Курсовая робота Исследование процесса гидролиза титановых растворов

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1. Литературный обзор

1.1. Диоксид титана и его применение

1.2. Методы гидролиза

1.2.1. Водно-термальный гидролиз

1.2.2. Щелочной гидролиз

1.3. Промышленный гидролиз титанилсульфата

1.3.1. Метод с применением зародышей

1.3.2. Беззародышный метод

1.4. Факторы, влияющие на гидролиз и химизм процесса

1.4.1. Стабильность

1.4.2. Кислотный фактор

1.4.3. Концентрация ТіО₂, Ті₂О₃ и Fе/ ТіО₂

1.4.4. Фактор по железу

1.4.5. Зародыши анатаза и рутила

1.5. Гидролиз вторичного раствора титанилсульфата

РАЗДЕЛ 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объект исследования

2.2. Методы проведения эксперимента

2.2.1. Методика проведения эксперимента

2.2.2. Описание лабораторной установки

2.2.3. Ход эксперимента

2.2.4. Водно-термальный гидролиз

2.2.5. Щелочной гидролиз

2.3. Методы анализа

2.3.1. Определение концентрации титана

2.3.2. Определение фактора по железу

2.3.3. Определение кислотного фактора

2.3.4. Оптико-микроскопический анализ

РАЗДЕЛ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

3.1. Исследование влияния температуры на процесс гидролиза

3.2. Исследование влияния разбавления на процесс гидролиза

3.3. Исследование влияния параметров процесса на размер частиц

Раздел 4. АНАЛИЗ И ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ

Раздел 5. Техника безопасности

5.1. Техника безопасности при работе с кислотами

5.2. Техника безопасности при работе со щелочами

5.3. Техника безопасности при работе с электронагревательными приборами

ВЫВОД

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Промышленное получение пигмента диоксида титана из ильменита преимущественно осуществляется сернокислотным способом. Значимым недостатком сернокислотного технологического цикла является многостадийность производственных процессов, связанных с образованием больших количеств отходов.

Проблема извлечения диоксида титана из шламов, образовавшихся в результате промышленной переработки ильменита на предприятиях производства титанового пигмента, в настоящее время достаточно актуальна. Во-первых, предприятиями уже накоплены значительные количества твердых промышленных отходов, занимающих обширные территории, во-вторых, в промышленных шламах высокие остаточные содержания неизвлеченного диоксида титана. Исходя из этого, была разработана методика извлечения в раствор дополнительного количества диоксида титана из кислых шламов производства пигментного диоксида титана ОАО «Сумыхимпром».

Однако по составу полученные растворы существенно отличаются от растворов основного производства. Вторичные растворы имеют пониженную в несколько раз концентрацию титан диоксида и значительно более высокое значение кислотного фактора. Для выделения титан диоксида из растворов, полученных в процессе переработки шламов, необходимо проведение дополнительных исследований с целью разработки оптимальных параметров гидролиза.

В процессе гидролиза, как правило, образуются частицы, обладающие очень высокой тенденцией к агломерации, слипающиеся в крупные плотные агрегаты, существенно ухудшающие качество порошков, а также затрудняющие их использование во всех направлениях. Регулирование размеров частиц представляет собой весьма сложную задачу, требующую решения.

В ходе работы была произведена разработка предварительных данных о возможности использования вторичного раствора переработки кислых шламов производства диоксида титана в качестве сырья для синтеза высокодисперсных частиц диоксида титана. Эксперименты проводили на лабораторной установке с перемешивающим устройством. Для осажения метатитановой кислоты использовались методы гидротермального и щелочного гидролиза. В ходе эксперимента варьировались следующие параметры: температура, скорость подачи воды, скорость подачи щелочи.

По результатам экспериментов установлены закономерности процесса гидролиза растворов, полученных из кислых шламов основного производства титана диоксида пигментного по сернокислотной технологии, определены размеры и состав кристаллов полученного продукта.

Из полученных результатов химических и инструментальных анализов можно сделать вывод о том, что отходы производства могут быть рассмотрены как вторичное полиметаллическое сырье.

Переработка данного раствора с целью извлечения диоксида титана является возможной, однако процесс требует дополнительных исследований с целью определения оптимальных параметров для получения частиц заданных свойств.

1. Алексеевский В. В., Физико-химические методы анализа. / В. В. Алексеевский, В. В. Бардин, Е. С. Бойчинова – М.: Химия, 1964. - 176 с.

2. Бакли Г. Рост кристаллов / Пер. с англ.; Под ред. Аншелеса О. М. и Франк-Каменецкого Д. А. – М.: Химия, 1965. – С.43.

3. Беленький Е. Ф., Химия и технология пигментов. // Е. Ф. Беленький, И. В. Рискин – Л.: Госиздат, 1960. - 756 с.

4. Бородина М. А. Лакокрасочные материалы и их применение, / М. А. Бородина В. Г. Гомозова, Ю. В. Михайлова, А. И. Золотухина 1961. - №4. - С. 41.

5. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В трех томах. / Том III. Неорганические и элементорганические соединения. Под ред. проф. Н. В. Лазарева и проф. И. Д. Гадаскиной. - Л., «Химия», 1977 г. - 608 стр.

6. Горощенко Я. Г. Химия титана / Я. Г. Горощенко, - К.: Наукова думка. 1970. - С. 20-21.

7. Корнилов И. И. Титан. Источники, составы, свойства, металлохимия и применение / И. И. Корнилов. М., «Наука», 1975, - 310 с.

8. Панов Б. С. Техногенные месторождения минерального и нетрадиционного сырья Украины и Донбасса // ІІ Международная научная конференция аспирантов и студентов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». – Донецк, 2003. - Т.1. – С.4-6. http://masters.donntu.edu.ua/2003/ggeo/dudik/library/index.htm.

9. Пат. 2321543 RU, С 01 G 23/07, C 09 C3/04/ Способ синтеза нанодиоксида титана / Горовой М. А. [и др.]. Опубл. 17.01.2006.

10. Сборник методик аналитического контроля производства пигментной двуокиси титана и концентрации серной кислоты. / ОАО «Сумыхимпром» // [Электронный ресурс] //: Режим доступа: http://lib.sumdu.edu.ua/library/docs/Disser/diss_kruhlova.pdf.

11. Скомороха В. М. Производство двуокиси титана пигментной сульфатным способом / В. М. Скомороха, В. Г. Зареченный, И. П. Воробьева, С. В. Вакал // Под ред. В. Н. Скоморохи, - Сумы: АТЭТ Арсёнал-Пресс - 2002. - С. 19-26.

12. Тихонов В. А., Влияние параметров процесса гидролиза титанил-сульфата на размер частиц метатитановой кислоты. // В. А. Тихонов, О. Е. Ермакова, С. В. Лановецкий, В. З. Пойлов УДК 661.882.22-14.093.8 2007. – 4 с.

13. Хазин Л. Г. Двуокись титана. – Л.: Химия, 1970. – 176 с.

14. Химия и технология редких и рассеянных элементов, Т.1; Под ред. Чл. – корр. АН СССР проф. Большакова К. А. – М.: Высшая школа, 1965. – 348 с.

15. Химия и технология редких и рассеянных элементов, Т.2; Под ред. Чл. – корр. АН СССР проф. Большакова К. А. – М.: Высшая школа, 1969. – 639 с.

16. Цвиккер У. Титан и его сплавы. М., «Металлургия», 1979, - 512 с.

17. Шампетье Г. Химия лаков, красок и пигментов. Т.2. / Г. Шампетье, Г. Рабатэ Пер. с франц.; Под ред. Беловицкого А. А. – М.: Госхимиздат, 1962. - 576 с.

18. Шабанова Н. А., Химия и технология нанодисперсных оксидов. // Н. А. Шабанова, В. В. Попов, П. Д. Саркисов. М.: Академкнига, 2006. – 309 с.