氧化钛的用途和生产方法

2024/5/24 13:25:38 作者:霍夫曼

氧化钛(化学式:TiO₂,式量:79.87)白色粉末,熔点1840℃,沸点2900℃,密度4.26g/mL(25℃),折射率2.61。常温常压下稳定。不溶于水,不溶于盐酸、硝酸和稀硫酸。溶于热浓硫酸、氢氟酸。是弱的两性氧化物,与硫酸氢钾熔融生成硫酸钛;与氢氧化钠熔融生成钛酸钠。

氧化钛(IV)

主要用途:

氧化钛可用作重要的白色颜料和瓷器釉药,还用于制金属钛、钛铁合金、硬质合金。

氧化钛可用作橡胶、造纸用作填料。

电机工业用于制绝缘体、电瓷等。

生产方法

将含有56%(重量)钛(按TiO2计算)、23%(重量)三价铁(按Fe2O3计算)和21%(重量)二价铁(按FeO计算)的天然钛铁矿通过在回转炉空气中在800℃加热1小时进行氧化。产物含有97.2%(重量)三价铁。然后将氧化的矿石在流化床中在800℃、含有3.2%(体积)CO、12.9%(体积)CO2、8.3%(体积)H2和24.0%H2O(体积)的氛围下加热1小时,剩余的气体基本上全为氮气。将还原的矿石冷却至环境温度。还原后,97.5%矿石中存在的铁为二价,成分为57.2%(重量)TiO2、1.2%(重量)Fe2O3和41.6%(重量)FeO。

将20吨该还原的钛铁矿矿石与浓度为89%(重量)的硫酸混合,酸与矿石的重量比为1.4∶1(H2SO4∶矿石)。当发生放热反应时,混合物加热至120,然后让温度升至190℃。将反应物料在190℃保持1小时后,将产物饼冷却,并溶于32吨水和20m3稀硫酸(每升含有265gH2SO4)中。将混合物在65℃保持5小时以完成溶解,此后,矿石中96%的钛重量值在蒸煮液中。在蒸煮期间难以避免某些二价铁的氧化,蒸煮液的成分计算如下:

TiOSO4             22.0吨

Fe2(SO4)3        2.0吨

FeSO4              16.5吨

H2SO4              7.7吨

H2O                54.8吨

将0.28吨金属铁加入该蒸煮液中,基本上将所有的硫酸铁都还原为硫酸亚铁,同时也将2%存在的钛还原为三价氧化态。

用蒸汽将蒸煮液加热至90℃,加入2m3每升含有45g TiO2晶核的悬浮液,在105℃将产物混合物煮沸3小时,以沉淀水合氧化钛。用常规条件过滤分离水合氧化钛,洗涤,然后进行煅烧。

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