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PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE RUTIM.
Les procédés modernes pour la production de dioxyde de titane ' consistent essentiellement à dissocier de lilménite avec de 1.'acide sulfu- rique employé presque toujours en quantité déficiente pour obtenir une solu- tion de sulfate de titane basique par élimination de vitriol, de fer de la solution de sulfate de titane - sulfate de fer, obtenue par dissolution dans
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de Peau. de î3ïlnéniÉe dissociée et par hydrolyse au moyen d;l1J.D. traitement thermique de la solution de sulfate de titane contenant encore une partie du sulfate de fer. Dans ces proce on obtient après une ébùli ition pro- longée, par exemple après 7 heures, du dioxyde de titane avec un rendement
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de 95-98% produit se présentant après lavage et calcination sous la forme deanatase.
D8awb,r.es procédés préconisent l.9adjoncrl:;ion d'une certaine quanti- té d:leau par exemple 20% de la quantité totale du liquide, soit au début de 1?hydrolyse, soit vers la fin de 19hydrolyse dans le but de compléter cel- le-ci,, Pour obtenir du -rutile, on a ajouté des germes générateurs de rutile;
,, soit à la solution de sulfate de titanes soit au produit hydrolysé, avant
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la Galeînation2 germes qui ont dû être préparés par des méthodes fort com- pliquéesp le plus souvent en partant du tétrachlorure de titane ou des tita- nates de métaux alcalins
Or, la présente invention est relative à un procédé pour la fa- brication de rutile par hydrolyse dune solution de sulfate de titane et cal-
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cination subséquente du produit hydrolyse procédé consistant à chauffer;, de préférence au point une solution concentrée de sulfate de tita- ne contenant de préférence environ 180 à environ 260 gr de Ti.02 par litre, 1'
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hydrolyse, étar:
X déclenchée par mélange avec une solution aqueuse par exemple de 1?eaup après qu>un fort trouble colloïdal a pu être observée mais avant la précipitation hydrolytiqH.e de quantités substantielles d.9hydrate de titane filtrable, et par calcination à environ 700 - 9500 du produit hydrolysé ob- tenu,, La quantité de liquide requise pour la précipitation peut varier dans
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de larges limites$ a savoir de là à 100% environ1 on utilisera de préférence
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de 40 à 80% de liquide. Le liquide de précipitation peut être ajouté soit à chaude soit à 1-1 e 'tat froid.
Contrairement aux procédés connus$ le procé- dé conforme à l'invention ne nécessite par 'une interruption du chauffage
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avant le mélange avec de If eau ou une solution aqueuse;, Le chauffage de la solution de sulfate de titane est effectué soit indirectement, par exemple en faisant passer des gaz chauds à travers les tubes aménagés à Pintérieur des chaudières, soit directement au moyen de la vapeur d9 eauo
Lorsque, conformément à l'invention, la solution de sulfate de titane est chauffée et l'hydrolyse est amorcée, après avoir atteint un fort trouble colloïdale par mélange avec de 19 eau ou une solution aqueuse, on obtient un produit hydrolysé fournissant du rutile par calcination à des tem- pératures comprises entre 700 et 9500 G.
Grâce au procédé de la présente in- vention on parvient pour la première fois à précipiter dans une solution de sulfate de titane un produit hydrolysé qui, calciné à une température com-
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prise entre 700 et g;0 G fournit du rutile sans quil fut nécessaire., comme cela était de rigueur jusqu-'ici, d=ajouter à la solution de sulfate de titane à hydrolyser ou au produit hydrolyse à calciner un germe spécial suscepti- ble de promouvoir la 'ox a3=n de rutile et préparé par des méthodes assez compliquées en dehors de la solution à hydrolyser.
A part le fait damorcer 15hydrolyse au moyen d'eau ou d?une solution aqueuse comme il vient d'être décrit., il importe surtour d9 exécu- ter 1-'hydrolyse en très peu de temps, de préférence en moins d'une heure.
De plus., une fois 19hydrolysé achevée, il y a avantage à faire refroidir le produit hydrolysé au sein de la lessive-mère au-dessous de 95G envi- ron9 de préférence par addition d.9êau plus froide ou d'une solution aqueuse plus froide, et/ou à séparer rapidement le produit hydrolysé de la lessive- merec Cette manière de procéder a pour but de ne pas soumettrae au-delà de la durée absolument nécessaire, l'bydraie de titane fraîchement précipité à Inaction de la lessive-mère chaude., attendu que celle-ci exerce une influ- ence nuisible sur la conversion en rutile à des températures comprises entre -
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700 et 950G.
Le procédé de la présente invention permet d'obtenir pour la pre- mière fois$ comme il est dit plus haut-., un produit hydrolysé qui est trans-
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formé en rutile à des températures comprises entre 700 et 950QG9 sans qu'il soit nécessaire d'ajouter des germes formateurs de rutile. Dautre part, 1?addition de germes, notamment de germes sucepti'oles d9accélérer 1-lhy&-oly- se, ne produit aucune action nuisible. Pour réduire davantage la durée de chauffage de la solution de sulfate de titane jusqu'à ce que 1-9byd--olyse soit déclenchée par mélange avec de Peau ou une solution aql1euse9 il peut être avantageux d?ajouter de 1-'eau ou une solution aqueuse pendant ou bien avant le chauffage de la solution de sulfate de titane.
On peut ajouter de
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l'eau froide ou chaude ou bien une solution froide ou chaude l1eutrej) alcaline ou acide, telle qu'une solution saline diluée., par exemple une solution de
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sulfate ferreux une solution diluée de soude caustique, par exeniple une so- lution 5/n de soude caustique, une solution diluée diacide sulfurique? par exemple une solution 5/n diacide sulfurique. Le dosage peut varier dans
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de larges limites, d5une façon générale on utilisera avantageusement 5-'L.5%., proportion rapportée à la solution de sulfate de titane. A la place ou â, oc- té de 1-'eau ou dune solution aqueuse, on peut aussi ajouter.? au besoin., une substance solide de nature basique, comme par exemple 1?hydvaoey4e de sodium ou l'oxyde de calcium.
Au lieu d.9ajouter de Peau ou une solution a.queuse, ou bien une substance solide de nature basique., à la solution de sulfate de titaneon peut aussi procéder en sens inverse par exemple de manière à faire couler la solution de titane dans de l'eau bouillante;,
Dans le procédé conforme à l'invention on obtient dans tous les cas un produit hydrolysé susceptible d'être transformé en rutile à une température comprise entre 700 et 950 C et dont la dimension des particules ainsi que les autres propriétés varient suivant la nature et la concentration de la
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solution de sulfate de titane.,
ainsi que suivant la durée de 1?ébuliit.i*n et
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la nature et la quantité du liquide employé pour amorcer Phydrolyseo Pour obtenir des pigments de rutile de haute qualité., doués d'un haut pouvoir cola-
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rant, on utilisera de préférence comme produit de départ des solutions de sulfate de titane contenant environ 180 à 260 gr de â.0 par litre.
Vu la composition extrêmement variée d'une solution de sulfate de titane, tant
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par la teneur au litre, en Tio2, en acide sulfuriques en sulfate de fer en titane trivalent etc.., il va sans dire qui'il est impossible de donner pour toutes les combinaisons possibles des chiffres absolus quant à la quantité, la
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nature et le moment auquel doit s9opérer addition des substances pour dé- clencher 1?hydrolyse, deautant plus que, malgré le même mode opératoire, les solutions résultant de la dissociation diffèrent toujours quelque peu dans leur composition.. Par conséquente il convient d'établir individuellement par des essais comparatifs les conditions optima désirées.
En utilisant une solution concentrée de sulfate de titane basique,, l'hydrolyse peut générale- ment être amorcée par addition 'd'eau ou dune solution aqueuse après une du- rée de chauffage de 160 à 180 minutes. Une telle solution de sulfate de titane basique contient par exemple une quantité de 230 260 gr de TiO2 par litre et accuse une basicité denviron 20-35' Ce sont là les concentrations ordinairement employées dans la technique.
La solution chaude, de préférence bouillante, est mélangée avec environ 10 à 1005,de préférence 40 à 80% d'eau
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ou d-me solution aqueuse., proportion rapportée è, la quantité de la solution de sulfate de titane mise en oeuvre, Le mélange est chauffé ou porté à l'é-
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bullition encore pendant un quart d?heure à une demi-heure, et l'hydrate de titane obtenu par-hydrolyse est séparé'de la lessive-mère o
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Souvent.il n9est pas nécessaire de porter le mélange à la tempé- rature dJ'ébullition après avoir ajouté le liquide déclenchant 1?hydrolyseo L'analyse aux reyons-X montre que le produit obtenu est un anatase de très fai-- ble dimension. pa:
i cu.airea Cependant, lorsque ce produit est calciné par exemple à une température comprise entre 750 et 850 G il est transformé en rutile doué d9un pouvoir colorant optim-um, à condition naturellement que le produit hydrolyse ne renferme pas des quantités substantielles de substances mettant obstacle à la conversion de 13 anatase en rutile, comme par exemple 1-'acide phosphoriqueo Exemp.1 l¯:, 1000 parties en volume, d)June solution optiquement claire de sul- fate de titane contenant, au litre;, 2d. gr de Ti02 433.6 gr diacide sulfu- rique combiné au titane$ 3904 gr de fer présent sous la forme de sulfate.9 203 gr de titane tétravalent calculé comme 'i0z et ayant une densité de 1.660e sont chauffées à ébu3...tio. par chauffage indirect et maintenues au point d'ébullition pendant deux heures et demie.
Après avoir ajouté 800 parties en volume deau dont la température correspond à celle du laboratoire,\) le
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mélange est de nouveau porté à 19ébulli-tion. Il est maintenu à 19ébullition encore durant 30 minutes.l1 refroidi à 90 cs filtré et lavé= Le produit hy- drolyse ainsi obtenu est calciné deux heures à 83000.
Après broyage., on ob- tient un. pigment doué d. u. pouvoir colorant qui surpasse celui des pigments d9ana-ase commerciaux et qui possède une structure de rutîleà Le rendement est de 93% environ du Ti02 ayant été présent dans la solution., xero.ple 2 1000 parties en volume demie solution optiquement claire de sulfate de titane contenante au litre 244 gr de Tio2, 43306 gr diacide Sul- furique combiné au titques, 3904 gr de fer présent sous la forme, de sulfates bzz3 gr de titane trivalent calculé comme 'iE? et ayant une densité de lot sont portées à 1?ébv-llîtion par chauffage indirect et 'une fois le point dl e - bullition atteinte mélangées avec 80 parties en volume dzea-o- dont la tempé- rature est celle du laoora:
boiree le tout étant maintenu deux heures et dix mi- nutes à la température d?ébiùlît,iono Ensuite on ajoute 800 parties en volume d'eau ayant une température correspondant à celle du laboratoire et 1.'on por- te le mélange de nouveau à 1-'é'oullîtion,, Le mélange est maintenu encore 30
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minutes au point de ébullition. Ensuite il est refroidi à 90 C, filtré et lave. Le produit hydrolysé ainsi obtenu est calciné deux heures à 830 C.
A- près broyage;, on obtient un pigment dont le pouvoir colorant surpasse celui des pigments d'anatase commerciaux connus et qui possède une structure de rutile. Le rendement est de 93% environ du Ti02 mis en oeuvre Exemple3: '
1000 parties en volume d'une solution optiquement claire de sul- fate de titane contenant., au litre, 250 gr de TiO2, ci¯3506 gr diacide sulfu- rique combiné au titane et 3705 gr de fer présent sous la forme de sulfate, ainsi que 2.8 gr de titane trivalent calculé comme TiO2 et ayant une densi- té de 1.665, sont traitées au moyen de 60 parties en volume d'une solution 5/n de soude caustique à 80 C,
chauffées à 1-'ébullition par chauffage indi- rect et maintenues deux heures et dix minutes au point d'ébullition. Le mé- lange est ensuite traité par 400 parties en volume d'eau de température ordi- naire et chaufféde nouveau à l'ébullition. Lorsque le point d'ébullition est atteint on continue à bouillir encore pendant 15 minutes:, Ensuite le mélange est refroidi à 95 C, filtré et lavé. Le produit hydrolysé ainsi ob- tenu est calciné deux heures à 830 C. Après broyage, on obtient un pigment dont le pouvoir colorant est de beaucoup supérieur à celui des pigments d'ana- tase préparés jusqu'alors et qui possède une structure de rutile.
Le rendement est de 96% environ du TiO2 ayant été présent dans la solution.
Exemple 4
1000 parties en volume d'une solution 'optiquement claire de sul- fate de titane contenant, au litre, 250 gr de TiO 435.6 gr d'acide sulfuri- que combiné au titane et 37.5 gr de fer présent sous la forme de sulfate., et 2.8 gr de titane trivalent calculé comme TiO2 et ayant une densité de 10665, sont traitées par 60 parties en volume d'une solution 5/n diacide sulfurique à 80 C,portées à l'ébullition par chauffage indirect et maintenues deux heures et dix minutes au point d'ébullition. Ensuite le mélange est traité par 400 parties en volume d'eau ayant la température ambiante., et porté de nouveau à l'ébullition.
Lorsque le point d'ébullition est atteinte on continue à faire bouillir encore pendant 30 minutes. Puis le mélange est re- froidi à 95 C, filtré et lavé. Le produit hydrolysé ainsi obtenu est calciné deux heures à 830 C. Après broyage, on obtient un pigment dont le pouvoir colorant est de beaucoup supérieur au pouvoir colorant des pigments d-anatase commerciaux préparés jusqu'ici, et qui possède une structure de rutile. Le rendement est de 90% environ du Ti02 ayant été présent dans la solution.
Le procédé illustré dans les exemples précédents peut également être exécuté en chauffant la solution de sulfate de titane au moyen de la va- peur directe. Les résultats obtenus sont pratiquement les mêmes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.