BE539077A - - Google Patents

Description

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   On connaît déjà des procédés pour la fabrication de bioxyde de titane, dans lesquels de la vapeur de tétrachlorure de titane est amenée en réaction avec de l'oxygène, ou un gaz contenant de l'oxygène à une tempéra- ture comprise dans la gamme d'environ 800 C à 1200 C. Si le bioxyde de tita- ne extrêmement finement divisé peut se déposer sur les parois du récipient de réaction immédiatement après sa formation, le produit ainsi déposé subit une cristallisation et ceci n'est pas désiré. A l'effet d'éviter ce phénomè- ne, il est connu de produire rapidement la réaction à une température élevée dans une petite zone, par exemple une flamme, qui est suffisamment éloignée des parois du récipient de réaction pour empêcher le dépôt immédiat du bio- xyde de titane formé.

   Alternativement, ou supplémentairement, un courant de gaz inerte peut être introduit dans le récipient de manière à emporter le bioxyde de titane à mesure qu'il se forme. 



   La présente invention procure un procédé perfectionné pour la fabrication de bioxyde de titane par l'oxydation d'un tétrahalogénure de ti- tane en phase vapeur, dans lequel la réaction entre la vapeur du   tétrahalo-   génure et l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène est effectuée dans un lit de particules solides maintenues dans un état fluidifié à une température comprise dans la gamme de 750 C à 1250 C, et la totalité ou la plus grande partie du bioxyde de titane formé est emportée avec les gaz quittant le lit fluidifié. 



   L'expression "halogénure de titane" est utilisée dans le présent mémoire pour désigner le tétrachlorure, tétrabromure et tétraiodure, et el- le exclut le tétrafluorure. 



   En raison du fait que la réaction est effectué dans le lit turbu- lent de particules fluidifiées, la nécessité de prévoir des mesures spécia- les pour prévenir le dépôt de bioxyde de titane immédiatement qu'i se forme ne se présente pas. 



   Il doit être entendu que la vitesse d'écoulement du mélange de vapeur et de gaz, et les dimensions des particules doivent être proportion- nées, de manière connue, compte tenu des dimensions et forme du récipient de réaction, de façon telle que les particules soient maintenues dans l'é- tat fluidifié par le courant fluide. Une dimension convenable de particule est de 0,0254 mm à 2,5 mm suivant la vitesse d'écoulement du fluide à tra- vers le lit. 



   Dans le présent procédé, il est préférable d'utiliser un tétraha- logénure de titane purifié contenant moins de 0,1%dechacun des corps : va-    nadium, fer et chrome, calculé en V2O5, Fe2O2 et Cr2O3 respectivement . De cette façon on obtient du bioxyde de titane de pureté élevée tel que celui   convenant spécialement comme pigment ou pour être utilisé dans des émaux vitreux,'verres d'optique, glaçures et céramiques. Pour produire un bioxyde de titane convenant pour la fabrication de titane métallique ou d'électro- céramiques, le tétrahalogénure de titane contiendra également moins de 0,2%    de chacun des corps : aluminium et silicium, calculé en A12O3 et SiO2 respectivement .    



   Les particules fluidifiées peuvent être composées de toute matiè- re solide appropriée résistant à la chaleur, qui peut être inerte ou bien peut catalyser la réaction. Comme exemples, on peut mentionner l'alumine et la silice. Il est toutefois avantageux d'utiliser des particules de bioxyde de titane, qui peuvent être employées seules ou emmélange avec des particules d'une autre matière. 



   Le bioxyde dé titane qui est emporté avec les gaz quittant le lit fluidifié, peut être séparé des gaz de toute manière appropriée, par exemple à laide d'un séparateur cyclone. 

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   Les conditions peuvent être réglées, d'une manière connue, de fa- çon telle que le bioxyde de titane emporté par les gaz soit d'une très fine dimension de particule,telle que désirée dans un pigment de bioxyde de tita- ne,ou bien soit d'une dimension de particule plus grossière ou grenue, tel- le qu'elle   convienne:   pour du bioxyde de titane devant être utilisé dans d'autres buts, comme des -émaux vitreux, glaçures et céramiques. 



   Lorsqu'une partie du bioxyde de 'titane formé reste dans le lit fluidifié, il est avantageux d'utiliser des particules de bioxyde de titane pour les particules fluidifiées, car il peut alors être inutile, ultérieure- ment, de séparer le bioxyde de titane formé des particules fluidifiées. Si toutefois ces dernières particules sont d'une dimension plus grande que les particules de bioxyde de titane formées, ces dernières peuvent être séparées, par exemple par   'tamisage.   Lorsque les particules fluidifiées sont composées d'une autre matière, que l'on ne désire pas maintenir en association avec le bioxyde de titane, elles devront posséder une quelconque propriété, com- me par exemple une dimension de particule, une densité ou une solubilité, leur permettant d'être séparées du bioxyde de titane. 



   La réaction peut être amorcée dans le lit fluidifié en lui four- nissant de la chaleur par chauffage externe ou interne. le chauffage peut être réalisé en brûlant un gaz combustible ou un combustible liquide, par exemple de l'oxyde carbone ou une huile à gaz dans le lit, ou bien en intro- duisant séparément la vapeur de tétrahalogénure et l'oxygène ou le gaz con- tenant de l'oxygène, préchauffés à une température suffisante pour amorcer la réaction dans le lit fluidifié.

   Comme la réaction est exothermique, il suffit, une fois que la réaction a débuté, de prélever ou de fournir de la chaleur à la vitesse nécessaire pour maintenir le lit à la température dési- rée. lorsqu'il est nécessaire de fournir de la chaleur, on peut le faire en introduisant un gaz combustible, avantageusement de l'oxyde de carbone, ou un combustible liquide, en   même   temps que l'oxygène ou du gaz contenant de l'o-   xygène .    



   La réaction peut être accélérée en l'exécutant en présence d'une petite proportion de vapeur d'eau, qui peut être introduite comme telle dans le lit fluidifié ou bien sous forme d'une substance capable d'engendrer de la vapeur d'eau à la température régangt dans le lit fluidifié. 



   Si on le désirait, on pourrait produire du bioxyde de titane conte- nant une petite proportion d'un composé d'un autre métal ou d'une substance non métallique,par exemple comme agent de conditionnement, en incorporant la vapeur d'un halogénure d'un tel métal ou substance non métallique la vapeur de tétrahalogénure de titane. Ainsi, par exemple, du chlorure d'aluminium ou du chlorure de silicium peut être ajouté pour produire du bioxyde de titane contenant de l'oxyde d'aluminium ou de la silice. L a vapeur d'une substance capable de provoquer la formation de rutile peut également être ajoutée à la vapeur de tétrahalogénure de titane, par exemple du trichlorure de titane Le   chlorure d'aluminium   dont il a été question précédemment agit également comme promoteur de rutile. 



   En raison du fait que le procédé de l'invention évite la nécessi- té d'introduire des gaz diluants, il est possible de travailler avec une concentration élevée en oxygène, de sorte qu'une teneur élevée de chlore ou autre halogène peut être atteinte dans les gaz résultant de la réaction, telle que les gaz peuvent être utilisés directement pour la production de tétrachlorure ou autre tétrahalogénure de titane, par exemple en faisant réagir un minerai contenant du titane avec du carbone et un halogène. 



   En contrôlant convenablement les conditions de l'oxydation, par exemple la température et le temps de rétention, ou bien en introduisant un promoteur de rutile, il est possible de produire, par le procédé de la 

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 présente invention, du bioxyde de titane qui est en substance entièrement dans la forme rutile. 



   L'exemple ci-après'illustre l'invention. 



   On a utilisé un tétrachlorure de titane   purifie qui   contenait moins   de 0,0005% de vanadium( calculé en V2O5), 0,0003 % de fer (calculé en Fe2O3), 0,000004% de chrome (calculé en Cr2O3)5, moins de 0,1 % de silicum (calculé' en Si02) et 0,07 % d'aluminium( caluclé on A120 ). La vapeur de tétrachlorure de titane et l'oxygène furent passés en direction ascendante à travers un   lit de particules de bioxyde de titane ayant une   dimension.-'de   particule cor- respondant au tamis de 40-60 mailles I.M.M., de manière à maintenir les par- ticules dans l'état fluidifié. Les particules étaient contenues dans un tube en silice ayant un diamètre interne de 5,1 cms et la hauteur du lit fluidifié était de 1(oms.

   Le lit fluidifié était maintenu à une température de   1000 C   par chauffage externe. Le mélange gaz-vapeur était passé à travers le lit fluidifié à la vitesse de 3,3, litres par minute d'oxygène et 13,5   cc   par minu- te de tétrachlorure de titane   (mesurés,   en liquide). Une réaction complète s'effectua dans le lit, et les gaz quittant le lit contenaient 94 % de chlo- re et 6 % d'oxygène, et étaient exempts de tétrachlorure de titane. La plus grande partiedu bioxyde de titane formé fut emportée avec les gaz quittant le lit fuidifié, et le bioxyde de titane fut ultérieurement séparé des gaz a l'aide d'un séparateur cyclone. 25 % seulement du bioxyde de titane formé restèrent dans le lit fluidifié.

   Le bioxyde de titane séparé des gaz avait une dimension moyenne de particule de 0,21 micron, 41   %   du bioxyde de titane étaient dans la forme rutile, et il avait un pouvoir tinctoriel et 1300   @   mesuré à l'échelle Reynold. 



   En   incorporant -,'   la vapeur le tétrachlorure de titane de la vapeur de chlorure d'aluminium ou de trichlorure de titane, tant la teneur en ruti- le que le pouvoir tinctoriel du bioxyde de titane sont augmentés. 



   REVENDICATIONS. 



   1.- Un procédé pour la fabrication de bioxyde de. titane par   l'o-   xydation d'un tétrahalogénure de titane (comme précédemment défini) en pha- se vapeur, dans lequel la réaction entre la vapeur d'halogénure et de l'oxy- gène ou un gaz contenant de l'oxygène est exécutée dans un lit de particules solides maintenu dans un état fluidifié, à une température comprise dans la gamme de 750 C à   1250 C,   et la totalité ou la plus grande partie du bioxyde de titane formé est emportée avec les gaz quittant le lit fluidifié.

Claims (1)

1. 2.- Un procédé tel que revendiqué dans la revendication 1 , dans lequel on utilise un trétahalogénure de titane purifié qui contient moins de 0,1 % deohaoun des corps vanadium, fer et chrome, calculé en V2O5, Fe205 et Cr203, respectivement.

   3.- Un procédé tel que revendiqué dans la revendication 1 ou 2, dans lequel de la vapeur de tétrachlorure de titane est utilisée.

   4.- Un procédé tel que revendiqué dans la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel les particules solides fluidifiées sont des particules de bioxy- de de titane.

   5.- Un procédé tel que revendiqué ' dans l'une quelconque des re- vendicationsl à 4, dans lequel la réaction est amorcée dans le lit fluidifié en lui fournissant de la chaleur par chauffage externe.

   6. Un procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, dans lequel la réaction est amorcée dans le lit fluidi- fié en y brûlant un gaz combustible ou incombustible liquide, ou bien en introduisant séparément la vapeur de tétrahalogénure et l'oxygène ou du gaz contenant de l'oxygène, préchauffés à une température suffisante pour amor- <Desc/Clms Page number 4> cer la réaction dans le lit fluidifié.

   7.- Un procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, dans lequel, après que la réaction a été amorcée dans le lit fluidifié, la chaleur requise pour maintenir le lit à la température de réaction est fournie en y brûlant un gaz combustible ou du combustible liqui- de .

   8.- Un procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, dans'lequel la réaction est accélérée par la présence d'une petite proportion de vapeur d'eau.

   9.- Un procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, dans lequel on produit du bioxyde de titane contenant un composé d'un autre métal ou d'une substance non-métallique comme unagent de conditionnement, en incorporant la vapeur d'un halogène d'un tel métal ou substance non métallique à la vapeur de tétrahalogénure de titane.

   10.- Un procédé tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la vapeur d'une substance capable de provo- querla formation de rutile est incorporée à la vapeur de tétrahalogénure de titane.

   11.- Un procédé pour la fabrication de bioxyde de titane, en substancetel que décrit dans l'exemple donné.

   12.- Du bioxyde de titane, chaque fois qu'il est obtenu par le procédé revendiqué dans l'une quelconque des revendications 1 à 11.