logo
Лекции по МРМ

2.4.8.1. Сернокислотный способ

Включает следующие операции:

1) разложение концентрата серной кислотой;

2) очистку растворов от железа;

3) гидролитическое выделение метатитановой кислоты из сернокислого раствора;

4) прокаливание осадка с получением диоксида титана

Разложение концентрата. Процесс ведут концентрированной серной кислотой (92 – 94 %) или олеумом в стальных реакторах. Вследствие экзотермичности процесса после нагревания кислоты с измельченным концентратом до 125 – 135 оС реакция проходит интенсивно с саморазогревом до 180 – 200 оС и заканчивается за 5 – 10 минут. Получающаяся полусухая масса («плав» содержит оксосульфат титана (IV) (TiOSO4∙H2O), FeSO4 и Fe2(SO4)3 и 200 – 240 г/л активной H2SO4. Плав выщелачивают водой.

Очистка растворов от железа. Растворы содержат 110 – 120 г/л TiO2 (в составе TiOSO4), сульфаты железа FeSO4 и Fe2(SO4)3 и 200 – 240 г/л активной H2SO4. Для лчистки от основной массы железа восстанавливают Fe3+ до Fe2+ железной стружкой, а затем проводят кристаллизацию железного купороса FeSO4∙7H2O, охлаждая растворы до (– 5 оС). В результате кристллизации содержание железа в растворе понижается до ≈ 20 г/л.

Осаждение метатитановой кислоты. Из растворов, содержащих оксосульфат титана, гидролитическим разложением выделяют метатитановую кислоту (гидратированный диоксид титана):

TiOSO4 + 2 H2O = TiO2 + H2SO4 (2.100)

Следует учитывать, что в действительности продукт гидролиза переменного состава, содержит, кроме TiO2 и H2O, значительные количества SO3. Используют два способа проведения гидролиза: способ введения зародышей и способ разбавления.

При способе введения зародышей в раствор добавляют отдельно приготовленные зародыши в форме коллоидного раствора гидроксида титана в количестве ≈ 1 % от содержания TiO2. После нагревания до кипения в осадок выпадает 95 – 96 % TiO2.

В случае применения способа разбавления исходные растворы концентрируют выпариванием до содержания 240 – 260 г/л TiO2 и затем нагретый раствор по определенному режиму разбавляют, вливая воду. При разбавлении раствора возникают зародыши – центры кристаллизации, а затем образуется осадок метатитановой кислоты.

Прокаливание метатитановой кислоты. Отфильтрованные и промытые осадки метатитановой кислоты прокаливают в барабанных печах, футерованных высокоглиноземистым кирпичом, при максимальной температуре 850 – 1000 оС (в зависимости от назначения TiO2). Помимо воды при прокаливании удаляется содержащийся в осадках SO3.