Двуокись титана

Производство двуокиси титана для лакокрасочной промышленности и других потребителей возникло в XIX в.— значительно раньше выплавки металла (вторая четверть нашего столетия). По этому гидрометаллургическому способу рутил или ильменит, по возможности маложелезистый, обрабатывают 93%-ной серной кислотой при температуре 125—200° С, по реакции, выделяющей тепло.

Вместе с титаном в раствор переходит железо (II) и железо (III), последнее восстанавливают металлической стружкой:

2Fe3+ + Fe = 3Fe2+ .

Константу равновесия реакции легко вычислить из двух окислительно-восстановительных систем:

2Fe3+ = 2Fe2+ ; E0 = 0,77В, Fe — 2e = Fe2+; E0 = —0,42 В,

K = a3Fe2+/a2Fe3+ = 21040.

Двуокись титана

Полнота восстановления достаточно велика, например при aFe2+ = 1 г-ион/л в растворе остается ~10-20 г-ион/л Fe3+, но на практике она ограничена доступом кислорода воздуха. Растворимость FeSO4 в воде при обычных условиях около 19% (по массе), a TiOSO4~54%, поэтому удается

отделить основные количества железа кристаллизацией FeSO47H2O. Последующий гидролиз сульфата титанила можно представить так:

ТiO2+ + 2O = ТiО(ОН)2 + +,

рК = 2pKH2O pПРTi(он)2 = — 1

Из константы гидролиза при рН —1 найдем

К = a2H+/aTiO2+ = 10

aTiO22+= 10-3 г-ион/л (0,08 г/л).

Рис. Краткая схема производства титана из железотитановых концентратов

Конечная кислотность предупреждает осаждение Fe(OH)2,. но для удержания в растворе больших количеств Fe3+ она недостаточна. Этим и обусловлена необходимость возможно более полного восстановления железа. К недостаткам этого способа надо отнести высокий расход серной кислоты, трудность сброса отходов и получение грубозернистой двуокиси.

Производство ТiO2 сжиганием тетрахлорида титана в кислороде при температуре 1000° С и подогреве описывается реакцией:

TiCl4 + O2 = ТiO2 + 2Сl2; ΔZ01273° = -83,38 кДж.

Экономическая оценка этого способа в сравнении с гидрометаллургией зависит от качества сырья и местных условий. В зарубежном мире так получают, от 1/4 До 1/3 ТiO2.

Статья на тему Двуокись титана