6. Использование отбросной серной кислоты от производства TiO2

При гидролизе сернокислых солей титана освобождается серная кислота в количестве, равном приблизительно (F — 0,2) т Н₂SO₄ на 1 т TiO₂ (где F — фактор кислотности). Использование таких значительных количеств загрязненной кислоты на больших заводах вырастает в крупную проблему.

Наряду с гидролизной кислотой отбросом производства является кислота, применяемая для отбелки. Эта кислота (примерно 5—40% -ная Н₂SO₄) получается в количестве 0,3—0,4 т на 1 т TiO₂ и содержит небольшие количества примесей Ті, Fе и Zn.

Простейший метод получения концентрированной кислоты из разбавленной, образующейся в виде отхода производства, заключается в выпарке. Этот метод применим только для получения кислоты концентрации 56—60 %, так как, при этой концентрации начинается выпадение растворенных в кислоте солей. При дальнейшем концентрировании выше 60% выпадает чрезвычайно объемистый осадок, заполняющий большую часть всего объема кислоты. В последнее время предложено кислоту концентрировать ступенчатой вакуум-выпаркой с последующим после каждой выпарки отделением осадка фильтрованием.

По другому способу утилизации гидролизной кислоты из SO₂ получают чистую кислоту и одновременно регенерируют кислоту, связанную с Fе в железном купоросе, так как потребность в последнем меньше количеств, образующихся при производстве TiO₂.

Схема регенерации серной кислоты по этому способу сводится к следующему: гидролизная: кислота и Fе₂O₃ непрерывно поступают во вращающуюся трубчатую печь. Образующиеся сульфаты железа вместе с добавляемым железным купоросом прокаливают с добавкой пирита или угля.

При прокаливании сульфатов железа выделяется SO₂, поступающая в контактную установку для получения олеума. Выходящую из печи окись железа (Fе₂O) частично используют в качестве богатой железной руды, а часть ее возвращают в первую стадию производства для смешивания с гидролизной кислотой.

В зависимости от наличия вблизи титанового завода других потребителей серной кислоты, гидролизная кислота может быть использована, например, для травления железа и других металлов или для приготовления некоторых солей.

Если нет потребителей и установки для регенерации или упарки, то гидролизную кислоту до спуска в канализацию или реки необходимо нейтрализовать известь или известняком.

7. Получение диоксида титана из TiCl4

TiCl₄ представляет собою жидкость с т. кип. 135°, т. пл. —23°, уд. весом 1,73 (20°); TiCl₄ на воздухе дымит и растворяется в воде с выделением тепла.

При низких температурах из водных растворов выделяются соли состава TiCl₄  5Н₂О; TiCl₄  2Н₂О; TiCl₄  Н₂О. В разбавленных растворах происходит гидролиз по уравнениям (1) или (2)

TiCl₄ + 3Н₂О  Н₂TiO₃ + 4НCl (1)

TiCl₄ + 4Н₂О Ti(ОН)₄ + 4НС1 (2)

Технический TiCl₄ обычно содержит примеси SiCl₄, FeCl₃, VCl₃, СОСl₂, А1Сl₃ и др. Очистка TiCl₄ от примесей производится ректификацией. Сведений о промышленном производстве TiO₂ из TiCl₄ не имеется. Первой стадией такого производства является гидролиз. Хотя гидролиз TiCl₄ в воде происходит легко, но TiO₂, получаемая из продуктов гидролиза, обладает низкими пигментными свойствами. Установлено, что такой продукт при прокалке уже около 480° дает частично рутил. Значительно лучшего качества продукт получается, если гидролиз происходит в присутствии SO₄ (добавляют либо Na₂SO₄, либо Н₂SO₄ в количестве 20—30% от веса TiO₂). Дальнейшая обработка выпавшей метатитановой кислоты идет по схеме, описанной выше при получении TiO₂ через сернокислые соли.