Sulfatverfahren

Das 1915 von den Norwegern F. Farup und Dr. G. Jebsen entwickelte Verfahren zur Titandioxidherstellung wird seit 1919 industriell angewandt und ist bis heute von Bedeutung. Das feingemahlene und angereicherte Titaneisenerz Ilmenit wird mit konzentrierter Schwefelsäure aufgeschlossen. Dabei reagiert das im Erz enthaltene Eisenoxid zu Eisensulfat, das Titanerz zu (früher)Titanylsulfat/ (heute) Titanoxidsulfat TiOSO₄.

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Der Grundstoff Ilmenit, formal FeTiO3, wird mit konzentrierter Schwefelsäure zu Eisensulfat und Titanoxidsulfat umgesetzt. Da das Eisen zum Teil dreiwertig als Fe³⁺ vorliegt, muss die Aufschlusslösung mit reinem Eisenschrott als Reduktionsmittel versetzt werden, um ausschließlich zweiwertiges Eisen Fe2+ zu erhalten. Dieses kann anschließend als sogenanntes Grünsalz aus der Lösung auskristallisiert werden.

Das in Lösung verbleibende Titanoxidsulfat kann durch Hydrolyse als schwerlösliches Titanoxidhydrat ausgefällt und abgetrennt werden. Nach mehreren Filtrations- und Waschvorgängen muss das Titanoxidhydrat bei 800-950°C geglüht werden, um reines Titandioxid zu erhalten.

Durch Zugabe von Impfkristallen und durch die Temperatur lässt sich in diesem Schritt steuern, in welcher Modifikation das TiO₂ produziert werden soll. Der Sulfatprozess eignet sich für die Herstellung sowohl der Anatas- als auch der Rutil-Modifikation, während das Chloridverfahren in der Regel nur zur Produktion von reinem Rutil eingesetzt wird.