RU2539582C1 - Titanium dioxide obtaining - Google Patents
Titanium dioxide obtaining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2539582C1 RU2539582C1 RU2013157230/04A RU2013157230A RU2539582C1 RU 2539582 C1 RU2539582 C1 RU 2539582C1 RU 2013157230/04 A RU2013157230/04 A RU 2013157230/04A RU 2013157230 A RU2013157230 A RU 2013157230A RU 2539582 C1 RU2539582 C1 RU 2539582C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water vapor
- titanium dioxide
- pyrohydrolysis
- reactor
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способам получения нанодисперстного диоксида титана высокой чистоты.The invention relates to inorganic chemistry, and in particular to methods for producing nanodispersed titanium dioxide of high purity.
Диоксид титана используется в составе эмалей, вододисперсионных и полиграфических красок, жаропрочных стекол, керамики, пьезоматериалов и т.д. Катализаторы на основе диоксида титана применяются для фотокаталитической очистки воды и воздуха от органических соединений.Titanium dioxide is used in enamels, water dispersion and printing inks, heat-resistant glasses, ceramics, piezoelectric materials, etc. Catalysts based on titanium dioxide are used for the photocatalytic purification of water and air from organic compounds.
Известно, что диоксид титана существует в нескольких модификациях, две из которых устойчивы: анатаз и рутил. Различие в их кристаллических структурах приводит к изменению фотоустойчивости пигментов, получаемых на их основе, а следовательно, к различному назначению производных марок пигментов. Так, лакокрасочная промышленность потребляет главным образом диоксид титана рутильных марок, которые обладают большей светостойкостью (меньшей фотохимической активностью). В общем объеме потребления диоксида титана она занимает первое место, потребляя более 50% производимого диоксида титана. Известные промышленные способы получения диоксида титана на первой стадии приводят к получению анатазной модификации TiO2. Перевод же анатаза в рутил требует значительных энергозатрат, т.к. осуществляется при нагревании анатаза до температур 800-1000°C, в зависимости от дополнительно введенных веществ, понижающих температуру перехода.It is known that titanium dioxide exists in several modifications, two of which are stable: anatase and rutile. The difference in their crystalline structures leads to a change in the photo stability of the pigments obtained on their basis, and, consequently, to a different purpose of the derived brands of pigments. So, the paint and varnish industry consumes mainly titanium dioxide of rutile grades, which have greater light fastness (less photochemical activity). In the total volume of titanium dioxide consumption, it takes the first place, consuming more than 50% of the titanium dioxide produced. Known industrial methods for producing titanium dioxide in the first stage lead to the production of anatase modification of TiO 2 . The conversion of anatase to rutile requires significant energy consumption, because carried out by heating anatase to temperatures of 800-1000 ° C, depending on additionally introduced substances that lower the transition temperature.
Известен способ получения диоксида титана путем добавления к раствору гексафторотитаната аммония борной кислоты, которая сдвигает равновесие гидролиза гексафторотитаната в сторону получения диоксида титана (см. JP №04 - 130017).A known method of producing titanium dioxide by adding to the solution of ammonium hexafluorotitanate boric acid, which shifts the equilibrium of hydrolysis of hexafluorotitanate in the direction of obtaining titanium dioxide (see JP No. 04 - 130017).
Известен способ получения диоксида титана путем пирогидролиза фторидных соединений титана, таких как TiF4 или (NH4)2TiF6, в токе газа, содержащего кислород или пары воды (см. JP №57 - 183325).A known method of producing titanium dioxide by pyrohydrolysis of titanium fluoride compounds, such as TiF 4 or (NH 4 ) 2 TiF 6 , in a stream of gas containing oxygen or water vapor (see JP No. 57 - 183325).
Известен также способ получения диоксида титана, включающий пирогидролиз в газовой фазе фтораммониевых солей титана в присутствии водяного пара (см. RU №2058408). Пирогидролиз осуществляют при t=500-800°C в течение 3-5 ч.There is also known a method for producing titanium dioxide, including pyrohydrolysis in the gas phase of fluoroammonium salts of titanium in the presence of water vapor (see RU No. 2058408). Pyrohydrolysis is carried out at t = 500-800 ° C for 3-5 hours
Получаемый этими способами диоксид титана имеет структуру анатаза и, как следствие, обладает недостаточной степенью светостойкости и высокой фотохимической активностью.The titanium dioxide obtained by these methods has an anatase structure and, as a result, has an insufficient degree of light fastness and high photochemical activity.
Задача изобретения состоит в разработке способа получения нанодисперстных диоксидов титана рутильной модификации.The objective of the invention is to develop a method for producing nanosized titanium dioxide rutile modification.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в получении порошка диоксида титана рутильной модификации, при этом размер частиц порошка не превышает 0,1 микрона.The technical result manifested in solving the problem is expressed in the production of rutile modification titanium dioxide powder, while the particle size of the powder does not exceed 0.1 microns.
Для решения поставленной задачи способ получения диоксида титана, включающий пирогидролиз в газовой фазе фтораммониевых солей титана в присутствии водяного пара, отличается тем, что пирогидролиз осуществляют с прогревом реактора до 450-500°C при температуре водяного пара от 700 до 1200°C, предпочтительно 900-1000°C, при этом используют гексафтортитанат аммония, причем пары воды получают за счет сжигания в горелке водорода в кислороде, а в их объем дозированно вводят дополнительное количество паров воды, полученных ее испарением при температуре кипения. Кроме того, выделяющиеся фтористый водород и аммиак отбирают из реактора, используют для регенерации фторида аммония, который повторно используют при получении гексафтортитаната аммония.To solve the problem, a method for producing titanium dioxide, including pyrohydrolysis in the gas phase of fluoroammonium salts of titanium in the presence of water vapor, is characterized in that pyrohydrolysis is carried out with heating of the reactor to 450-500 ° C at a temperature of water vapor from 700 to 1200 ° C, preferably 900 -1000 ° C, using ammonium hexafluorotitanate, and water vapor is obtained by burning hydrogen in oxygen in a burner, and an additional amount of water vapor obtained by its evaporation at a temperature of eniya. In addition, the released hydrogen fluoride and ammonia are removed from the reactor and used to regenerate ammonium fluoride, which is reused in the production of ammonium hexafluorotitanate.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.The features of the characterizing part of the claims provide the solution to the following functional problems.
Признаки, указывающие, что «пирогидролиз осуществляют с прогревом реактора до 450-500°C при температуре водяного пара от 700 до 1200°C, предпочтительно 900-1000°C, в объеме паров воды, обеспечивают возможность получения нанодисперстного диоксида титана рутильной модификации.Signs indicating that "pyrohydrolysis is carried out with heating of the reactor to 450-500 ° C at a temperature of water vapor from 700 to 1200 ° C, preferably 900-1000 ° C, in the volume of water vapor, provide the possibility of obtaining nanosized titanium dioxide rutile modification.
Признаки, указывающие, что «используют гексафтортитанат аммония» в вышеназванных условиях и температурных режимах, обеспечивают получение нанодисперстного диоксида титана рутильной модификации.Signs indicating that “they use ammonium hexafluorotitanate” under the above conditions and temperature conditions provide nanodispersed titanium dioxide of rutile modification.
Признаки, указывающие, что «пары воды получают за счет сжигания в горелке водорода в кислороде», обеспечивают ввод в реактор химически чистой воды и ее высокотемпературный прогрев.Signs indicating that “water vapor is obtained by burning hydrogen in oxygen in the burner” provide the introduction of chemically pure water into the reactor and its high-temperature heating.
Признаки, указывающие, что в объем паров воды, созданной сжиганием водорода в кислороде, «дозированно вводят дополнительное количество паров воды, полученных ее испарением при температуре кипения», обеспечивают возможность регулирования температуры паров воды, поступающих в реактор (регулированием соотношения объемов воды полученной названными методами).Signs indicating that “the additional amount of water vapor obtained by its evaporation at boiling point” is introduced into the volume of water vapor created by burning hydrogen in oxygen, provides the ability to control the temperature of the water vapor entering the reactor (by adjusting the ratio of the volume of water obtained by the above methods )
Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают многократность использования фторида аммония.The features of the second claim provide for the repeated use of ammonium fluoride.
На чертеже показана схема циклонно-вихревой установки, обеспечивающей реализацию способа.The drawing shows a diagram of a cyclone-vortex installation that provides the implementation of the method.
На чертеже показаны узлы установки: 1 - емкость исходных компонентов (источник фторидов титана), 2 - печь для нагрева исходных фторидов, 3 - подводящая труба для подачи газообразных фторидов в реактор 4, 5 - двухрукавная труба (для подачи водяного пара в реактор 4), 6 - печь подогрева реактора, 7 - печь для нагрева емкости 8 для хранения оксидов, 9 - газоотводящая труба (для отвода газообразных продуктов пирогидролиза).The components of the installation are shown in the drawing: 1 - capacity of the starting components (source of titanium fluorides), 2 - furnace for heating the starting fluorides, 3 - supply pipe for supplying gaseous fluorides to the
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Готовят навеску исходных фторидов и помещают в аппарат пирогидролиза (емкость исходных компонентов 1). Емкость 1 нагревают с помощью печи 2 до температуры испарения гексафтортитаната аммония (NH4)2TiF6. Через подводящую трубу 3 пары фторидов поступают в реактор 4, сюда же через двухрукавную трубу 5 подают пары воды, нагретые до 700-1200°C. Объем паров воды, получаемой сжиганием водорода с кислородом в газовой горелке (на чертеже не показана), обозначен на схеме как ввод газовых компонентов (Н2 и O2). Объем воды, обозначенный на схеме как Н2О, - это пары воды, полученные ее испарением.A sample of the starting fluorides is prepared and placed in the pyrohydrolysis apparatus (capacity of the starting components 1). The tank 1 is heated with an
Температуру паров, поступающих в реактор 4, регулируют известным образом либо регулируя скорость горения водорода и/или регулируя соотношение объемов синтезируемой и испаряемой воды.The temperature of the vapors entering the
Реактор 4 нагревают до температур 600-800°C. В процессе пирогидролиза при взаимодействии паров гексафтортитаната аммония и паров воды выделяются фтористый водород и аммиак, которые с остатками непрореагировавшей воды и небольшого количества пыли (TiO2) через газоотводящую трубу 9 уходят в аппараты улавливания и регенерации фторида аммония (на чертеже не показаны). Фторид аммония известным образом повторно используется в процессе получения гексафтортитаната аммония.The
Полученный диоксид титана самотеком поступает в емкость 8, предназначенную для его хранения. Емкость 8 в процессе синтеза подогревается до 120°C для исключения конденсации паров воды в ней.The resulting titanium dioxide by gravity enters the
Конкретный пример выполнения способа.A specific example of the method.
Навеску гексафтортитаната массой 100 г помещают в аппарат пирогидролиза (емкость исходных компонентов 1), после чего емкость 1 нагревают с помощью печи 2 до температур 450-500°C. При этих температурах начинается интенсивное испарение (NH4)2TiF6. Через подводящую трубу 3 пары поступают в реактор 4, сюда же через двухрукавную трубу 5 подаются пары воды, нагретые до 900-1000°C.A weighed portion of hexafluorotitanate weighing 100 g is placed in a pyrohydrolysis apparatus (capacity of the starting components 1), after which the capacity 1 is heated with a
Объем паров воды включает объем паров воды -Н2О (а), получаемый сжиганием водорода в кислороде и объем паров воды -H2O (б), получаемый ее испарением.The volume of water vapor includes the volume of water vapor —H 2 O (a) obtained by burning hydrogen in oxygen and the volume of water vapor —H 2 O (b) obtained by its evaporation.
Температура поступающих паров в реактор регулируется скоростью горения водорода и/или соотношением H2O (а) : H2O (b). Реактор нагревается до температуры 400-500°C. В процессе пирогидролиза выделяются фтористый водород и аммиак, которые с остатками непрореагировавшей воды и небольшого количества пыли (TiO2) через трубу 9 поступают в аппараты улавливания и регенерации фторида аммония для повторного использования в процессе получения гексафтортитаната аммония. Полученные оксиды поступают в емкость 8 для их хранения, которая в процессе синтеза нагревается до 120°C для исключения конденсации паров воды в этой емкости.The temperature of the vapor entering the reactor is controlled by the rate of hydrogen combustion and / or the ratio of H 2 O (a): H 2 O (b). The reactor is heated to a temperature of 400-500 ° C. In the process of pyrohydrolysis, hydrogen fluoride and ammonia are released, which, with the remains of unreacted water and a small amount of dust (TiO 2 ), pass through the pipe 9 into the apparatus for capturing and regenerating ammonium fluoride for reuse in the process of obtaining ammonium hexafluorotitanate. The resulting oxides enter the
Результаты анализа полученного продукта показали, что получен порошок рутильной модификации с размерами частиц порошка, не превышающими 0,1 мКм.The results of the analysis of the obtained product showed that a rutile modification powder with powder particle sizes not exceeding 0.1 mKm was obtained.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013157230/04A RU2539582C1 (en) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | Titanium dioxide obtaining |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013157230/04A RU2539582C1 (en) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | Titanium dioxide obtaining |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2539582C1 true RU2539582C1 (en) | 2015-01-20 |
Family
ID=53288590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013157230/04A RU2539582C1 (en) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | Titanium dioxide obtaining |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2539582C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57183325A (en) * | 1981-05-08 | 1982-11-11 | Nishimura Watanabe Chiyuushiyutsu Kenkyusho:Kk | Obtaining method of titanium oxide from compound containing titanium and fluorine |
RU2058408C1 (en) * | 1994-06-15 | 1996-04-20 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Method for processing of titanium-containing minerals |
EP1683763A1 (en) * | 2003-10-01 | 2006-07-26 | Toho Titanium Co., Ltd. | Titanium dioxide powder and method for production thereof |
RU2344994C2 (en) * | 2003-12-03 | 2009-01-27 | Дегусса Аг | Powder-like titanium dioxide obtained by flamehydrolysis |
-
2013
- 2013-12-23 RU RU2013157230/04A patent/RU2539582C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57183325A (en) * | 1981-05-08 | 1982-11-11 | Nishimura Watanabe Chiyuushiyutsu Kenkyusho:Kk | Obtaining method of titanium oxide from compound containing titanium and fluorine |
RU2058408C1 (en) * | 1994-06-15 | 1996-04-20 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Method for processing of titanium-containing minerals |
EP1683763A1 (en) * | 2003-10-01 | 2006-07-26 | Toho Titanium Co., Ltd. | Titanium dioxide powder and method for production thereof |
RU2344994C2 (en) * | 2003-12-03 | 2009-01-27 | Дегусса Аг | Powder-like titanium dioxide obtained by flamehydrolysis |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АНДРЕЕВ А.А. и др., Аспекты технологии получения диоксида титана переработкой ильменита фторидами аммония, Химия фтора, М.: Интерконтакт Наука, 2009, с. 114. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | Anatase TiO2 with dominant high-energy {001} facets: synthesis, properties, and applications | |
Wegner et al. | Pilot plants for industrial nanoparticle production by flame spray pyrolysis | |
CN101381106B (en) | Method for preparing nano tungsten trioxide powder | |
JP3524342B2 (en) | Titanium dioxide sol and thin film for thin film formation | |
Azami et al. | N-doped TiO2 synthesised via microwave induced photocatalytic on RR4 dye removal under LED light irradiation | |
Ernst et al. | Co‐synthesis of H2 and ZnO by in‐situ Zn aerosol formation and hydrolysis | |
ITMI20111149A1 (en) | APPARATUS AND METHOD FOR NO CATALYTIC SELECTIVE REDUCTION SNCR OF NOX WITHIN INDUSTRIAL CEMENT PRODUCTION PLANTS | |
CN104759273A (en) | Preparation method for in-situ carbon doped hollow titanium dioxide visible light photocatalyst | |
WO2019138728A1 (en) | Catalyst for hydrolysis of carbonyl sulfide and method for producing same | |
CN104045110A (en) | Preparation method of titanium dioxide nanofiber material | |
CN106865608B (en) | The preparation method of anatase titanium dioxide | |
Du et al. | Potassium titanate whiskers on the walls of cordierite honeycomb ceramics for soot catalytic combustion | |
Yoo et al. | Preparation of α-alumina nanoparticles via vapor-phase hydrolysis of AlCl3 | |
RU2539582C1 (en) | Titanium dioxide obtaining | |
JP2007230824A (en) | Porous titanium oxide particle and its producing method | |
CN100532274C (en) | Synthesis of ultrafine rutile phase titanium dioxide particles at low temperature | |
CN102757027A (en) | System and method for preparing high-purity phosphorus pentafluoride | |
CN112028119A (en) | Anatase TiO with co-exposed {101}, {100} and {111} -crystal faces2Nanocrystal | |
Djerad et al. | Synthesis of nano-sized ZrO2 and its use as catalyst support in SCR | |
CN101351408B (en) | Method for recycling zirconium tetrafluoride to form zirconia | |
JP4078479B2 (en) | Method for producing titanium oxide | |
JP6300313B2 (en) | Rutile-type titanium oxide sol and method for producing the same | |
RU2539581C1 (en) | Method of obtaining zircon dioxide | |
FI81075C (en) | FOER FARING FOR FRAME STOPPING. | |
WO2015176166A1 (en) | Processes for decomposing aluminum chloride into alumina |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170531 |