl6 растворили в 100 мл концентрированной соляной кислоты и добавили 1,25 г хлорида аммония в виде горячего насыщенного раствора. Соляной кислотой довели общий объем раствора до 125 мл, при этом концентрация титана составила 40 г/л, а хлорида аммония - 10 г/л. Повторное осаждение гексахлоротитаната аммония провели как в примере 3. Продолжительность процесса первого осаждения (NH4)2TiCl6 составила 5 ч, а второго - 1ч. Прямой выход диоксида титана - 91,3%, а содержание примесей в нем - 0,068%.Example 7. The preparation of a hydrochloric acid solution of titanium containing ammonium chloride and the precipitation of ammonium hexachlorotitanate was carried out as in example 3, the filtered precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 was dissolved in 100 ml of concentrated hydrochloric acid and 1.25 g of ammonium chloride was added as hot saturated solution. Hydrochloric acid was added to the total solution volume to 125 ml, while the concentration of titanium was 40 g / l, and ammonium chloride - 10 g / l. Re-precipitation of ammonium hexachlorotitanate was carried out as in example 3. The duration of the first precipitation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 5 hours, and the second - 1 hour. The direct yield of titanium dioxide is 91.3%, and the impurity content in it is 0.068%.
Пример 8. Приготовление солянокислого раствора титана, содержащего хлорид аммония, и осаждение гексахлоротитаната аммония провели как примере 3, но отфильтрованный осадок (NH4)2TiCl6 растворили в 75 мл концентрированной соляной кислоты и добавили 1,0 г хлорида аммония в виде горячего насыщенного раствора. Соляной кислотой довели общий объем раствора до 100 мл, при этом концентрация титана составила 50 г/л, а избыток хлорида аммония - 10 г/л. Повторное осаждение гексахлоротитаната аммония провели как в примере 4. Продолжительность процесса первого осаждения (NH4)2TiCl6 составила 4 ч, а второго - 1ч. Прямой выход диоксида титана - 93,8%, а содержание примесей в нем - 0,0831%.Example 8. The preparation of a hydrochloric acid solution of titanium containing ammonium chloride and the precipitation of ammonium hexachlorotitanate was carried out as in Example 3, but the filtered precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 was dissolved in 75 ml of concentrated hydrochloric acid and 1.0 g of ammonium chloride was added as a hot saturated solution. solution. Hydrochloric acid was added to the total volume of the solution to 100 ml, while the concentration of titanium was 50 g / l, and the excess of ammonium chloride - 10 g / l. The re-precipitation of ammonium hexachlorotitanate was carried out as in example 4. The duration of the first precipitation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 4 hours, and the second 1 hour. The direct yield of titanium dioxide is 93.8%, and its impurity content is 0.0831%.
Пример 9. Приготовление солянокислого раствора титана, содержащего хлорид аммония, и осаждение гексахлоротитаната аммония провели как в примере 3, отфильтрованный осадок (NH4)2ТiCl6 растворили в 200 мл концентрированной соляной кислоты и добавили 2,5 г хлорида аммония в виде горячего насыщенного раствора. Соляной кислотой довели общий объем раствора до 250 мл, при этом концентрация титана составила 20 г/л, а избыток хлорида аммония - 10 г/л. Повторное осаждение гексахлоротитаната аммония провели как в примере 3. Продолжительность процесса первого осаждения (NH4)2TiCl6 составила 5 ч, а второго - 2ч. Прямой выход диоксида титана - 87,0%.Example 9. The preparation of a hydrochloric acid solution of titanium containing ammonium chloride and the precipitation of ammonium hexachlorotitanate was carried out as in example 3, the filtered precipitate (NH 4 ) 2 TiCl 6 was dissolved in 200 ml of concentrated hydrochloric acid and 2.5 g of ammonium chloride was added as hot saturated solution. The total volume of the solution was adjusted with hydrochloric acid to 250 ml, while the titanium concentration was 20 g / l, and the excess of ammonium chloride was 10 g / l. The re-precipitation of ammonium hexachlorotitanate was carried out as in example 3. The duration of the first precipitation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 5 hours, and the second 2 hours. The direct yield of titanium dioxide is 87.0%.
В маточных растворах осадили гидрат диоксида титана аммиаком при рН 9-10. Осадок Ti(OH)4 отфильтровали, промыли водой.In mother liquors, titanium dioxide hydrate was precipitated with ammonia at a pH of 9-10. The precipitate Ti (OH) 4 was filtered, washed with water.
Осадок Ti(OH)4, содержащий 0,65 г титана, растворили в 25 мл концентрированной соляной кислоты, добавили 1,92 г хлорида аммония в виде горячего насыщенного раствора и соляной кислотой довели общий объем раствора до 32 мл, что соответствовало концентрации титана 20 г/л, а хлорида аммония - 60 г/л. Осаждение (NH4)2TiCl6 проводили как в примере 3. Отфильтрованный осадок (NH4)2TiCl6 растворили в 25 мл концентрированной соляной кислоты и добавили 0,32 г хлорида аммония в виде горячего насыщенного раствора. Соляной кислотой довели общий объем раствора до 32 мл. Повторное осаждение гексахлоротитаната аммония провели как в примере 3. Продолжительность процесса первого осаждения (NH4)2TiCl6 составила 30 мин, а второго - 15 мин. Его гидролиз, промывку и дегидратацию проводили как в примере 1. Осадки диоксида титана объединили и проанализировали на содержание примесей, которое составило 0,0148%. Общий выход диоксида титана - 98,7%.The Ti (OH) 4 precipitate containing 0.65 g of titanium was dissolved in 25 ml of concentrated hydrochloric acid, 1.92 g of ammonium chloride was added as a hot saturated solution, and the total volume of the solution was adjusted with hydrochloric acid to 32 ml, which corresponded to a titanium concentration of 20 g / l, and ammonium chloride - 60 g / l. Precipitation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 was carried out as in Example 3. The filtered precipitate of (NH 4 ) 2 TiCl 6 was dissolved in 25 ml of concentrated hydrochloric acid and 0.32 g of ammonium chloride was added as a hot saturated solution. The total volume of the solution was adjusted with hydrochloric acid to 32 ml. Re-precipitation of ammonium hexachlorotitanate was carried out as in example 3. The duration of the first precipitation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 was 30 minutes, and the second 15 minutes. Its hydrolysis, washing and dehydration was carried out as in example 1. Precipitation of titanium dioxide was combined and analyzed for impurities, which amounted to 0.0148%. The total yield of titanium dioxide is 98.7%.
Результаты примеров реализации предложенного способа получения чистого диоксида титана представлены в таблице. The results of examples of the implementation of the proposed method for producing pure titanium dioxide are presented in the table.
Влияние отличительных признаков заявленного способа получения чистого диоксида титана, в том числе изотопнообогащенного, на полученный технический результат состоит в следующем:
1. Выбор гидрата диоксида титана в качестве исходного сырья позволяет проводить процесс растворения в соляной кислоте без потерь и сложного оборудования, а также дает возможность достаточно просто и без потерь получать это исходное сырье, в том числе и из маточных растворов.The influence of the distinctive features of the claimed method for producing pure titanium dioxide, including isotopically enriched, on the obtained technical result consists in the following:
1. The choice of titanium dioxide hydrate as a feedstock allows the dissolution process in hydrochloric acid without loss and complex equipment, and also makes it possible to obtain this feedstock quite simply and without loss, including from mother liquors.
2. Использование насыщенного раствора хлорида аммония обеспечивает оптимальные условия для взаимодействия с солянокислым раствором титана и последующее максимально полное и быстрое осаждение (NH4)2TiCl6 при насыщении охлажденного до -18...-10oС раствора газообразным НCl.2. The use of a saturated solution of ammonium chloride provides optimal conditions for interaction with a hydrochloric acid solution of titanium and the subsequent maximum complete and rapid precipitation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 when the solution is cooled to -18 ...- 10 o С with gaseous HCl.
В известном способе (NH4)2TiCl6 осаждают твердым хлоридом аммония и, из-за весьма слабой растворимости его в концентрированной соляной кислоте, для обеспечения полноты взаимодействия требуется постоянное перемешивание пульпы с помощью механического устройства.In the known method, (NH 4 ) 2 TiCl 6 is precipitated with solid ammonium chloride and, due to its very poor solubility in concentrated hydrochloric acid, constant mixing of the pulp using a mechanical device is required to ensure complete interaction.
3. Недостаточная чистота исходного гидрата диоксида титана компенсируется переосаждением гексахлоротитаната аммония в присутствии избытка осадителя (из расчета 10 г/л). 3. The insufficient purity of the initial titanium dioxide hydrate is compensated by the reprecipitation of ammonium hexachlorotitanate in the presence of an excess of precipitant (at a rate of 10 g / l).
Причем из примеров 3 и 9 видно, что переосаждение (NH4)2TiCl6 из раствора с концентрацией титана 20 г/л повышает чистоту диоксида титана в 10 раз, но в 2 раза увеличивает потери титана с маточным раствором за счет соответствующего увеличения его объема.Moreover, from examples 3 and 9 it is seen that the reprecipitation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 from a solution with a titanium concentration of 20 g / l increases the purity of titanium dioxide by 10 times, but 2 times increases the loss of titanium with the mother liquor due to a corresponding increase in its volume .
Вышеуказанное позволяет выбирать условия переосаждения (NH4)2TiCl6 чтобы получать конечный продукт необходимой чистоты с максимальным выходом.The above allows you to choose the conditions of reprecipitation (NH 4 ) 2 TiCl 6 to obtain the final product of the required purity with maximum yield.
Так, для решения технической задачи получения диоксида титана, содержащего не более 0,15% примесей, использовали переосаждение (NH4)2TiCl6 из раствора с концентрацией титана 40-50 г/л.So, to solve the technical problem of obtaining titanium dioxide containing not more than 0.15% impurities, reprecipitation of (NH 4 ) 2 TiCl 6 from a solution with a titanium concentration of 40-50 g / l was used.
Это позволило получить диоксид титана удовлетворительной чистоты (сумма примесей 0,068-0,831%) и уменьшить потери титана за счет двукратного сокращения объема второго маточного раствора. This made it possible to obtain titanium dioxide of satisfactory purity (the sum of impurities of 0.068-0.831%) and to reduce titanium losses due to a twofold reduction in the volume of the second mother liquor.
Из анализа результатов примеров реализации предложенного способа получения чистого диоксида титана видно, что наилучшие результаты получены в примерах 7-9, которые содержат все существенные признаки заявленной формулы изобретения. Так, переосаждение гексахлоротитаната аммония позволяет провести дополнительную очистку от примесей без перевода вещества в форму исходного сырья. Регулируя концентрацию титана в растворе и количество переосаждений, можно получить диоксид титана требуемой чистоты. Использование гидрата диоксида титана в качестве исходного сырья не только исключает потери титана в процессе приготовления солянокислого раствора, но и позволяет дополнительно выделить чистый диоксид титана из маточного раствора, образующегося при осаждении гексохлоротитаната аммония и тем самым повысить выход конечного продукта (см. пример 9). From the analysis of the results of examples of implementation of the proposed method for producing pure titanium dioxide, it is seen that the best results are obtained in examples 7-9, which contain all the essential features of the claimed claims. Thus, the reprecipitation of ammonium hexachlorotitanate allows additional purification from impurities without converting the substance into the form of the feedstock. By adjusting the concentration of titanium in the solution and the amount of reprecipitation, it is possible to obtain titanium dioxide of the required purity. The use of titanium dioxide hydrate as a feedstock not only eliminates the loss of titanium during the preparation of the hydrochloric acid solution, but also allows additional isolation of pure titanium dioxide from the mother liquor formed during the precipitation of ammonium hexochlorotitanate and thereby increase the yield of the final product (see example 9).
Использование насыщенного раствора хлорида аммония для осаждения (NН4)2Сl6 позволяет ускорить процесс и повысить прямой выход диоксида титана. Насыщение солянокислого раствора титана газообразным НCl при -8 - -10oС значительно уменьшает остаточную концентрацию титана в маточном растворе. Кроме того, более низкая температура раствора значительно повышает эффективность поглощения газообразного НCl, что позволяет исключить постоянное интенсивное перемешивание раствора и упростить аппаратурное оформление процесса.The use of a saturated solution of ammonium chloride for the deposition of (NH 4 ) 2 Cl 6 allows you to speed up the process and increase the direct yield of titanium dioxide. Saturation of a hydrochloric acid solution of titanium with gaseous HCl at -8 - -10 o C significantly reduces the residual concentration of titanium in the mother liquor. In addition, a lower temperature of the solution significantly increases the absorption efficiency of gaseous HCl, which eliminates the constant intensive mixing of the solution and simplifies the hardware design of the process.
Предложенный способ получения диоксида титана был опробован на производстве стабильных изотопов. Он позволил выделить 91,3-99,5% изотопнообогащенного титана в виде диоксида со степенью очистки 99,9-99,94%, что удовлетворяет требованиям ТУ 95.1515-87, согласно которым содержание суммы примесей в диоксиде титана не должно превышать 0,15%. The proposed method for producing titanium dioxide was tested in the production of stable isotopes. It made it possible to isolate 91.3-99.5% of isotopically enriched titanium in the form of dioxide with a purity of 99.9-99.94%, which meets the requirements of TU 95.1515-87, according to which the content of the amount of impurities in titanium dioxide should not exceed 0.15 %
Предложенный способ позволяет использовать стандартное оборудование, дешевые и доступные реактивы и не требует большого расхода электроэнергии. The proposed method allows the use of standard equipment, cheap and affordable reagents and does not require a large consumption of electricity.
Способ пригоден и с экологической точки зрения, т.к. исключает использование хлора для получения исходного сырья, используемый газообразный НCl практически полностью поглощается охлажденным раствором, а солянокислый маточный раствор нейтрализуется при выделении из него гидрата диоксида титана. The method is suitable from an environmental point of view, because eliminates the use of chlorine to obtain feedstock, the gaseous HCl used is almost completely absorbed by the cooled solution, and the hydrochloric acid mother liquor is neutralized when titanium dioxide hydrate is separated from it.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000121398A RU2182115C2 (en) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | Method of production of titanium dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000121398A RU2182115C2 (en) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | Method of production of titanium dioxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2182115C2 true RU2182115C2 (en) | 2002-05-10 |
Family
ID=20239091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000121398A RU2182115C2 (en) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | Method of production of titanium dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2182115C2 (en) |
-
2000
- 2000-08-10 RU RU2000121398A patent/RU2182115C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БРАУЭР Г. Руководство по неорганическому синтезу. - М.: Мир, 1984, т. 4. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110195017A1 (en) | Process for the production of high purity magnesium hydroxide | |
| FR2460894A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING HIGH PURITY BASIC ZIRCONIUM CARBONATE | |
| CS212744B2 (en) | Method of preparing calcium hypochlorite | |
| RU2182115C2 (en) | Method of production of titanium dioxide | |
| CN110304639B (en) | Purification method of sodium o-sulfonate benzaldehyde byproduct salt | |
| JP2002527329A (en) | Ammonium sulfate purification method | |
| AU685018B2 (en) | Process for preparing high-purity zirconium oxychloride crystals | |
| JP2003534218A (en) | Aluminum hydroxide gel | |
| US4105754A (en) | Production of high purity calcium thiosulfate | |
| RU2544704C1 (en) | Method of purifying sewage waters of melamine production | |
| JP2002503620A (en) | Pure titanium dioxide hydrate and method for producing the same | |
| US4324665A (en) | Process for recovering bromine from waste liquid | |
| JPS643199B2 (en) | ||
| RU2205153C1 (en) | Calcium carbonate production process | |
| RU2283283C1 (en) | Process of producing h-purity lithium carbonate from lithium-bearing chloride brines | |
| JPH07197285A (en) | Preparation of alkali metal hydroxide | |
| JPS6327472A (en) | Manufacture of sodium salt aqueous solution of methionine | |
| JPH0234881B2 (en) | ||
| JPS5943945B2 (en) | ε↓−Method for purifying caprolactam | |
| RU2214966C1 (en) | Method for preparing calcium oxide | |
| RU2412906C1 (en) | Method of producing high-purity barium carbonate | |
| JP2799373B2 (en) | Method for producing sodium azide | |
| JPS5822109B2 (en) | Production method of thiourea dioxide | |
| SU674986A1 (en) | Method of obtaining calcium chloride | |
| SU134677A1 (en) | Cobalt oxide production method |