DE1017149B - Process for the production of alkali titanates - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Alkalititanaten Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalititanaten aus titanhaltigem #Iaterial, z. B. aus Rutil, Ilmenit, sowie aus Ilmenit-Rutil-Gemischen oder titanhaltigen Schlacken oder Rückständen der Bauxitbehandlung. Das Verfahren wird in an sich bekannter Weise so durchgeführt, daß ein aus titanhaltigem Material und Alkalien bestehendes Gemisch auf Temperaturen zwischen 500 und 850° erhitzt wird. Dabei werden solche Verbindungen gewonnen, welche bei der Herstellung von Pigmenten u. dgl. Verwendung finden.Process for the preparation of alkali titanates The present invention relates to a process for the production of alkali titanates from titanium-containing material, z. B. from rutile, ilmenite, and from ilmenite-rutile mixtures or titanium-containing slags or residues of the bauxite treatment. The process is carried out in a manner known per se carried out in such a way that a mixture consisting of titanium-containing material and alkalis is heated to temperatures between 500 and 850 °. In doing so, such connections obtained, which are used in the manufacture of pigments and the like.

Zur Herstellung von Titanoxyd ist es bereits bekannt, titanhaltiges Material mit Soda in Gegenwart von Zuschlagstoffen, wie Calciumfluorid, und Reduktionsmitteln bei 1000° zu behandeln. Der Zweck ist hier in erster Linie der, ein eisenfreies Titanoxyd zu gewinnen. Der Zuschlagstoff hat die Aufgabe, den Schmelzpunkt herunterzusetzen, und liegt infolgedessen in einer hierfür erforderlichen Menge vor. Nach einem anderen Verfahren wird titanhaltiger Sand mit Calciumoxyd und Calciumchlorid geschmolzen, wobei das Calciumchlorid in einer Menge von d0 bis 50% vorliegt.For the production of titanium oxide, it is already known to use titanium-containing Material containing soda in the presence of additives such as calcium fluoride and reducing agents to be treated at 1000 °. The purpose here is first and foremost, an iron-free To win titanium oxide. The aggregate has the task of lowering the melting point, and is therefore present in an amount required for this. According to another The procedure is that titanium-containing sand is melted with calcium oxide and calcium chloride, wherein the calcium chloride is present in an amount from d0 to 50%.

In allen diesen Fällen sind Calciumchlorid oder Calciumfluorid nicht als Katalysator zu werten, sie sind Zuschlagstoffe, die in verhältnismäßig großer Menge vorliegen. Die erforderlichen Temperaturen sind verhältnismäßig hoch.In all of these cases calcium chloride or calcium fluoride are not to be seen as a catalyst, they are additives that are relatively large Amount available. The temperatures required are relatively high.

Alkalische Titanate werden in bekannter Weise auch dadurch gewonnen, daß man Titanoxyd mit Natriumhydroxyd bei verhältnismäßig niedriger Temperatur umsetzt. Das Titanoxyd muß dabei in frisch gefällter Form vorliegen, beispielsweise in einer Form, wie man si,e durch Hydrolyse von titanhaltigen Lösungen gewinnt.Alkaline titanates are also obtained in a known manner by that titanium oxide is reacted with sodium hydroxide at a relatively low temperature. The titanium oxide must be in freshly precipitated form, for example in a Form how to obtain si, e by hydrolysis of titanium-containing solutions.

Dieses Verfahren läßt sich nicht mit mineralischen Titanaten, z. B. Rutil oder ähnlichen künstlichen Produkten, ausführen, denn die Mineralien unterlagen bei der Entstehung der Erddecke einer höheren Temperatur, wodurch ihre Reaktionsfähigkeit gegenüber Natriumhydroxyd sehr verringert ist. Dazu kommt, daß die Titanoxyde in diesen Mineralien oder auch künstlichen, ähnlichen Produkten, wie Schlacken u. dgl., mit anderen Metalloxyden mehr oder weniger verunreinigt sind.This process cannot be used with mineral titanates, e.g. B. Rutile or similar artificial products, because the minerals were subject in the formation of the earth's cover a higher temperature, increasing its responsiveness is very reduced compared to sodium hydroxide. In addition, the titanium oxides in these minerals or artificial, similar products, such as slag and the like, are more or less contaminated with other metal oxides.

Die Herstellung von Alkalititanaten ist, wenn man von Titanmineralien ausgeht, nur bei sehr hohen Temperaturen möglich. Das hat nicht nur einen übermäßigen Verbrauch an Energie zur Folge, sondern auch die Bildung von Titanatkomplexen, aus denen es nicht immer möglich ist, nachfolgend das Titanoxvd zu isolieren.The manufacture of alkali titanates is when speaking of titanium minerals only possible at very high temperatures. That is not just excessive Consumption of energy result, but also the formation of titanate complexes which it is not always possible to subsequently isolate the titanium oxide.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist ein solches, bei welchem titanhaltiges Material und Alkalien auf Temperaturen zwischen 500 und 850° erhitzt werden. Das Wesen der Erfindung besteht dabei darin, daß man ein Gemisch, dem geringe Mengen - 1 bis 5% - eines als Katalysator wirkenden Mittels zugesetzt werden, erhitzt, wobei das zugesetzte Mittel entweder ein Fluorid, Bromid bzw. Jodid oder aber ein Oxyd des Aluminiums, Siliciums oder Magnesiums ist.The method according to the invention is one in which titanium-containing Material and alkalis are heated to temperatures between 500 and 850 °. That The essence of the invention is that you have a mixture, the small amounts - 1 to 5% - of an agent acting as a catalyst are added, heated, wherein the added agent is either a fluoride, bromide or iodide or else a Is the oxide of aluminum, silicon or magnesium.

Nach diesem Verfahren werden die Nachteile des vorstehend beschriebenen, bekannten Verfahrens ausgeschaltet, trotzdem ebenfalls von Titanmineral oder einem ähnlichen, künstlichen Produkt ausgegangen wird. Eine Bildung von unzersetzbaren komplexen Titanaten tritt nicht ein, und bei gleicher Höhe der Temperatur kommt man zu einer Lösung, deren Titandioxydgehalt höher ist als derjenige nach dem bekannten Verfahren. Die Ausbeute, bezogen auf den Titangehalt des Ausgangsmaterials, ist nahezu quantitativ. Der Titangehalt der als Nebenprodukt anfallenden Schlacke ist zu vernachlässigen.According to this method, the disadvantages of the above-described, Known method switched off, nevertheless also from titanium mineral or a similar, artificial product is assumed. A formation of indecomposable complex titanates does not occur, and the temperature occurs at the same level one to a solution whose titanium dioxide content is higher than that according to the known Procedure. The yield based on the titanium content of the starting material is almost quantitative. The titanium content of the by-product slag is to neglect.

Sind solche als Katalysator wirkende Stoffe bei der Hitzebehandlung anwesend, so erhält man mindestens im Ausmaß von 95 bis 98% ein genau bestimmtes Titanat. Die als Katalysatoren wirkenden Zusatzstoffe sind zweckmäßig in Mengen von 0,1 bis `näm-5% vorhanden. Das Ausgangsmaterial selbsf, lich die Reaktionsteilnehmer, werden in denjenigenstöchiometrischen Verhältnissen verwendet, die dem gewünschten Endprodukt entsprechen. Die Hitzebehandlung wird zwischen 500 und 850° vorgenommen, und zwar je nach Art der Ausgangsmaterialien während 1 bis -4 Stunden: Beispiel 1 Um Natriumtitanat der Zusammensetzung Nag Ti 03 zu erhalten, bei dem also das Verhältnis zwischen Ti 02 und Na20 = 1 : 1 ist, wird eine Mischung aus 100 Teilen mineralischem Rutil (mit einem Ti 0 ,-Gehalt von 95%) und 133 Teilen neutralem wasserfreiem Natriumcarbonat, der 2 Teile Natriumbromid als Katalysator zugesetzt werden, 2 Stunden auf eine Temperatur von 820 bis 830° erhitzt. Beispiel 2 Zur Gewinnung eines Natriumtitanates der Zusammensetzung Na. Ti3 O" dessen Molekularverhältnis Ti 02 : Nag O also 3:1 ist, verwendet man eine Mischung aus 100 Teilen Ilmenit (mit einem Gehalt von etwa 50% Ti 02) und 23 Teilen neutralem wasserfreiem Natriumcarbonat, der als Katalysator 5 Teile Aluminiumoxyd (A1203) zugesetzt werden. Die Behandlungstemperatur liegt zwischen 500 und 850°. Die Reaktion ist nach 2 bis 4 Stunden beendet.If substances which act as catalysts are present during the heat treatment, a precisely defined titanate is obtained at least in the range of 95 to 98%. The additives acting as catalysts are expediently present in amounts of 0.1 to namely 5%. The starting material itself, the reactants, are used in those stoichiometric proportions which correspond to the desired end product. The heat treatment is carried out between 500 and 850 °, depending on the type of starting materials for 1 to -4 hours: Example 1 To obtain sodium titanate of the composition Nag Ti 03, in which the ratio between Ti 02 and Na20 = 1: 1 is, a mixture of 100 parts of mineral rutile (with a Ti 0 , content of 95%) and 133 parts of neutral anhydrous sodium carbonate, to which 2 parts of sodium bromide are added as a catalyst, heated to a temperature of 820 to 830 ° for 2 hours. Example 2 To obtain a sodium titanate with the composition Na. Ti3 O "whose molecular ratio Ti 02: Nag O is 3: 1 , a mixture of 100 parts of ilmenite (with a content of about 50% Ti 02) and 23 parts of neutral anhydrous sodium carbonate, which contains 5 parts of aluminum oxide (A1203 The treatment temperature is between 500 ° and 850 ° C. The reaction is complete after 2 to 4 hours.

Der Gewichtsverlust des behandelten Gemisches entspricht dem Austritt von Kohlenoxyd, wenn man als alkalische Mischungskomponente ein Carbonat verwendet. Die Reaktion ist beendet, wenn das gesamte Kohlendioxyd, das in Form von Carbonaten anfänglich vorhanden ist, entwichen ist. Das Endprodukt ist leicht zerreibbar und kann ohne Schwierigkeit zerstoßen werden, um auf einen für die spätere Verwendung erforderlichen Feinheitsgrad gebracht zu werden.The weight loss of the treated mixture corresponds to the leakage of carbon oxide if a carbonate is used as the alkaline mixture component. The reaction is over when all of the carbon dioxide is in the form of carbonates is initially present, has escaped. The end product is easily friable and can be pounded without difficulty to put on one for later use required degree of fineness to be brought.

Es ist zu bemerken, daß im titanhaltigen Material vorhandene Verunreinigungen, wie Chrom, Vanadium, Niob, in Chromate, Vanadate, Niobate u. dgl. übergeführt werden und durch einfaches Auswaschen des Endproduktes entfernt werden können.It should be noted that impurities present in the titanium-containing material such as chromium, vanadium, niobium, can be converted into chromates, vanadates, niobates and the like and can be removed by simply washing out the end product.

Claims (2)

PATENTANSPEVc11F: 1. Verfahren zur Herstellung von Alkalititanaten durch Erhitzen eines aus titanhaltigem Material und Alkalien bestehenden Gemisches auf Temperaturen zwischen 500 und 850°, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch, dem geringe Mengen - 1 bis 5% - eines als Katalysator wirkenden Mittels zugesetzt werden, erhitzt, wobei das zugesetzte Mittel entweder ein Fluorid, Bromid bzw. Jodid oder aber ein Oxyd des Aluminiums, Siliciums oder Magnesiums ist. PATENTANSPEVc11F: 1. Process for the production of alkali titanates by heating a mixture of titanium-containing material and alkalis to temperatures between 500 and 850 °, characterized in that a mixture to which small amounts - 1 to 5% - of an agent acting as a catalyst are added are heated, the added agent being either a fluoride, bromide or iodide or it is an oxide of aluminum, silicon or magnesium. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Mischungen, in denen die das jeweilig herzustellende Titanat ergebenden Komponenten in stöchiometrischen Mengen vorliegen, erhitzt. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 663 068; USA.-Patentschrift Nr. 2 111400; Referat der canadischen Patentschrift Nr.430168 in »Chemical Abstracts«, 1946, S. 1294; Chemisches Zentralblatt, 1938, I, S.3957 (New Zealand J. Sci. Techn., 1938, 19, S. 523 bis 526).2. The method according to claim 1, characterized in that such mixtures in which the components resulting in the respective titanate to be produced are present in stoichiometric amounts, heated. Documents considered: French Patent No. 663 068; . USA. Patent No. 2,111,400; Referent to Canadian Patent No. 430168 in Chemical Abstracts, 1946, p. 1294; Chemisches Zentralblatt, 1938, I, p.3957 (New Zealand J. Sci. Techn., 1938, 19, p. 523 to 526).