RU2125018C1

RU2125018C1 - Pigment titanium dioxide production method

Info

Publication number: RU2125018C1
Application number: RU98105845A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Горовой
Original assignee: Юрий Михайлович Горовой
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-01-20

Abstract

FIELD: industrial inorganic synthesis. SUBSTANCE: method consists in multistep microdisintegration of product resulting from oxidation of titanium tetrachloride with oxygen or oxygen-containing gas assisted by supersonic gas jet at 100-500 C, ratio of gas and titanium dioxide intakes being at least 0.2. In the first step, product is treated with wet gas, which is air with moisture content at least 5.0 wt % or water steam. In the intermediate steps, treatment is carried out with dry gas, in particular, air with moisture content no higher than 0.05 wt %, including that with vapor chloride additives, in particular, aluminum trichloride and silicon tetrachloride. In final steps, treatment is carried out with gas supplemented by surfactants: aliphatic amines, fatty acids, alkylhydrosilanes, and alkylchlorosilanes. Weight intake of surfactants constitutes 0.1-2.0% of titanium dioxide intake. EFFECT: simplified process, reduced photochemical activity of product, and increased degree of its dechlorination and dispersive ability. 5 cl, 1 dwg, 1 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к получению пигментного диоксида титана. The invention relates to the field of chemical technology, namely to obtain pigment titanium dioxide.

Из уровня техники известен способ получения диоксида титана, включающий окисление тетрахлорида титана плазмой кислорода, последующее охлаждение продуктов окисления и отделение целевого продукта (см. патент РФ 2057714, кл. C 01 G 1/02, 1996 г.). Однако диоксид титана, полученный по этому способу, обладает повышенной фотохимической активностью, ухудшающей атмосферостойкость покрытия, и неудовлетворительной смачиваемости органическими связующими и диспергируемости в них, что ограничивает возможности его использования в качестве пигмента. The prior art method for producing titanium dioxide, including the oxidation of titanium tetrachloride with oxygen plasma, subsequent cooling of the oxidation products and the separation of the target product (see RF patent 2057714, class C 01 G 1/02, 1996). However, titanium dioxide obtained by this method has increased photochemical activity, which worsens the weather resistance of the coating, and poor wettability and dispersibility of organic binders in them, which limits the possibility of its use as a pigment.

Известен также способ получения пигментного диоксида титана, включающий окисление тетрахлорида титана кислородом или кислородсодержащим газом с последующей обработкой полученного продукта, которая включает микроизмельчение диоксида титана в пароструйной мельнице в присутствии аммиака и кремнийорганического соединения при давлении пара 8-10 атм (см. авт. св. СССР 1700027, кл. C 09 G 1/36, 1991). К недостаткам данного способа можно отнести технологические сложности процесса обработки диоксида титана в газовой среде, связанные с фильтрацией суспензии, сушкой и утилизацией стоков, и использование дорогостоящего оборудования. There is also known a method for producing pigment titanium dioxide, including the oxidation of titanium tetrachloride with oxygen or an oxygen-containing gas, followed by processing of the obtained product, which includes microcrystallization of titanium dioxide in a steam jet mill in the presence of ammonia and an organosilicon compound at a vapor pressure of 8-10 atm (see Auth. USSR 1700027, class C 09 G 1/36, 1991). The disadvantages of this method include the technological difficulties of the process of processing titanium dioxide in a gas environment, associated with filtering the suspension, drying and disposal of wastewater, and the use of expensive equipment.

Изобретение направлено на создание технологически простого способа получения пигментного диоксида титана с пониженной фотохимической активностью, высокой степенью обесхлоривания и диспергируемости. The invention is aimed at creating a technologically simple method for producing pigment titanium dioxide with reduced photochemical activity, a high degree of deschlorination and dispersibility.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе получения пигментного диоксида титана, включающем окисление тетрахлорида титана кислородом или кислородосодержащим газом с последующим микроизмельчением полученного продукта под действием газовой струи, согласно изобретению, микроизмельчение проводят в несколько стадий, на каждой из которых продукт обрабатывают путем воздействия сверхзвуковой струи газа при температуре 100-500^oC и отношении массовых расходов газа и диоксида титана G_г/G_д.т. ≥0,2, где G_г - массовый расход газа; G_д.т. - массовый расход диоксида титана.The solution of this problem is ensured by the fact that in the method for producing pigment titanium dioxide, comprising oxidizing titanium tetrachloride with oxygen or an oxygen-containing gas, followed by micronizing of the obtained product under the action of a gas jet, according to the invention, micronizing is carried out in several stages, at each of which the product is processed by exposure to supersonic jets of gas at a temperature of 100-500 ^o C and the ratio of the mass flow rate of gas and titanium dioxide G _g / G _DT ≥0.2, where G _g is the gas mass flow rate; G _dt - mass flow rate of titanium dioxide.

При этом на первой стадии обработку проводят влажным газом, в качестве которого используют воздух с массовой концентрацией паров воды не менее 5,0% или водяной пар, а на промежуточных стадиях обработку производят сухим газом, в качестве которого используют воздух с массовой концентрацией паров воды не более 0,05%. Moreover, in the first stage, the treatment is carried out with a moist gas, which is used as air with a mass concentration of water vapor of at least 5.0% or water vapor, and in the intermediate stages, the treatment is carried out with dry gas, which use air with a mass concentration of water vapor more than 0.05%.

Кроме того, на промежуточных стадиях обработку производят сухим газом с добавками паров хлорида, в качестве которого используют трихлорид алюминия или тетрахлорид кремния, при этом массовый расход хлорида составляет 0,2-2,0% от массового расхода диоксида титана. In addition, at intermediate stages, the treatment is carried out with dry gas with the addition of chloride vapors, which is aluminum trichloride or silicon tetrachloride, and the mass flow rate of chloride is 0.2-2.0% of the mass flow rate of titanium dioxide.

Предпочтительно на заключительных стадиях производить обработку газом с добавками поверхностно-активных веществ (ПВА), в качестве которых используют соединения из ряда алифатических аминов, алифатических жирных кислот, алкилгидросиланов, алкилхлорсиланов, при этом массовый расход ПАВ составляет 0,1-2,0% от массового расхода диоксида титана. It is preferable to carry out gas treatment with additives of surface-active substances (PVA) at the final stages, which are used as compounds from a number of aliphatic amines, aliphatic fatty acids, alkyl hydrosilanes, alkyl chlorosilanes, while the mass consumption of surfactants is 0.1-2.0% of mass flow rate of titanium dioxide.

Заявленный технический результат достигается за счет интенсивного разрушения агломератов частиц диоксида титана в сверхзвуковой струе газа, сопровождающегося микроскачками уплотнения, выбора режимных параметров и введения дополнительных компонентов в газовую струю, обеспечивающих хлорсорбцию паров хлорида, при этом для образования газовой среды может быть выбран любой из газов, не реагирующий с вводимыми в него компонентами процесса - азот, инертные газы, углекислый газ и т.п., но самый технологически удобный и дешевый - воздух. The claimed technical result is achieved due to the intense destruction of agglomerates of particles of titanium dioxide in a supersonic gas stream, accompanied by micro-jumps of the seal, the choice of operating parameters and the introduction of additional components in the gas stream, which ensure chlorine vapor chloride, in this case, any of the gases can be selected for the formation of a gas medium, not reacting with the process components introduced into it - nitrogen, inert gases, carbon dioxide, etc., but the most technologically convenient and cheapest is air.

На чертеже представлена технологическая схема устройства для реализации заявленного способа. The drawing shows a process diagram of a device for implementing the inventive method.

Устройство содержит плазмохимический реактор 1 с патрубками 2 и 3 ввода жидкого тетрахлорида титана и кислорода (или кислородосодержащего газа), циклон 4, тканевый фильтр 5, бункер 6, питатель 7, камеру 8 со сверхзвуковым соплом 9, теплообменник 10 для подогрева газа и закалочную камеру 11. The device contains a plasma chemical reactor 1 with nozzles 2 and 3 for introducing liquid titanium tetrachloride and oxygen (or oxygen-containing gas), a cyclone 4, a fabric filter 5, a hopper 6, a feeder 7, a chamber 8 with a supersonic nozzle 9, a heat exchanger 10 for heating the gas, and a quenching chamber eleven.

Способ получения пигментного диоксида титана реализуется следующим образом. A method of producing pigment titanium dioxide is implemented as follows.

В плазмохимическом реакторе 1 происходит окисление паров тетрахлорида титана высокотемпературным потоком кислорода или кислородсодержащего газа. Полученные продукты реакции, охлажденные в закалочной камере 11, в виде пылегазового потока поступают в аппараты осаждения: циклон 4 и тканевый фильтр 5, откуда отделенный продукт - частицы диоксида титана рутильной формы поступают в бункер 6, а газовая фаза (абгаз) по патрубку 12 направляется на регенерацию для технологических нужд. Из бункера 6 частицы диоксида титана через питатель 7 подают в камеру 8, где они подвергаются обработке - микроизмельчению под воздействием сверхзвуковой струи газа, которая ускоряется в сверхзвуковом сопле 9, нагретой в подогревателе 10 до температуры 100-500^oC, при массовом соотношении расходов газа и диоксида титана G_г/G_д.т.≥0,2. На первой стадии обработку производят влажным газом - воздухом с массовой концентрацией паров воды не менее 5,0% или водяным паром, а на последующих стадиях возможно использование сухого газа - воздуха с массовой концентрацией паров воды не более 0,05%, в том числе и с добавками паров хлорида, в качестве которого используют трихлорид алюминия или тетрахлорид кремния с массовым расходом, составляющим 0,2-2,0% от массового расхода диоксида титана. В зависимости от характера последующего применения пигментного диоксида титана на заключительных стадиях обработку проводят газом с добавками поверхностно-активного вещества (ПАВ), в качестве которого используют соединения из ряда алифатических аминов, алифатических жирных кислот, алкилгидросиланов, алкилхлорсиланов, при массовом расходе ПАВ, составляющем 0,1-2,0% от массового расхода диоксида титана. Готовый продукт на последней стадии обработки отводится из камеры 8 по патрубку 13.In the plasma-chemical reactor 1, titanium tetrachloride vapor is oxidized by a high-temperature flow of oxygen or an oxygen-containing gas. The resulting reaction products, cooled in the quenching chamber 11, in the form of a dust and gas stream enter the deposition apparatus: cyclone 4 and a fabric filter 5, from where the separated product — rutile titanium dioxide particles — enter the hopper 6, and the gas phase (gas) is sent through the nozzle 12 for regeneration for technological needs. From the hopper 6, particles of titanium dioxide through the feeder 7 are fed into the chamber 8, where they are processed - micronizing under the influence of a supersonic gas jet, which is accelerated in the supersonic nozzle 9, heated in the heater 10 to a temperature of 100-500 ^o C, with a mass ratio of gas consumption and titanium dioxide G _g / G _d.t. ≥0.2. At the first stage, the treatment is carried out with moist gas - air with a mass concentration of water vapor of at least 5.0% or water vapor, and at subsequent stages it is possible to use dry gas - air with a mass concentration of water vapor of not more than 0.05%, including with the addition of chloride vapors, which use aluminum trichloride or silicon tetrachloride with a mass flow rate of 0.2-2.0% of the mass flow rate of titanium dioxide. Depending on the nature of the subsequent use of pigment titanium dioxide in the final stages, the treatment is carried out with a gas with additives of a surfactant, which is used as compounds from a number of aliphatic amines, aliphatic fatty acids, alkyl hydrosilanes, alkyl chlorosilanes, with a surfactant mass flow rate of 0 , 1-2.0% of the mass flow of titanium dioxide. The finished product at the last stage of processing is discharged from the chamber 8 through the pipe 13.

В таблице приведены режимные параметры примеров реализации заявленного способа получения пигментного диоксида титана. The table below shows the operational parameters of examples of the implementation of the claimed method for producing pigment titanium dioxide.

Claims

1. A method of producing pigment titanium dioxide, comprising oxidizing titanium tetrachloride with oxygen or an oxygen-containing gas, followed by micro-grinding of the obtained product under the action of a gas jet, characterized in that micro-grinding is carried out in several stages, at each of which the product is processed by applying a supersonic gas jet at a temperature of 100 - 500 ^o C and the ratio of the mass flow rate of gas and titanium dioxide
G _g / G _d.t ≥ 0.2,
where G _g is the mass flow rate of gas;
G _D.t. is the mass flow rate of titanium dioxide.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the first stage the treatment is carried out with moist gas, which is used as air with a mass concentration of water vapor of at least 5.0% or water vapor.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at the intermediate stages the treatment is carried out with dry gas, which is used as air with a mass concentration of water vapor of not more than 0.05%.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at the intermediate stages the treatment is carried out with dry gas with the addition of chloride vapors, while aluminum trichloride or silicon tetrochloride is used as the chloride, the mass flow rate of chloride being 0.2 - 2 , 0% of the mass flow rate of titanium dioxide.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the final stages the treatment is carried out with gas with the addition of surfactants, which are compounds from a number of aliphatic amines, aliphatic fatty acids, alkyl hydrosilanes, alkyl chlorosilanes, and the mass flow rate surfactant is 0.1 to 2.0% of the mass flow of titanium dioxide.