SU1451097A1

SU1451097A1 - Method of producing titanium dioxide

Info

Publication number: SU1451097A1
Application number: SU874179208A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Анатольевич Бубнов; Дмитрий Георгиевич Клещев; Раиф Миргарифович Садыков; Иван Поликарпович Добровольский; Стелла Николаевна Лукшина
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4855
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1987-01-09
Publication date: 1989-01-15

Abstract

Изобретение относитс к способу получени диоксида титана из отходов производства, содержащих металлический титан, и позвол ет упростить процесс за счет сокращени числа его технологических стадий. Берут 337 г титановых отсевов (отход производства металлического титана) и помещают в реакционный сосуд, содержащий 2 дм 2-5%-ной минеральной кислоты (серной , сол ной, азотной). Реакционную смесь нагревают до 60-90 С в присутствии воздуха, продуваемого через раствор в количестве 1-5 дм /мин на 1 дм раствора. Выпадает осадок гидратированного диоксида титана. Полученный осадок промывают дистиллированной водой, сушат и прокаливают . Благодар выбранным услови м проведени процесса по вл етс возможность совмещени стадии окислени и термогидролиза. (ЛThe invention relates to a method for producing titanium dioxide from industrial waste containing metallic titanium, and allows to simplify the process by reducing the number of its technological stages. Take 337 g of titanium screenings (waste production of metallic titanium) and placed in a reaction vessel containing 2 dm 2-5% mineral acid (sulfuric, hydrochloric, nitric). The reaction mixture is heated to 60-90 ° C in the presence of air blown through the solution in an amount of 1-5 dm / min per 1 dm of solution. A precipitate of hydrated titanium dioxide precipitates. The precipitate is washed with distilled water, dried and calcined. Due to the chosen process conditions, it is possible to combine the stage of oxidation and thermal hydrolysis. (L

Description

jibjib

сдsd

со Изооретение относитс к способам , получени диоксида титана, примен емого в качестве легирующих добавок, материалов электродов и может быть использовано при переработке отходов производства, содержащих металлический титан.Co-recovery refers to methods for producing titanium dioxide used as alloying materials and electrode materials and can be used in the recycling of industrial waste containing titanium metal.

Цель изобретени - упрощение, процесса за счет сокращени числа технологических стадий.The purpose of the invention is to simplify the process by reducing the number of process steps.

Пример. 337 г титановых отсевов (отход производства металлического титана) помещают в реакционный сосуд (колба с мешалкой и воздушным барботером, обогреваема электроплиткой), содержащий 2,5 дм 3,5%-ного раствора серной кислоты. Реакционную смесь нагревают до 75°С и при накоплении в растворе 3,5 г Ti,j(SO)5 в пересчете на ИгО, подают сжатый воздух в количестве 3,0 дм /мин на 1 дм раствора. При накоплении в суспензии 120 г/дмExample. 337 g of titanium screenings (metal titanium production waste) are placed in a reaction vessel (flask with a stirrer and air bubbler, heated by an electric stove) containing 2.5 dm of a 3.5% sulfuric acid solution. The reaction mixture is heated to 75 ° C and when accumulated in a solution of 3.5 g of Ti, j (SO) 5 in terms of IGO, compressed air is supplied in an amount of 3.0 dm / min per 1 dm of solution. With accumulation in suspension 120 g / dm

исходного титана в гидролизат, гидролиз прекратилс .the original titanium to the hydrolyzate, the hydrolysis ceased.

П р и м е р 5 (вне за вл емых пределов). Процесс ведут аналогично примеру 1, но использ уют 6%-ньй раст вор сол ной кислоты, температуру процесса поддерживают на уровне , а воздух в реакционный объем подают в количестве 0,5 дм /мин на 1 дм раствора. Накопление гидроли- зата шло настолько медленно, что за вр ем проведени процесса выход TiO, составил 15%.EXAMPLE 5 (beyond the limits claimed). The process is carried out analogously to example 1, but using 6% strength hydrochloric acid solution, the process temperature is maintained at a level, and air is fed into the reaction volume in the amount of 0.5 dm / min per 1 dm of solution. The accumulation of hydrolyzate went so slowly that, during the process, the output of TiO was 15%.

Сущность данного предложени заключаетс в том, что в растворе минеральной кислоты, например серной, металлический титан превращаетс в растворимзто соль: 2Ti+3H2 S04 20 Ti,, (804)3+ЗН2.The essence of this proposal is that in a solution of a mineral acid, for example sulfuric, metallic titanium is converted into a soluble salt: 2Ti + 3H2 S04 20 Ti, (804) 3 + ЗН2.

В присутствии воздуха, продуваемого через сернокислый раствор, титан (III) окисл етс до четырехвалентного состо ни : 2Т1г(50)In the presence of air blown through a sulphate solution, titanium (III) is oxidized to the tetravalent state: 2T1g (50)

5five

10ten

1515

SrSJ . SrSJ.

ГО диоксида титана отоирсии - . . . . „GO titania dioxide . . . „

50 об.% реакционной массы и фильтруют . Фильтрат возвращают в реакционный сосуд и при накоплении осадка эта50% vol. Reaction mass and filtered. The filtrate is returned to the reaction vessel and when this sediment is accumulated

30 thirty

3535

операци повтор етс . Полученные осадки ГДТ промьшают дистшширован- ной водой из расчета 15 дм на 1 кг ГДТ и прокаливают при 950 течение 2 ч. Получают 522,5 г TiO, отвечающей техническим требовани м на марку Двуокись титана электродна .the operation is repeated. The obtained GDT precipitates are dispersed with distressive water at the rate of 15 dm per 1 kg of GDT and calcined at 950 for 2 h. 522.5 g of TiO are obtained, which meets the technical requirements for titanium dioxide.

Потери TiOj 5%.Loss TiOj 5%.

И р и м е р 2. Провод т аналогично примеру 1, но используют 2%-ный раствор сол ной кислоты, температуру 40 процесса поддерживают на уровне 90°С, а воздух в реакционный объем подают в количестве 5,0 дм /мин на 1 дм раствора. Потери р и м е р 3. Процесс провод т аналогично примеру 1, но используют 5%-ный раствор азотной кислоты, тем пературу процесса поддерживают на уровне 60°С, а воздух в реакционный объем подают в количестве 1,0 дм /мин на I дм раствора. Потери TiO 6%.And p m ime p 2. Carried out analogously to example 1, but using a 2% hydrochloric acid solution, the process temperature 40 is maintained at 90 ° C, and the air in the reaction volume is fed in the amount of 5.0 dm / min at 1 dm solution. The losses of p and me r 3. The process is carried out analogously to example 1, but a 5% solution of nitric acid is used, the process temperature is maintained at 60 ° C, and air is fed into the reaction volume in an amount of 1.0 dm / min per I dm solution. Loss of TiO 6%.

П р и м е р 4 (вне за вл емых пределов). Процесс провод т аналогично примеру 1, но используют 1%-ныи раствор серной кислоты, температуру процесса поддерживают на уровне , а воздух в реакционный объем подают в количестве 5,5 дм 1 дм раствора. При переходе 40%EXAMPLE 4 (beyond the limits claimed). The process is carried out analogously to example 1, but using a 1% solution of sulfuric acid, the process temperature is maintained at a level, and air is fed into the reaction volume in the amount of 5.5 dm 1 dm of solution. At transition 40%

XTCI.J- J --J- t - - XTCI.J- J --J- t - -

+2H20 TiO(OH), образу осадо ГДТ и серную кислоту, котора вновь вступает во взаимодействие с металлическим титаном и т.д. По мере накоплени осадка ГДТ он вьшодитс из п роцесса, промываетс и прокаливаетс . Потери же серной кислоты практически отсутствуют (тер етс то, что захватьюаетс гидролизатом при осаждении, а это составл ет при мерно 10 мас.% от содержани TiOj, в осадке). Весь процесс проводитс в непрерывном режиме в одном аппара те при высоком выходе целевого продукта и минимальных отходазс.+ 2H20 TiO (OH), forming a precipitated GDT and sulfuric acid, which again reacts with metallic titanium, etc. As the sludge is accumulated, it is released from the process, washed and ignited. Losses of sulfuric acid are practically absent (it is lost that it is captured by the hydrolyzate during precipitation, and this amounts to approximately 10% by weight of the TiOj content in the sediment). The whole process is carried out in continuous mode in one apparatus with a high yield of the target product and minimal off-set.

Указанный концентрационный интер вал раствора минеральной кислоты оп редел етс кинетикой взаимодействи ,, исходных компонентов и окислительно способностью раствора Ti4(804)5. Пр концентрации кислоты менее 2,0 мас в растворе скорость взаимодействи металлического титана с кислотой ст новитс настолько низкой, что проце синтеза практически останавливаетс При концентрации кислоты более 5,0 мас.% в растворе резко замедл етс скорость окислени 1г(.ВОц)у до TiOSO, что также приводит к сн жению скорости процесса.The indicated concentration range of the mineral acid solution is determined by the kinetics of the interaction of the initial components and the oxidizing ability of the Ti4 solution (804) 5. When the concentration of the acid is less than 2.0 wt. In the solution, the rate of interaction of metallic titanium with an acid becomes so low that the synthesis process almost stops. When the acid concentration is more than 5.0 wt.% TiOSO, which also reduces the speed of the process.

При температуре процесса ниже 60°С сернокислые соединени титана (IV) не гидролизуютс , а при темпеAt a process temperature below 60 ° C, titanium (IV) sulfate compounds do not hydrolyze, and at

5555

П р и м е р 5 (вне за вл емых пределов). Процесс ведут аналогично примеру 1, но использ уют 6%-ньй раствор сол ной кислоты, температуру процесса поддерживают на уровне , а воздух в реакционный объем подают в количестве 0,5 дм /мин на 1 дм раствора. Накопление гидроли- зата шло настолько медленно, что за вр ем проведени процесса выход TiO, составил 15%.EXAMPLE 5 (beyond the limits claimed). The process is carried out analogously to example 1, but using the comfort of a 6% hydrochloric acid solution, the process temperature is maintained at a level, and air is fed into the reaction volume in an amount of 0.5 dm / min per 1 dm of solution. The accumulation of hydrolyzate went so slowly that, during the process, the output of TiO was 15%.

Сущность данного предложени заключаетс в том, что в растворе минеральной кислоты, например серной, металлический титан превращаетс в растворимзто соль: 2Ti+3H2 S04 Ti,, (804)3+ЗН2.The essence of this proposal is that in a solution of a mineral acid, for example sulfuric, metallic titanium is converted into a soluble salt: 2Ti + 3H2 S04 Ti, (804) 3 + ЗН2.

- . . . . „-. . . . „

5five

0 0

XTCI.J- J --J- t - - XTCI.J- J --J- t - -

+2H20 TiO(OH), образу осадок ГДТ и серную кислоту, котора вновь вступает во взаимодействие с металлическим титаном и т.д. По мере накоплени осадка ГДТ он вьшодитс из п роцесса, промываетс и прокаливаетс . Потери же серной кислоты практически отсутствуют (тер етс то, что захватьюаетс гидролизатом при осаждении, а это составл ет примерно 10 мас.% от содержани TiOj, в осадке). Весь процесс проводитс в непрерывном режиме в одном аппарате при высоком выходе целевого продукта и минимальных отходазс.+ 2H20 TiO (OH), forming a precipitate of GDT and sulfuric acid, which again reacts with metallic titanium, etc. As the sludge is accumulated, it is released from the process, washed and ignited. Losses of sulfuric acid are practically absent (it is lost that it is captured by the hydrolyzate during precipitation, and this amounts to about 10% by weight of the TiOj content in the sediment). The whole process is carried out in continuous mode in a single apparatus with a high yield of the target product and minimal waste.

Указанный концентрационный интервал раствора минеральной кислоты определ етс кинетикой взаимодействи ,, исходных компонентов и окислительной способностью раствора Ti4(804)5. При концентрации кислоты менее 2,0 мас.% в растворе скорость взаимодействи металлического титана с кислотой становитс настолько низкой, что процесс синтеза практически останавливаетс . При концентрации кислоты более 5,0 мас.% в растворе резко замедл етс скорость окислени 1г(.ВОц)у до TiOSO, что также приводит к снижению скорости процесса.The indicated concentration range of the mineral acid solution is determined by the kinetics of the interaction of the initial components and the oxidizing ability of the Ti4 solution (804) 5. When the concentration of the acid is less than 2.0 wt.% In the solution, the rate of interaction of the metallic titanium with the acid becomes so low that the synthesis process almost stops. At an acid concentration of more than 5.0 wt.% In the solution, the oxidation rate of 1g (.VOC) y to TiOSO sharply slows down, which also leads to a decrease in the rate of the process.

При температуре процесса ниже 60°С сернокислые соединени титана (IV) не гидролизуютс , а при темпе55At a process temperature below 60 ° C, the sulfate compounds of titanium (IV) do not hydrolyze, and at a temp 55

1А510971A51097

ратуре зьппе ЭО С очень мала растворимость воздуха в растворе, что также тормозит окисление ) « ® довательно, весь процесс.The solution of EO C is very low solubility of air in solution, which also inhibits oxidation) “® is valid, the whole process.

При расходе воздуха менее 1 дм /мин на 1 дм раствора не достигаетс практически целесообразной скорости окислени li(SO), при расходе воздуха более 5 дм /мин на 1 дм раствора в нем суммарно повышаетс концентраци TiOSO (гидролиз отстает), а его накопление пассивирует поверхность металлического титана , и весь процесс замедл етс .When air consumption is less than 1 dm / min per 1 dm of solution, the practically expedient oxidation rate li (SO) is not reached, when air consumption is more than 5 dm / min per 1 dm of solution, the concentration of TiOSO increases (hydrolysis lags behind), and its accumulation passivates the surface of metallic titanium, and the whole process slows down.

Таким образом, в отличие от прототипа , предусматривающего проведение отдельных операций обработки отходов , содержащих металлический титан , серной кислотой, окисление образующегос сульфата титана (III) . воздухом в присутствии углеродсодер- жащего катализатора, термогидролиз 1,и отделение катализатора, изобретен позвол ет упростить процесс за счетThus, in contrast to the prototype, which involves separate processing operations for waste containing metallic titanium with sulfuric acid, oxidation of the resulting titanium (III) sulfate. air in the presence of a carbon-containing catalyst, thermohydrolysis 1, and the separation of the catalyst invented allows to simplify the process by

77

сокращени числа его технологическихreducing the number of its technological

стадий.stages.

Услови процесса позвол ют обеспечить совмещение стадий окислени сульфата титана (III) и термогидролиза и исключить использование катализатора и его последующее отделение.The process conditions make it possible to combine the stages of oxidation of titanium (III) sulfate and thermohydrolysis and to eliminate the use of the catalyst and its subsequent separation.

,Q Формула, Q Formula

изоof

бретени bratis

Способ получени диоксида титана, включающий обработку отходов производства , содержащих металлическийThe method of obtaining titanium dioxide, including the treatment of industrial waste containing metallic

15 титан, минеральной кислотой при нагревании , окисление сульфата титана (III) воздухом и термогидролиз, отличающийс тем, что, с целью упрощени процесса за счет15 titanium, mineral acid when heated, oxidation of titanium (III) sulfate with air and thermohydrolysis, characterized in that, in order to simplify the process by

20 сокращени числа его технологических стадий, обработку отходов ред ут 2- 57.-ной мас. ) минеральной кислотой при 60-90 С в присутствии воздуха, продуваемого через раствор в коли25 честве 1-5 на 1 дм раствора20 reducing the number of its technological stages, waste treatment, ed ut 2 57.-th mass. ) with mineral acid at 60-90 С in the presence of air blown through the solution in the amount of 1-5 per 1 dm of solution

Claims

10 claims

A method for producing titanium dioxide, including processing waste products containing metallic 15 titanium with mineral acid when heated, oxidizing titanium (III) sulfate with air and thermohydrolysis, characterized in that, in order to simplify the process by 20 reducing the number of its technological stages, waste treatment Reducted with 25% (May.) mineral acid at 6O-9O ° C in the presence of air blown through the solution in the amount of 1-5 dm ^ / min per 1 dm 'of solution