RU2160230C2 - Способ получения диоксида титана - Google Patents
Способ получения диоксида титана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2160230C2 RU2160230C2 RU99100355A RU99100355A RU2160230C2 RU 2160230 C2 RU2160230 C2 RU 2160230C2 RU 99100355 A RU99100355 A RU 99100355A RU 99100355 A RU99100355 A RU 99100355A RU 2160230 C2 RU2160230 C2 RU 2160230C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium dioxide
- titanium tetrachloride
- plasma
- aluminum powder
- oxygen
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 57
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 abstract description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 4-[4-(4-methoxyphenyl)piperazin-1-yl]aniline Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N1CCN(C=2C=CC(N)=CC=2)CC1 VXEGSRKPIUDPQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021553 Vanadium(V) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I pentachloroniobium Chemical compound Cl[Nb](Cl)(Cl)(Cl)Cl YHBDIEWMOMLKOO-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- RPESBQCJGHJMTK-UHFFFAOYSA-I pentachlorovanadium Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[V+5] RPESBQCJGHJMTK-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000005049 silicon tetrachloride Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Использование: получение диоксида титана для пигментов и наполнителей. Генерируют плазму кислорода или кислородсодержащего газа. В жидкий тетрахлорид титана вводят порошок алюминия с размером частиц до 50 мкм. Получают суспензию порошка алюминия в тетрахлориде титана с массовой концентрацией 0,05-1%. Суспензию вводят в плазму при 2500-3000°С. Полученные продукты реакции охлаждают и отделяют. Получают диоксид титана (не менее 95%) в рутильной форме. Способ пригоден для использования исходного тетрахлорида титана с примесями ванадия, кремния и ниобия. 1 табл.
Description
Изобретение относится к получению диоксида титана по хлоридной технологии и может быть использовано при получении пигментов для лакокрасочной промышленности, а также в других отраслях промышленности - при производстве бумаги, искусственных волокон и пластмасс.
Диоксид титана, имеющий рутильную форму, более устойчив к воздействию солнечного излучения и других факторов внешней среды, поэтому целевой продукт, имеющий более высокое содержание диоксида титана в этой форме, характеризуется более высоким качеством при использовании его в качестве пигмента.
Известен способ получения диоксида титана, включающий генерацию плазмы кислорода или кислородсодержащего газа, смешение исходных реагентов путем введения в плазменный поток тетрахлорида титана, последующее окисление тетрахлорида титана в плазме в присутствии паров хлорида алюминия, охлаждение образовавшихся продуктов реакции и отделение целевого продукта (Заявка Франции N 2187699, кл. C 01 G 23/00, 1974 г).
Недостатком способа является необходимость испарения хлористого алюминия и ввода паров в зону синтеза диоксида титана, что требует наличия специального оборудования для испарения хлористого алюминия и дозирования его паров.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения диоксида титана, включающий генерацию плазмы кислорода или кислородсодержащего газа, введение в плазменный поток при температуре 2500-3000oC тетрахлорида титана в жидком состоянии, последующее окисление тетрахлорида титана в плазме, охлаждение образовавшихся продуктов реакции и отделение целевого продукта (Патент РФ N 2057714, кл. C 01 G 23/047, 1996 г).
Недостатком известного способа является то, что при наличии в тетрахлориде титана примесей ванадия, кремния, ниобия, фосфора массовой концентрацией 0,01% и более содержание диоксида титана рутильной формы в целевом продукте снижается до 60-80%.
Задача изобретения - разработать способ получения диоксида титана, обеспечивающий получение в целевом продукте диоксида титана в рутильной форме не менее 95% и при использовании в качестве сырья тетрахлорида титана с примесями ванадия, кремния или ниобия.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения диоксида титана, включающем генерацию плазмы кислорода или кислородсодержащего газа, введение в плазменный поток при температуре 2500 - 3000oC тетрахлорида титана в жидком состоянии, последующее окисление тетрахлорида титана в плазме, охлаждение образовавшихся продуктов реакции и отделение целевого продукта, согласно изобретению в плазменный поток вводят металлический алюминий в виде суспензии порошка алюминия в тетрахлориде титана с массовой концентрацией от 0,05 до 1%.
Предпочтительно в качестве алюминиевого порошка использовать алюминиевую пудру с размером частиц до 50 мкм, т.к. суспензия тетрахлорида титана с алюминиевой пудрой с размером частиц до 50 мкм является более устойчивой и ее подача в зону реакции по трубопроводу возможна при небольших скоростях жидкости в трубопроводе. Имеет значение также и то, что алюминиевая пудра производится промышленностью в значительных объемах и является доступным материалом.
Для ввода металлического алюминия в зону реакции в виде суспензии порошка алюминия в тетрахлориде титана требуется только одна дополнительная операция - смешение алюминиевого порошка с тетрахлоридом титана, причем дозирование алюминиевого порошка не вызывает затруднений. Кроме того, большая величина энергии экзотермической реакции алюминия с кислородом благоприятно сказывается на кинетике процесса получения диоксида титана и на качестве получаемого продукта, т.к. известно, что с повышением температуры процесса увеличивается содержание рутильной формы диоксида титана в получаемом продукте.
Способ получения диоксида титана осуществляют следующим образом. Кислород или кислородсодержащий газ непрерывно подают в плазмотрон, где в результате нагрева газовой среды до высоких температур образуется плазма кислорода или кислородсодержащего газа. Из плазмотрона поток плазмы поступает в зону реакции. Туда же непрерывно подают суспензию алюминиевого порошка в тетрахлориде титана с содержанием алюминиевого порошка 0,05 - 1 мас.%. Суспензию приготавливают путем загрузки алюминиевого порошка в емкость с тетрахлоридом титана при перемешивании последнего. В зоне реакции суспензия с помощью форсунки распыливается на мелкие капли, которые под воздействием высоких температур испаряются. Пары тетрахлорида титана и частицы алюминиевого порошка окисляются по реакциям:
TiCl4 + O2 = TiO2 + 2Cl2,
4Al + 3O2 = 2Al2O3.
TiCl4 + O2 = TiO2 + 2Cl2,
4Al + 3O2 = 2Al2O3.
В результате реакций окисления образуются частицы диоксида титана с оксидом алюминия. Наличие оксида алюминия в диоксиде титана стимулирует образование рутильной формы диоксида титана. По выходе из реактора продукты охлаждают, затем целевой продукт отделяют от газовой фазы известными способами.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими примерами.
Пример 1. В плазмотрон мощностью 350 кВт непрерывно подают кислород с расходом 144 кг/ч. В реакторах с мешалками готовят суспензию тетрахлорида титана содержащего 0,02 мас.% тетрахлорида кремния, 0,01 мас.% пентахлорида ванадия и 0,02 мас.% пентахлорида ниобия с порошком алюминиевой пудры, массовая концентрация порошка алюминия составляет 0,05%. Суспензию из реактора непрерывно под давлением подают в зону реакции, где суспензия с помощью центробежной форсунки распыляется на мелкие капли.
После охлаждения продуктов реакции в теплообменнике типа "Труба в трубе" диоксид титана из пылегазового потока осаждают в циклоне и рукавном фильтре. Содержание рутильной формы, определяемое рентгенофазовым анализом, составляет 95,2%.
Последующие примеры проводят по методике примера 1, отличие состоит в количестве вводимого в тетрахлорид титана порошка алюминиевой пудры. Данные о влиянии концентрации порошка алюминия на содержание диоксида титана рутильной формы в получаемом продукте приведены в таблице.
Из представленных в таблице результатов испытаний патентуемого способа следует, что при массовой концентрации порошка алюминия в тетрахлориде титана менее 0,05% содержание диоксида титана рутильной модификации менее 95%, что ниже требований действующих стандартов на пигментный диоксид титана рутильной модификации. При массовой концентрации порошка алюминия в тетрахлориде титана 1% содержание диоксида титана рутильной модификации составляет 100% и дальнейшее повышение концентрации порошка алюминия не имеет смысла.
Claims (1)
- Способ получения диоксида титана, включающий генерацию плазмы кислорода или кислородсодержащего газа, введение в плазменный поток при 2500 - 3000oС тетрахлорида титана в жидком состоянии, последующее окисление тетрахлорида титана в плазме, охлаждение образовавшихся продуктов реакции и отделение целевого продукта, отличающийся тем, что в плазменный поток вводят металлический алюминий в виде суспензии порошка алюминия в тетрахлориде титана с массовой концентрацией 0,05 - 1%, причем размеры частиц алюминиевого порошка в суспензии не превышают 50 мкм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99100355A RU2160230C2 (ru) | 1999-01-10 | 1999-01-10 | Способ получения диоксида титана |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99100355A RU2160230C2 (ru) | 1999-01-10 | 1999-01-10 | Способ получения диоксида титана |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99100355A RU99100355A (ru) | 2000-11-20 |
| RU2160230C2 true RU2160230C2 (ru) | 2000-12-10 |
Family
ID=20214448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99100355A RU2160230C2 (ru) | 1999-01-10 | 1999-01-10 | Способ получения диоксида титана |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2160230C2 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1318307C (zh) * | 2005-03-07 | 2007-05-30 | 李端 | 以添加粉末状还原剂的方式制备金红石二氧化钛的方法 |
| RU2487837C2 (ru) * | 2007-10-12 | 2013-07-20 | Кронос Интернациональ, Инк. | Способ получения частиц диоксида титана и частица диоксида титана |
| RU2515449C2 (ru) * | 2009-02-20 | 2014-05-10 | Кронос Интернациональ, Инк. | Способ получения частиц диоксида титана |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3640745A (en) * | 1969-07-25 | 1972-02-08 | Ppg Industries Inc | Method of preparing pigmentary titanium dioxide |
| GB2269585A (en) * | 1992-08-10 | 1994-02-16 | Tioxide Group Services Ltd | Preparing titanium dioxide by the vapour phase oxidation of titanium tetrachloride |
| RU2057714C1 (ru) * | 1994-04-11 | 1996-04-10 | Михаил Алексеевич Горовой | Способ получения диоксида титана |
| US5536487A (en) * | 1995-02-27 | 1996-07-16 | Kronos, Inc. | Process for the use of rutile promoter and control additives in the manufacture of titanium dioxide by the chloride process |
| RU2119454C1 (ru) * | 1994-10-28 | 1998-09-27 | Владимир Ильич Мазин | Способ получения высокодисперсных оксидов |
-
1999
- 1999-01-10 RU RU99100355A patent/RU2160230C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3640745A (en) * | 1969-07-25 | 1972-02-08 | Ppg Industries Inc | Method of preparing pigmentary titanium dioxide |
| GB2269585A (en) * | 1992-08-10 | 1994-02-16 | Tioxide Group Services Ltd | Preparing titanium dioxide by the vapour phase oxidation of titanium tetrachloride |
| RU2057714C1 (ru) * | 1994-04-11 | 1996-04-10 | Михаил Алексеевич Горовой | Способ получения диоксида титана |
| RU2119454C1 (ru) * | 1994-10-28 | 1998-09-27 | Владимир Ильич Мазин | Способ получения высокодисперсных оксидов |
| US5536487A (en) * | 1995-02-27 | 1996-07-16 | Kronos, Inc. | Process for the use of rutile promoter and control additives in the manufacture of titanium dioxide by the chloride process |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1318307C (zh) * | 2005-03-07 | 2007-05-30 | 李端 | 以添加粉末状还原剂的方式制备金红石二氧化钛的方法 |
| RU2487837C2 (ru) * | 2007-10-12 | 2013-07-20 | Кронос Интернациональ, Инк. | Способ получения частиц диоксида титана и частица диоксида титана |
| RU2515449C2 (ru) * | 2009-02-20 | 2014-05-10 | Кронос Интернациональ, Инк. | Способ получения частиц диоксида титана |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1392604B1 (en) | Plasma synthesis of titanium dioxide nanopowder and powder doping and surface modification process | |
| CN100377993C (zh) | 金属氧化物纳米粉末的等离子体合成及其装置 | |
| US6562314B2 (en) | Methods of producing substantially anatase-free titanium dioxide with silicon halide addition | |
| NO162477B (no) | Limingsmidler for celluloseholdige materialer, samt celluloseholdig materiale behandlet med limingsmidlene. | |
| KR20050027063A (ko) | 산화 금속 나노입자의 플라즈마 합성 | |
| JP2005289798A (ja) | 二酸化チタンナノパウダーの製造方法 | |
| US7476378B2 (en) | Process for producing titanium dioxide | |
| KR20050085704A (ko) | 반응 챔버 플라스마 반응기 시스템으로 증발-응축 방법을사용하는 나노입자의 제조 방법 | |
| JPH09511985A (ja) | シリコンハライドの添加によって改善されたＴｉＯ▲下２▼の製造法 | |
| KR20050027058A (ko) | 산화 금속 나노 입자의 플라즈마 합성 | |
| AU2005203124A1 (en) | Apparatus for making metal oxide nanopowder | |
| CN1418173A (zh) | 生产二氧化钛的四氯化钛的控制汽相氧化 | |
| US2653078A (en) | Metal oxide production | |
| US3485584A (en) | Vapour phase oxidation process | |
| RU2160230C2 (ru) | Способ получения диоксида титана | |
| WO2008036534A2 (en) | Titanium dioxide process | |
| US2790704A (en) | Process for producing a vaporized mixture of aluminum and titanium halides | |
| US3224215A (en) | Process and device for cooling a hot gas mixture containing tio2 | |
| US3253889A (en) | Process for removing chloride impurity from tio2 product | |
| RU2119454C1 (ru) | Способ получения высокодисперсных оксидов | |
| RU2057714C1 (ru) | Способ получения диоксида титана | |
| US3152090A (en) | Production of titanium trihalides | |
| RU2547490C2 (ru) | Способ синтеза наноразмерных частиц порошка диоксида титана | |
| US3304265A (en) | Vapour phase oxidation | |
| JPH01145306A (ja) | 金属酸化物超微粒子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160111 |