Способ получения раствора сульфата титана

Способ получения раствора сульфата титана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: ильментовые концентраты взаимодействуют с серной кислотой, продукты взаимодействия выщелачивают водой. Железо (III) и титан (IV) восстанзвливают гальванической парой железо-свинец. Поверхность свинца не менее 0,1 дм2 на 1 моль восстанавливаемого железа (Ш). 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21) 4893454/26 (22) 25.12.90 (46) 15,10.92. Бюл. N 38 (71) Челябинский филиал Научно-исследовательского института неорганических пигментов и судовых покрытий и Уральский политехнический институт им. С.М, Кирова (72) А.П. Коверда, И.И. Калиниченко, Т,В.

Лузгина, Г.Г, Самойлова и В.Ю. Первушин (56) Беленький Г,Ф„Рискин И.В. Химия и технология пигментов. Л.: Химия, 1974, с. 134 — 137, Изобретение относится к сульфатному способу производства диоксида титана и может быть использовано при получении растворов сульфата титана из ильменитовых концентратов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения растворов сульфата титана, включающий взаимодействие ильменитовых концентратов с серной кислотой, выщелачивание продуктов взаимодействия водой, восстановление полученного раствора металлическим восстановителем,- б((истку раствора от шлама фильтрацией и последующую кристаллизацию и отделение железного купороса (FeS04 7Н20), Недостатком данного способа является достаточно высокий расход металлического восстановителя и большое количество отходного железного купороса.

Целью изобретения является снижение расхода восстановителя L. уменьшение отходов. (s1)s С 01 G 23/00, С 25 В 1/00 (54) СПОСО Б ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА

СУЛЬФАТА ТИТАНА (57) Сущность изобретения: ильментовые концентраты взаимодействуют с серной кислотой, продукты взаимодействия выщелачивают водой,. Железо (Ill) и титан (И) восстанавливают гальванической парой железо-свинец. Поверхность свинца не Менее 0,1 дм на 1 моль восстанавливаемого

2 железа (II1), 1 табл.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения растворов сульфата титана, включающем взаимодействие ильменитовых концентратов с серной кислотой, выщелачивание продуктов взаимодействия водой, восстановление полученного раствора металлическим восстановителем, очистку раствора от шлама фильтрацией и последующую кристаллизацию и отделение железного купороса, в качестве металлического восстановителя используют гальваническую пару железо свинец.с поверхностью катода-свинца не менее 0,1 дм на 1 моль восстанавливаемого

2 железа (Ill).

При восстановлении металлическим восстановителем титансодержащих растворов, получаемых при выщелачивании продуктов взаимодействия ильменитовых концентратов с серной кислотой, протекают следующие химические реакции:

Ге+Н2304 - FeS04+2H (1)

Ее2(ЯО )з+2Н вЂ” 2FeSO<+H2SO< (2) 1768516

2Ti0$04+2Ho+Í2$04 Т12($04)з+Н20 (3)

Н +Н +H2 (4)

Радикалы водорода (Н), образующиеся по реакции (1), расходуются на восстановление ионов Fe(ill) по реакции (2), ионов Ti(IV) 5 по реакции (3) и образование газообразного водорода по реакции (4), который выделяется из реактора восстановления в атмосферу.

Результаты проведенных экспериментальных исследований, а "гакже практика дейст- 10 вующих промьйшленных йредприятий IlQ

-р-оизво-с-В) .. -М-чпока4ывают, что коэффициент использования водорода составляет 70, Таким образом, 30 металлического восстановителя 15 расходуется непроизводительно на образование газообразного водорода, который не участвует в восстановлении ионов Fe(ill) и

Ti(iV) и удаляется из реактора восстановления в атмосферу. 20

Металлическое железо, окисляясь, анодно растворяется в сернокислом растворе без выделения водорода

Fe - Fe(lI)+21 (5)

Электроны по гальванической цепи че- 25 рез свинец восстанавливают ионы Fe(ill) и

Ti(IVY

Fe(l l l)+I — Fe(l l) (6)

Т10(1 1)+1+2Н + Тl(!11)+Н20 (7)

Свинец с сернокислым раствором не 30 взаимодействует и служит катодом. Таким образом, металлический восстановитель расходуется только на непосредственное восстановление ионов Fe(ill) и Ti(IV), что позволяет сократить его расход по сравнению 35 с известным способом на 30 . При этом. соответственно снижается и количество отходного железного купороса.

При недостаточной поверхности катода, которым служит металлический свинец, 40 на его поверхности возникают концентрационные затруднения реакции окислениявосстановления, связанные с замедлением диффузии исходных веществ и продуктов реакции к поверхности катода. Е этом слу- 45 чае на аноде, которым является металлическое железо. начинает протекать нежелательная реакция взаимодействия металла с серной кислотой (1)-(4), сопровождающаяся выделением газообразного 50 водорода. Для исключения этого необходимо использовать катод с достаточно развитой поверхностью, Экспериментально установлено, что при отсутствии перемешивания для растворов сульфата титана, со- 55 держащих ионы Fe(ill) в количестве 0,1 — 1,0 моль/л, процесс разложения серной кислоты с выделением водорода на аноде полностью подавляется при площади катода,. равной (или большей) 0,1 дм /моль восстанавливаемых ионов Fe(ill).

Существенным отличием предлагаемого способа от прототипа является снижение расхода металлического восстановителя до стехиометрически необходимого и уменьшение соответственно отходного железного купороса за счет разделения в пространстве процессов окисления-восстановления, что становится возможным при использовании в качестве металлического восстановителя гальванической пары железо-свинец, с поверхностью катода-свинца не менее 0,1 дм на 1 моль восстанавливае2 мого железа (1!!).

Пример 1 (по прототипу). Берут 200 r ильменитового концентрата, содержащего, мас, : Ti02 55,3; FeO 19,7; Fe20a 19,2, обрабатывают концентрированной серной кисло-. той, продукт взаимодействия выщелачивают водой при 60 С в течение 6 ч. Получают 0,75 дм раствора следующего состава, г/дм:

Т10г 140,0; Fe(ll) 50,6; Fe(ill) 49,7. Раствор восстанавливают металлическим восстановителем — чугунной стружкой (содержание активного железа 85 ) — до концентрации

Т120з в растворе 5 г/дм . Раствор отфильтз ровывают от шлама, охлаждают до 15ОC для кристаллизации и последующего отделения железного купороса, Фактор по железу (отношение Fe/Ti02) в готовом растворе составляет 0,35, При этом фиксируют расход металлического восстановителя и количество отходного железного купороса.

Пример 2(по предлагаемому способу).

Приготавливают аналогично примеру 1, но раствор восстанавливают чугунной стружкой, помещенной в свинцовую корзину с поверхностью 0,067 дм, т.е. в качестве восстановителя используют гальваническую пару железо-свинец с поверхностью катодасвинца 0,1 дм на 1 моль восстанавливаемо2

ro железа (Ili), количество которого в растворе составляет 49,7 0,75/56=0,67 моль, Пример 3 (по предлагаемому способу вне заявляемых пределов). Приготавливают аналогично примеру 2, но поверхность свинцовой корзины составляет 0,034 дм или 0,05 дм на 1 моль восстанавливаемого г железа (! 1!).

Как следует из данных, приведенных в таблице, использование предлагаемого способа получения растворов сульфата титана позволяет по сравнению с прототипом снизить расход восстановителя на 30 и уменьшить количество отходного железного купороса на 13о . Экономический эффект, достигаемый за счет снижения расхода восстановителя, состав ",т 3,0 рубля на 1 т двуокиси титана.

1768516

Формула изобретения

Сравнительные данные процесса получения растворов сульфата с использованием различных металлических востановителей

Количество отходногоРе04 х:, х 7Н20, г

Поверхность ка- Расход чугунной тода-свинца, дм стружки, г на моль Fe I.II

Металлический восстановитель

Пример.1 (по прототипу) 33,7

330

2 (по предлагаемому способу) 0,10

23,6

287

2 (по предлагаемому способу вне заявляемых пределов) 0,05

30,1

314

Составитель О. Зобнин

Техред М.Моргентал Корректор Н. Тупица

Редактор

Заказ 3616 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Способ получения раствора сульфата титана, включающий взаимодействие ильменитовых концентратов с серной кислотой, выщелачивание продуктов взаимодействия водой, восстановление железа (П 1) и титана (И); очистку раствора от шлама фильтраЧугунная стружка

Гальваническая пара Fe-Pb (чугунная стружка в

СВинЦОВОЙ КОРзине)

Гал ваническая пара Fe-Pb (чугунная стружка в свинцовой корзине цией, последующую кристаллизацию и отделение железного купороса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения расхода восстановителя и уменьшения отходов, вос5 становление ведут гальванической парой железо-свинец с поверхностью свинца не менее 0,1 дм на 1 моль восстанавливаемого железа (П 1).