RU2680493C1 - Способ получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта - Google Patents
Способ получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680493C1 RU2680493C1 RU2018119831A RU2018119831A RU2680493C1 RU 2680493 C1 RU2680493 C1 RU 2680493C1 RU 2018119831 A RU2018119831 A RU 2018119831A RU 2018119831 A RU2018119831 A RU 2018119831A RU 2680493 C1 RU2680493 C1 RU 2680493C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- silicon
- sodium
- residue
- solution
- Prior art date
Links
- KVIUHNLKQATCOZ-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ti].[Na] Chemical compound [Si].[Ti].[Na] KVIUHNLKQATCOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 96
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 36
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ti] Chemical group [Si].[Ti] UGACIEPFGXRWCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 abstract description 14
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 abstract 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 abstract 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 5
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 5
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CIWXFRVOSDNDJZ-UHFFFAOYSA-L ferroin Chemical group [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O.C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1.C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1.C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 CIWXFRVOSDNDJZ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N calcium;silicon Chemical group [Ca]=[Si] OSMSIOKMMFKNIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- ZWNZGTHTOBNSDL-UHFFFAOYSA-N N.[Ti+4] Chemical compound N.[Ti+4] ZWNZGTHTOBNSDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- GNKTZDSRQHMHLZ-UHFFFAOYSA-N [Si].[Si].[Si].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti] Chemical compound [Si].[Si].[Si].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti].[Ti] GNKTZDSRQHMHLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/002—Compounds containing, besides titanium, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0211—Compounds of Ti, Zr, Hf
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B7/00—Halogens; Halogen acids
- C01B7/01—Chlorine; Hydrogen chloride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D13/00—Compounds of sodium or potassium not provided for elsewhere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/20—Halides
- C01F11/24—Chlorides
- C01F11/28—Chlorides by chlorination of alkaline-earth metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
- C22B3/10—Hydrochloric acid, other halogenated acids or salts thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в производстве фотокатализаторов и сорбентов для очистки воды и воздуха от токсичных веществ. Для получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта осуществляют разложение сфенового концентрата соляной кислотой с концентрацией 30-35% при температуре 95-105°С с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка. Указанный остаток отделяют от раствора хлорида кальция и обрабатывают раствором гидроксида натрия в присутствии жидкого натриевого стекла. Обработку ведут в течение 1,5-3 ч при массовом соотношении титанокремниевого остатка, гидроксида натрия NaOH и жидкого стекла NaSiO, равном 1:1,5-3:2,5-3,5. Полученную титанокремниевую натрийсодержащую суспензию выдерживают в герметичных условиях при температуре 180-220°С в течение 48-96 ч с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка. Полученный осадок отделяют, промывают водой и подвергают сушке. Изобретение позволяет получить монофазный титанокремниевый натрийсодержащий продукт стабильной структуры, обладающий высокой сорбционной емкостью и фотокаталитической активностью, при снижении числа операций и количества реагентов. 3 з.п. ф-лы, 3 пр.
Description
Изобретение относится к технологии титанкремнийсодержащих продуктов, используемых в качестве фотокатализаторов и сорбентов для очистки воды и воздуха от токсичных органических и неорганических веществ.
Существующая многооперационная технология получения титано-кремниевого натрийсодержащего продукта, обладающего сорбционными и фотокаталитическими свойствами, не позволяет в полной мере регулировать формирование монофазной структуры и, тем самым, синтезировать продукт с высокими свойствами. При получении сорбентов и фотокатализаторов, свойства которых в значительной степени зависят от стабильности их структуры, целесообразно сократить число реагентно-затратных операций, которые приводят к нарушению структурного порядка формирующихся частиц твердой фазы, снижающему физико-химические и технические свойства целевого продукта. На устранение этих недостатков направлено настоящее изобретение.
Известен способ получения титанокремниевого продукта (см. Герасимова Л.Г., Охрименко Р.Ф., Маслова М.В. и др. Получение титано-силикатной композиции оболочкового строения // Химическая технология. 2002. №11. С. 26-29), включающий разложение сфенового концентрата серной кислотой с содержанием 500 г/л H2SO4 при температуре 105-108°С с получением кальцийкремниевого остатка и титансодержащего раствора с концентрацией 50-110 г/л TiO2, который нагревают до кипения и добавляют в него зародыши титана в количестве 1% по отношению к TiO2 и кремнийсодержащий раствор в количестве, соответствующем 20-80% SiO2 по отношению к TiO2. Полученную суспензию кипятят в течение 5 часов, выдерживают 2 часа и добавляют горячую воду. Далее суспензию фильтруют, полученный аморфный гидроксидный осадок промывают водой и обрабатывают модификаторами, а затем подвергают термообработке при температуре 800-900°С с получением плотного титанокремниевого продукта, состоящего из смеси оксидов титана и кремния. Свойства полученной титанокремниевой композиции: маслоем-кость - 27-57 г/100 г, укрывистость - 47-64 г/м2.
Данный способ характеризуется невысокой технологичностью из-за значительного числа реагентно-затратных операций. Недостатками данного способа также являются низкие фотокаталитические и сорбционные свойства получаемого продукта, что обусловлено уплотнением структуры частиц при высокотемпературной обработке аморфного гидроксидного осадка.
Известен также способ получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта (см. пат. 2467953 РФ, МПК C01G 23/00, С22В 3/08 (2006.01), 2012), включающий разложение сфенового концентрата раствором серной кислоты с концентрацией 500-550 г/л H2SO4 при температуре кипения в течение 15 часов с переводом титана в сернокислый раствор и отделением кальцийкремниевого остатка фильтрацией. В титансодержащий сернокислый раствор вводят сульфат аммония до обеспечения концентрации его в растворе 350-450 г/л с кристаллизацией аммоний- титансодержащей твердой фазы. Твердую фазу растворяют в воде с получением сернокислого раствора с рН 1,5-2, в который вводят кремненатриевый реагент в виде кристаллического силиката натрия или натриевого жидкого стекла и дополнительно добавляют гидроксид натрия до обеспечения в полученной суспензии мольного соотношения TiO2:SiO2:Na2O=1:(2,5-5,5):(2,5-5). Затем полученную суспензию выдерживают в герметичных условиях при температуре 150-200°С в течение 30-40 часов с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, который отделяют фильтрованием, промывают водой и сушат при 70°С. Полученный титанокремниевый натрийсодержащий продукт по данным РФА состоит из нескольких фаз с различной кристаллической структурой. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень фотокаталитической активности полученного продукта составляет 80,5-89,1%. Сорбционная емкость продукта, мг-экв/г: по цезию - 2,2-3,75, стронцию - 1,4-2,0, кобальту - 1,1-1,7.
Известный способ характеризуется недостаточно высокой технологичностью, поскольку включает значительное число операций с использованием разнообразных реагентов и недостаточно высокой сорбционной емкостью получаемого титанокремниевого натрийсодержащего продукта из-за нестабильности его полифазной структуры.
Настоящее изобретение направлено на повышение технологичности способа за счет снижения числа операций и расхода реагентов при одновременном повышении сорбционных свойств целевого продукта и сохранении его высоких фотокаталитических характеристик.
Технический результат достигается тем, что в способе получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта, включающем разложение сфенового концентрата минеральной кислотой при нагревании с получением кислого раствора и кремнийсодержащего остатка, отделение остатка, обработку гидроксидом натрия в присутствии жидкого стекла с образованием титанокремниевой натрийсодержащей суспензии, выдержку суспензии в герметичных условиях при повышенной температуре с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, его отделение, промывку водой и сушку с получением целевого продукта, согласно изобретению, в качестве минеральной кислоты используют соляную кислоту с концентрацией 30-35%, разложение ведут при температуре 95-105°С с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка, который и обрабатывают гидроксидом натрия в присутствии жидкого стекла при массовом соотношении титанокремниевого остатка, гидроксида натрия NaOH и жидкого стекла Na2SiO3, равном 1:1,5-3:2,5-3,5 в течение 1,5-3 часов.
Достижению технического результата способствует то, что раствор хлорида кальция упаривают с образованием кристаллической соли и соляной кислоты.
Достижению технического результата способствует также то, что для обработки титанокремниевого остатка используют раствор гидроксида натрия с концентрацией 130-160 г/л и жидкое стекло с плотностью 1,1-1,3 г/см3.
Достижению технического результата способствует также и то, что ти-танокремниевую натрийсодержашую суспензию выдерживают при температуре 180-220°С в течение 48-96 часов.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Использование для разложения сфенового концентрата соляной кислоты с концентрацией 30-35% позволяет достигнуть высокую степень разложения концентрата с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка.
При концентрации соляной кислоты менее 30% степень разложения уменьшается и в остатке содержится повышенное количество неразложившегося сфенового концентрата, что снижает свойства целевого продукта, а концентрация соляной кислоты более 35% практически не влияет на степень разложения концентрата, а лишь повышает ее расход.
Разложение концентрата при температуре 95-105°С способствует ускорению процесса. Разложение концентрата при температуре ниже 95°С приводит к увеличению продолжительности разложения и не влияет на свойства целевого продукта, а разложение при температуре выше 105°С сопровождается потерей соляной кислоты за счет ее интенсивного удаления в виде парогазовой смеси, что приводит к повышению ее неоправданного расхода.
Обработка титанокремниевого остатка гидроксидом натрия в присутствии жидкого стекла при массовом соотношении титанокремниевого остатка, гидроксида натрия NaOH и жидкого стекла Na2SiO3, равном 1:1,5-3:2,5- 3,5 в течение 1,5-3 часов обеспечивает формирование монофазного титанокремниевого натрийсодержащего осадка стабильной структуры.
При соотношении титанокремниевого остатка, NaOH и Na2SiO3 ниже заявленных значений 1, 1,5 и 2,5 формируется полифазный кристаллический осадок, что приводит к снижению свойств целевого продукта. При соотношении титанокремниевого остатка, NaOH и Na2SiO3 выше заявленных значений 1, 3 и 3,5 в составе осадка в качестве примеси присутствует аморфная фаза, что также приводит к снижению свойств целевого продукта.
Обработка титанокремниевого остатка в течение менее 1,5 часов не обеспечивает получения однородной гелеобразной суспензии, а обработка в течение более 3 часов приводит к желатинизации гелеобразной суспензии, что препятствует формированию монофазного титанокремниевого натрийсодержащего осадка стабильной структуры при последующей его обработке в герметичных условиях.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении технологичности способа за счет снижения числа операций и расхода реагентов при одновременном повышении сорбционных свойств целевого продукта и сохранении его высоких фотокаталитических характеристик.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.
Упаривание раствора хлорида кальция с образованием кристаллической соли и соляной кислоты проводится для его утилизации. Образовавшаяся кристаллическая соль - хлорид кальция может использоваться как товарный продукт, а соляную кислоту можно использовать в обороте на операции разложения сфенового концентрата.
Использование для обработки титанокремниевого остатка раствора гидроксида натрия с концентрацией 130-160 г/л и жидкого стекла с плотностью 1,1-1,3 г/см3 обеспечивает необходимую вязкость титанокремниевой натрийсодержащей суспензии, что повышает технологичность процесса.
Обработка остатка раствором гидроксида натрия с концентрацией менее 130 г/л и жидкого стекла с плотностью менее 1,1 г/см3 снижает вязкость суспензии, а обработка раствором гидроксида натрия с концентрацией более 160 г/л и плотностью жидкого стекла более 1,3 г/см3 излишне повышает вязкость.
Выдерживание титанокремниевой натрийсодержащей суспензии при температуре 180-220°С в течение 48-96 часов приводит к формированию осадка требуемого состава и структуры. Выдерживание суспензии при температуре ниже 180°С в течение менее 48 часов не обеспечивает условий для формирования монофазного осадка, а выдерживание суспензии при температуре выше 220°С в течение более 96 часов технологически неоправданно.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения повышении его технологичности и улучшения свойств целевого продукта.
Сущность и преимущества предлагаемого способа могут быть пояснены следующими примерами конкретного выполнения изобретения.
Пример 1. Берут 1 кг сфенового концентрата, содержащего 32% TiO2, загружают его в 3 л раствора 35% соляной кислоты и ведут разложение при температуре 95°С в течение 10 часов с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка. Отделяют титанокремниевый остаток и обрабатывают его раствором гидроксида натрия с концентрацией 160 г/л NaOH в присутствии жидкого стекла с плотностью 1,1 г/см3. Обработку ведут при массовом соотношении титанокремниевого остатка, гидроксида натрия NaOH и жидкого стекла Na2SiO3, равном 1:1,5:3,5, в течение 1,5 часов при перемешивании. Полученную титанокремниевую натрийсодержащую суспензию помещают в автоклав и выдерживают в герметичных условиях при температуре 220°С в течение 48 часов с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка. Полученный осадок отделяют и промывают водой. Промытый осадок подвергают сушке при 70°С с получением 0,76 кг монофазного титанокремниевого натрийсодержащего продукта стабильной структуры. Сорбционная емкость продукта, мг-экв/г: по цезию - 2,93, стронцию - 3,81, кобальту - 1,69. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень фотокаталитической активности полученного продукта составляет 82,5%.
Пример 2. Берут 1 кг сфенового концентрата, содержащего 32% TiO2, загружают его в 3 л раствора 32,5% соляной кислоты и ведут разложение при температуре 100°С в течение 10 часов с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка. Отделяют титанокремниевый остаток и обрабатывают его раствором гидроксида натрия с концентрацией 145 г/л в присутствии жидкого стекла с плотностью 1,2 г/см3. Обработку ведут при массовом соотношении титанокремниевого остатка, гидроксида натрия NaOH и жидкого стекла Na2SiO3, равном 1:2,25:2,75, в течение 2 часов при перемешивании. Полученную титанокремниевую натрийсодержащую суспензию помещают в автоклав и выдерживают в герметичных условиях при температуре 200°С в течение 72 часов с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка. Полученный осадок отделяют и промывают водой. Промытый осадок подвергают сушке при 70°С с получением 0,75 кг монофазного титанокремниевого натрийсодержащего продукта стабильной структуры. Сорбционная емкость продукта, мг-экв/г: по цезию - 4,0, стронцию - 4,21, кобальту -2,1. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень фотокаталитической активности полученного продукта составляет 89,5%.
Пример 3. Берут 1 кг сфенового концентрата, содержащего 32% TiO2, загружают его в 3 л раствора 30% соляной кислоты и ведут разложение при температуре 105°С в течение 10 часов с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка. Отделяют остаток от раствора хлорида кальция, который упаривают под вакуумом с образованием 590 г кристаллической соли и 2,35 л соляной кислоты с концентрацией 200 г/л HCl. Титанокремниевый остаток обрабатывают раствором гидроксида натрия с концентрацией 130 г/л в присутствии жидкого стекла с плотностью 1,3 г/см3. Обработку ведут при массовом соотношении титанокремниевого остатка, гидроксида натрия NaOH и жидкого стекла Na2SiO3, равном 1:3:2,5 в течение 3 часов при перемешивании. Полученную титанокремниевую натрийсодержащую суспензию помещают в автоклав и выдерживают в герметичных условиях при температуре 180°С в течение 96 часов с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка. Полученный осадок отделяют и промывают водой. Промытый осадок подвергают сушке при 70°С с получением 0,73 кг монофазного титанокремниевого натрийсодержащего продукта стабильной структуры. Сорбционная емкость продукта, мг-экв/г: по цезию - 3,08, стронцию - 3,95, кобальту - 1,82. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень фотокаталитической активности полученного продукта составляет 87,5%.
Из вышеприведенных Примеров видно, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет получить монофазный титанокремниевый натрийсодержащий продукт стабильной структуры при меньшем числе операций и пониженном количестве реагентов. Полученный продукт имеет более высокую сорбционную емкость, мг-экв/г: по цезию 2,93-4,0, стронцию 3,81-4,21, кобальту 1,69-2,1 и высокую (82,5-89,5%) фотокаталитическую активность. Способ согласно изобретению может быть реализован с использованием стандартного оборудования.
Claims (4)
1. Способ получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта, включающий разложение сфенового концентрата минеральной кислотой при нагревании с получением кислого раствора и кремнийсодержащего остатка, отделение остатка, обработку гидроксидом натрия в присутствии жидкого натриевого стекла с образованием титанокремниевой натрийсодержащей суспензии, выдержку суспензии в герметичных условиях при повышенной температуре с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, его отделение, промывку водой и сушку с получением целевого продукта, отличающийся тем, что в качестве минеральной кислоты используют соляную кислоту с концентрацией 30-35%, разложение ведут при температуре 95-105°С с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка, который и обрабатывают гидроксидом натрия в присутствии жидкого стекла при массовом соотношении титанокремниевого остатка, гидроксида натрия NaOH и жидкого стекла Na2SiO3, равном 1:1,5-3:2,5-3,5, в течение 1,5-3 часов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор хлорида кальция упаривают с образованием кристаллической соли и соляной кислоты.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обработки титанокремниевого остатка используют раствор гидроксида натрия с концентрацией 130-160 г/л и жидкое стекло с плотностью 1,1-1,3 г/см3.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что титанокремниевую натрийсодержащую суспензию выдерживают при температуре 180-220°С в течение 48-96 часов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119831A RU2680493C1 (ru) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | Способ получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119831A RU2680493C1 (ru) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | Способ получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680493C1 true RU2680493C1 (ru) | 2019-02-21 |
Family
ID=65479286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018119831A RU2680493C1 (ru) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | Способ получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680493C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293131C1 (ru) * | 2005-07-04 | 2007-02-10 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук | Способ переработки сфенового концентрата |
| RU2467953C1 (ru) * | 2011-07-05 | 2012-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ переработки титансодержащего концентрата |
| WO2014008586A1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-01-16 | Orbite Aluminae Inc. | Processes for preparing titanium oxide and various other products |
| RU2539303C1 (ru) * | 2013-12-11 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ получения титанокремниевой натрийсодержащей композиции |
| RU2568699C1 (ru) * | 2014-06-26 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ получения натрийсодержащего титаносиликата |
-
2018
- 2018-05-29 RU RU2018119831A patent/RU2680493C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2293131C1 (ru) * | 2005-07-04 | 2007-02-10 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук | Способ переработки сфенового концентрата |
| RU2467953C1 (ru) * | 2011-07-05 | 2012-11-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ переработки титансодержащего концентрата |
| WO2014008586A1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-01-16 | Orbite Aluminae Inc. | Processes for preparing titanium oxide and various other products |
| RU2539303C1 (ru) * | 2013-12-11 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ получения титанокремниевой натрийсодержащей композиции |
| RU2568699C1 (ru) * | 2014-06-26 | 2015-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ получения натрийсодержащего титаносиликата |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101574652B (zh) | 负载型光催化剂的制备方法及应用 | |
| US20030103889A1 (en) | Silicon-containing titanium dioxide, method for preparing the same and catalytic compositions thereof | |
| WO2016065950A1 (zh) | 一种碱式氯化锌的制备方法 | |
| JP2010235437A (ja) | 酸化チタン／層状複水酸化物複合体及びその製造方法 | |
| Lakbita et al. | Influence of the crystal structure of Ag2CO3 on the photocatalytic activity under visible light of Ag2CO3-Palygorskite nanocomposite material | |
| KR20050044474A (ko) | 알칼리 금속 철산염의 제조 방법 및 신규 알칼리 금속철산염 과립 | |
| CN109956480B (zh) | 包括具有sitinakite结构的硅钛酸盐的组合物及其制造方法 | |
| JPWO2008123566A1 (ja) | 炭酸基含有水酸化マグネシウム粒子およびその製造方法 | |
| KR101138854B1 (ko) | 실리카 및 알루미나가 포함된 폐기물로부터 합성된 합성 제올라이트 | |
| EP2297041B1 (en) | Method for producing microcrystalline titanium oxide | |
| RU2680493C1 (ru) | Способ получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта | |
| ES2386867T3 (es) | Procedimiento de tratamiento de un sólido amiantado | |
| CN106865565A (zh) | 一种粉煤灰合成x型沸石的方法 | |
| RU2467953C1 (ru) | Способ переработки титансодержащего концентрата | |
| US6746660B1 (en) | Process for the production of ultra-fine zeolite crystals and their aggregates | |
| JP2009056391A (ja) | 八面体シート構造を有する光触媒材料 | |
| JP2008504418A5 (ru) | ||
| JP4922764B2 (ja) | チタン水溶液からルチル顔料を製造する方法 | |
| JP2008150232A (ja) | 光触媒酸化チタン原料用メタチタン酸スラリー及びその製造方法 | |
| RU2568699C1 (ru) | Способ получения натрийсодержащего титаносиликата | |
| JP2001276621A (ja) | チタン酸カリウム光触媒及びその製造方法 | |
| RU2539303C1 (ru) | Способ получения титанокремниевой натрийсодержащей композиции | |
| RU2282493C1 (ru) | Способ получения модифицированного сорбента | |
| CN110526289B (zh) | 一种蓝色锐钛矿相TiO2纳米晶体及其制备方法 | |
| Ghadafi et al. | Free Na and less Fe compositions of SiO2 extracted from rice husk ash as the silica source for synthesis of white mineral trioxide aggregate |