Исследование процесса получения диоксида титана пирогидролизом гексафторотитаната аммония
Введение
Диоксид титана – это белый порошок, который широко используется в промышленности, включая производство красок, пластмасс, пищевых добавок и солнцезащитных средств. В природе диоксид титана встречается в виде минералов рутила, анатаза и брукита (по строению рутил и анатаз имеют тетрагональную сингонию, а брукит – ромбическую). Нынешнее производство диоксида титана является устарелым, экономически не целесообразным и экологически небезопасным, поэтому пирогидролиз гексафторотитаната аммония является альтернативным методом, который может обеспечить экономически выгодное и экологичное производство.Пирогидролиз – это высокотемпературное разложение неорганических веществ в оксиды и гидроксиды, под действием водяного пара. В случае гексафторотитаната это означает превращение его в оксид титана и другие продукты при нагревании.
Оглавление
Введение
Литературно-аналитический обзор
1 Физико-химические свойства диоксида титана, гидроксидов титана, гидратированного диоксида титана, методы получения
2 Физико-химические свойства фторида титана, гексафтортитаната аммония (NH4)2TiF6, (NH4)3TiF7 и оксофтортитанатов аммония
3. Пирогидролиз гексафторотитаната аммония. Фтороаммонийный способ переработки ильменита
??. Теоретическая часть
1. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций.
2. Расчеты термодинамических функций
3. Материальный баланс процесса в масштабах производства.
4. Кинетика химических реакций
5. Методы исследований свойств исходных и конечных продуктов
II. Лабораторная часть
1. Исходные реагенты
2. Приборы и оборудование
2.1. Используемая посуда
2.2. Оборудование
3. Проведение эксперимента и результаты
3.1. Первый этап
3.2. Второй этап
3.3 Вывод кинетического уравнения
4. Анализ получившегося продукта
V. Технологическая часть
1 Механизм химических реакций.
2. Материальный баланс
3. Технико-экономические расчеты
Общие выводы
Экономическая часть
Организация и планирование работ по теме
Расчёт стоимости проведения работ.
Выводы:
Список использованной литературы
Список использованной литературы
Шахно, И. В., Шевцова, З. Н., Федоров, П. И., Коровин, С. С. Химия и технология редких и рассеянных элементов / под ред. К. А. Большакова. Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и до. М., «Высшая школа». 1976. – Т. 2. – 360 с.
Лучинский, Г.П. Химия титана / М.: Издательство «Химия», 1971. – 471 с.
Неорганическая химия / под ред. Ю.Д. Третьякова. — М.: Академия, 2007. — Т. 3. — 352 с.
Ахметов Т. Г., Порфирьева Р. Т., Гайсин Л. Г. и др. Химическая технология неорганических веществ: в 2 кн. Кн. 1. — Под ред. Т. Г. Ахметова. — М.: Высшая школа, 2002.
Rosenberg, H. Titanium Production and Refining / Encyclopedia of Materials: Science and Technology (Second Edition), 2001.
Fray, D. J. Advances in Titanium Production / Reference Module in Materials Science and Materials Engineering, 2016.
Hot, J., Frayret, J., Sonois-Mazars, V., Ringot, E. From hexafluorotitanate waste to TiO2 powder: Characterization and evaluation of the influence of synthesis parameters by the experimental design method / Advanced Powder Technology, 33, 2022.
Suttiponparnit, K., Jiang, J., Sahu, M., Suvachittanont, S., Charinpanitkul, T., Biswas, P., Role of surface area, primary particle size, and crystal phase on titanium dioxide nanoparticle dispersion properties / Nanoscale Research Letter. 6 (2010) 27
Byranvand, M.M. , Kharat, A.N., Fatholahi, L., Beiranvand, Z.M. A Review on Synthesis of Nano-TiO2 via Different Methods / Journal of Nanostructures. 3 (2013) 1–9
Zhang, Q., Gao, L. Preparation of oxide nanocrystals with tunable morphologies by the moderate hydrothermal method: Insights from rutile TiO2 / Langmuir, 19 (2003) 967–971
Zhou, Y.i., Huang, Y., Li, D., He, W. Three-dimensional sea-urchin-like hierarchical TiO2 microspheres synthesized by a one-pot hydrothermal method and their enhanced photocatalytic activity / Materials Research Bulletin. 48 (7) (2013) 2420–2425
Различие кристаллических структур двух устойчивых модификаций диоксида титана - анатаза и рутила – приводит к изменению фотоустойчивости пигментов, полученных на их основе, вследствие чего возникают марочные разновидности пигментов. Иными словами, лакокрасочная промышленность использует диоксид титана преимущественно рутильной марки, обладающей большей светостойкостью и, соответственно, меньшей фотохимической активностью. Лакокрасочная промышленность занимает лидирующую позицию на рынке потребления диоксида титана – более 50 % от общего объема производства [4].На первой стадии получения диоксида титана образуется анатазная модификация соединения. Дальнейший переход в рутильную модификацию сопровождается высокими энергозатратами, поскольку осуществляется посредством нагрева анатаза до температуры 800-1000 °С.Наиболее распространенными методами получения диоксида титана являются сернокислотный и хлоридный. Сернокислотный метод предполагает использование ильменита в качестве исходного материала. В футерованных диабазовой плиткой стальных реакторах в экзотермической реакции при самоподдерживающейся температуре 180 – 200°С проходит разложение ильменитового концентрата серной кислотой для перевода титанатов вместе с присутствующим в руде железом в растворимые оксосульфаты. После этого этапа технической серной кислотой выщелачиваются соединения титана и железа; последнее подвергается восстановлению с Fe3+ до Fe2+ железной стружкой во избежание загрязнения титана.