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Description

MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION "Production de pigments de titane"

La présente invention a pour objet un procédé pour préparer des pigments à base de bioxyde de titane au moyen de germes contenant du titane.

L'hydrolyse de solutions de sel de titane telles qu'elles s'obtiennent par dissociation de minerais ferro-titaniques, tels que l'ilménite, au moyen d'acides peut être favorablement influencée par l'addition de germes constitués par des composés de titane, du blanc-fixe, du sulfate de calcium etc. Il est possible, à l'aide de ces germes, d'influencer dans un sens favorable la rapidité de l'hydrolyse ainsi que le pouvoir colorant . du pigment obtenu.

On peut préparer des germes en partant de solutions de sel de titane contenant des impuretés colorées, telles que le fer, le vanadium, le chrome et d'autres composés. De telles solutions peuvent être obtenues par la dissociation de l'ilménite.

Cependant, les pigments à base de tels germes exhibent une coloration indésirée qui, suivant le caractère des impuretés, est jaunâtre, rougeâtre ou verdâtre. Beaucoup d'essais ont été faits en vue d'améliorer la couleur de ces produits, par exemple par l'utilisation de germes de titane purs, mais ces procédés n'ont. trouvé aucune application pratique du fait qu'ils sont trop dis:- pendieux. D'après les procédés connus et employés jusqu'alors, le titane est précipité à chaud, s'il y a lieu avec addition d'un

alcali. Il en résulte un produit très difficilement soluble. Pour arriver à le dissoudre il faut des quantités considérables d'acide, de sorte qu'il est impossible d'en obtenir des solutions de titane d'un caractère fortement basique sans l'addition d'alcali.

D'autres procédés encore exigent de'travailler à froid avec addition par exemple de Mg(OH)2 pour arriver à un produit de titane très muqueux qui ne se laisse filtrer qu'avec beaucoup de difficulté, mais qui retient toujours d'importantes quantités d'impure tés, par exemple du fer. D'autres procédés demandent l'emploi de solutions très diluées à différents degrés ou des opérations qui entraînent des dépenses excessives.

Or, conformément à la présente invention on obtient des germes de titane purs à partir de solutions contenant des composés de métaux lourds colorés, en ajoutant la solution de sulfate de titane obtenue par dissociation du minerai titani- que au moyen d'acide sulfurique à une suspension aqueuse d'un composé métallique alcalino-terreux de réaction alcaline. Comme composé métallique alcalino-terreux de réaction alcaline on peut utiliser par exemple CaC03, Sr(OH)2, Ca(OH)2, BaC03, CaO. La solution de sulfate de titane est ajoutée à la suspension de manière que, lorsqu'on utilise comme agent de neutralisation un carbonate métallique alcalino-terreux, il ne se produise qu'un léger' dégagement d'écume.

La quantité du composé métallique alcalino-

terreux est calculée de façon qu'à la fin de la réaction la so- lution préparée possède une réaction faiblement acide. D'une manière générale, la réaction est exécutée de façon que 96-98% du titane en soient précipités. Dans ce cas 90-92% d'acide sulfurique présent sont neutralisés. La solution obtenue est alors agitée pendant quelques heures (environ 6-8 heures). Pendant ce temps les impuretés précipitées, telles que le fer, le vanadium, des composés de chrome, se redissolvent dans la solution faiblement acide.

Les solutions traitées doivent être présentes à l'état réduit, c'est-à-dire non seulement le fer présent doit être à l'état réduit, mais aussi une petite partie du titane doit être présente sous une forme trivalente à la fin de l'opé- ration d'agitation, par exemple 0,5 à 1 gr. par litre. Dans ces conditions le titane précipité n'absorbe guère un composé de métal lourd, et on obtient par conséquent un composé de titane pratiquement pur. Le précipité du composé de titane contenant du sulfate métallique alcalino-terreux se laisse aisément filtrer. Le filtrat est ensuite lavé avec de l'eau jusqu'à l'élimination des impuretés. En soumettant le produit mélangé à une calcination à environ 920 C. pendant 3 heures environ, on obtient un produit très blanc d'un bon pouvoir couvrant.

Si, cependant, des germes doivent être préparés, le précipité lavé est dissous dans de l'acide sulfurique, de préférence avec addition d'un sulfate soluble, par exemple d'un sulfate métallique alcalin.

Le sulfate métallique alcaline-terreux peut être séparé par filtration. Cependant, comme il ne gêne nullement la précipitation, il peut aussi être présent durant la précipitation. En utilisant des composés de calcium, le sulfate de calcium formé est éliminé au cours du procédé de lavage subséquent. Etant donné que le composé de titane précipité se dissout aisément, on peut directement obtenir des solutions fortement basiques contenant par exemple 45 grs. par litre de TiO2 et 18-20 grs. par litre de H2SO4. Cette solution fortement basique est chauffée, par exempt à 80-85 C., et les germes prennent alors naissance. La solution contenant de tels germes est rendue stable en la faisant rapidement refroidir à la température ordinaire.

En hydrolysant une solution de sulfate de titane on ajoute environ 0,5-10% de germes calculés sur TiO2, la so- lution étant hydrolysée par échauffement de la manière connue.

Après précipitation, lavage et calcination, on obtient un pigment qui possède un haut pouvoir colorant, une teinte blanche pure et qui contient seulement du TiO 2 lorsque des composés de calcium ont été utilisés.

L'exemple suivant illustre la présente inven-' tion mais il ne limite celle-ci en aucune façon.

Exemple Une suspension de craie composée de 141 kgs. -

de CaCO3 dans 1300 litres d'eau est additionnée de 643 litres d'une solution de sulfate de titane, en agitant et à la température ordinaire, aussi rapidement que le permet la formation d'écume. La solution de sulfate de titane s'obtient par dissociation d'lménite au moyen de l'acide sulfurique, et elle contient 138 grs. par litre de TiO2, 90 grs. environ par litre de Fe, 230 grs. par litre de H2S04, de petites quantités de vanadium, de chrome et 0,5 à 1 gr. par litre de TiO2 sous forme de sels de titane trivalents. On obtient d'abord une pâte qui devient fluide en continuant à agiter à froid. 98% environ du titane présent peuvent être retrouvés dans le précipité.

Après avoir continué à agiter durant 6-8 heures, les impuretés sont pratiquement complètement dissoutes et peuvent être entièrement éliminées du résidu restant par filtration et lavage au moyen d'eau, par exemple sur un filtre-presse. Tout le titane et la plus grande partie du sulfate de calcium précipité sont présents dans le résidu.

Le résidu est ensuite filtré et le titane est de nouveau aisément mis en solution par l'addition d'acides, tels que par exemple l'acide sulfurique, l'acide oxalique, l'acide chlorhydrique etc . Afin d'obtenir des germes, le gâteau filtré est par exemple mis en pâte avec une quantité d'acide sulfurique dilué et de sulfate de sodium telle que 0,3- 0,5 mol. de H2S04 et 0,5-1 mol. de Na2S04 viennent sur chaque

mol. de TiO2 et que la teneur en TiO2 se monte à environ 40- 60 grs. par litre. Des germes peuvent être précipités de cette solution de titane fortement basique et pratiquement exempte de fer, de vanadium etc. en la chauffant pendant une heure à 80-.

90 C. Afin d'obtenir des particules de la grandeur désirée, il est recommandé de faire refroidir la suspension de germe à l'état de la plus haute viscosité le plus rapidement possible.

Les germes ainsi obtenus demeurent stables pendant plusieurs jours. Pour l'hydrolyse de la solution de sel de titane obtenue par exemple par dissociation de l'ilménite au moyen d'acide sulfurique et en éliminant par refroidissement la plus grande par, tie du fer, et contenant par exemple 100 grs. par litre de TiO2, 200 grs. par litre de H2S04 et 60 grs. par litre de Fe, on ajoute à une température de 60-700C. 0,5-10% de la suspension de germe calculés sur le contenu en TiO2 et on porte le tout à l'ébullition.

Au bout de 1 à 2 heures 96-97% du titane présent sont précipités et ensuite soigneusement lavés et calcinés Au cours du procédé de lavage tout le CaS04 entre en solution de sorte que, après avoir réduit en poudre le produit calciné, on obtient un pigment très blanc avec un bon pouvoir couvrantet une haute teneur en TiO2.

Claims

RESUME La présente invention a pour objet: 1) Un procédé de production de pigments à base de bioxyde de titane caractérisé en ce qu'on ajoute une solution impure de sulfate de titane à une suspension aqueuse de réaction alcaline d'un composé métallique alcalino-terreux en quantité telle qu'à côté des impuretés environ 96-98% du titane soient précipités, qu'on redissout les impuretés précipitées en agitant, qu'on sépare le précipité du composé de titane et du sulfate métallique alcalino-terreux de la solution, qu'on lave le précipité au moyen de l'eau, qu'on dissout le titane contenu dans le précipité en y ajoutant de l'acide sulfurique en quantité telle que l'on obtienne une solution de sulfate de titane fortement basique contenant du sulfate métallique alcalino-terreux à l'état de suspension,

qu'on chauffe la solution de sulfate de titane pendant 1 à 2 heures environ à une température de 80-90 C. environ et qu'on refroidit rapidement à la température ordinaire.

2) Variante du procédé suivant 1), caractériséeen ce que la solution de sulfate de titane à traiter par un composé métallique alcalino-terreux contient une quantité de titane à l'état triva-lent telle qu'après la redissolution des impuretés la solution <Desc/Clms Page number 9> contienne encore une petite quantité d'ions de titane trivalents.

3) Procédé suivant 1 et 2, caractérisé en ce que la solution y obtenue est ajoutée en petite quantité à une solution de sel de titane et que le titane est hydrolysé, séparé de la solution, lavé et calciné.

4) Les solutions de germe préparées suivant les procédés visés en 1 et 2 et leur application dans l'industrie.

5) Les pigments préparés suivant 3) et leur application dans l'industrie.