Procédé de déferrage de matières titanifères La présente invention est relative au déferrage de matières titanifères, notamment de l'ilménite.
L'un des procédés de déferrage actuels consiste à soumetre le minerai à une fusion réductrice, le ré ducteur étant en général une matière carbonée, de préférence avec addition d'un fondant tel que par exemple de la chaux, de la soude ou de la magnésie.
On obtient ainsi d'une part une fonte, d'autre part un laitier contenant de l'oxyde de titane. On a proposé diverses voies pour séparer ensuite la fonte du laitier, en particulier de conduire l'opération de fusion réductrice de façon telle que l'on obtienne un laitier fluide qui puisse être séparé de la fonte par différence de densité.
Cependant ces procédés sont d'un emploi difficile et nécessitent en particulier un contrôle très étroit de la température d'opération et de la quantité de car bone employé. Si la température est trop basse et/ou si la quantité de carbone est trop faible, la réduction de l'oxyde de fer est incomplète et le laitier contient une quantité trop importante de fer. Si la quantité de carbone est trop forte et/ou si la température est trop élevée, une partie de l'oxyde de titane est éga lement réduite ; on obtient alors des oxydes infé rieurs du titane et même du carbure de titane.
De plus le fondant employé, chaux, soude ou magnésie en particulier, reste dans le laitier, ce qui représente un gros inconvénient pour son traitement chimique ultérieur en vue de l'extraction du titane.
D'autres procédés consistent à soumettre le mi nerai à une réduction sans fusion puis à séparer en suite le fer de la matière titanifère par des opérations mécaniques, ou à faire suivre une telle réduction par une oxydation formant des oxydes de fer plus ou moins hydratés, que l'on peut ensuite séparer méca niquement de la matière titanifère.
Mais ces derniers procédés comportent des sépa rations mécaniques coûteuses ; de plus le fer y est sé paré sous une forme présentant une faible valeur économique.
La présente invention permet de remédier à ces inconvénients. Elle concerne un procédé de déferrage de matières titanifères, notamment d'ilménite, qui consiste à effectuer successivement une réduction par tielle du minerai à l'état solide, puis une fusion, de préférence sans refroidissement intermédiaire en in troduisant directement dans un four le minerai ré duit ; la réduction est toutefois conduite de façon telle que la quasi-totalité du fer soit amenée à l'état de fer métallique sans qu'une portion sensible de l'oxyde de titane le soit également ;
la masse est en suite fondue et se sépare en deux couches liquides, la couche inférieure faite d'un métal ferreux, la cou che supérieure d'un laitier fluide très riche en TiO2.
Pour réaliser ce procédé on peut se servir d"un réducteur solide, tel que le coke. Dans ce cas, on broie finement, d'une part le composé à traiter, d'autre part le réducteur. On choisit de préférence un coke ayant une teneur en cendres inférieure à 10%.
On peut également se servir d'un réducteur ga zeux tel que du gaz à l'eau, du gaz de gazogène, ou du gaz de haut fourneau, de l'hydrogène. Dans ce cas on dirige le gaz réducteur à travers une couche de minerai.
La réduction se fait à une température inférieure à celle qui permettrait une réduction de l'oxyde de titane avec formation d'oxydes inférieurs ou de car- bure. La température employée est d'ordinaire com prise entre 900o et<B>1200,,C.</B> Elle dépend cependant de la nature du réducteur employé, un réducteur gazeux exigeant une température moins élevée qu'un réducteur solide.
La fusion, pour laquelle on n'ajoute habituelle ment pas de fondant, peut s'effectuer par tout moyen connu, par exemple au four électrique, et donne deux couches liquides, la couche inférieure faite de fer ou de fonte liquide, la couche supérieure d'un laitier constitué par de l'oxyde de titane, éventuellement une partie des cendres apportées par le réducteur et un peu de fer. Il est évident que le laitier est d'autant plus riche en titane que le minerai contient moins d'impuretés autres que le fer, que le réducteur utilisé contient moins de cendres et que la réduction a été mieux conduite. La fusion se fait le plus souvent à une température supérieure à<B>16500C.</B>
Le procédé groupe de nombreux avantages dont certains peuvent d'ailleurs être obtenus isolément par d'autres procédés.
Les avantages du présent procédé sont les sui vants a) On ne réduit que l'oxyde de fer, sans réduire l'oxyde de titane, ce qui limite la quantité de réducteur à employer.
b) On obtient lors de la fusion une scorie fluide qui permet une bonne décantation, donc une séparation facile du fer métallique.' c) On peut, en alimentant le four avec des ma tières chaudes résultant de l'opération précé dente, réduire la consommation d'énergie.
d) L'oxyde de titane obtenu est très concentré et n'est ordinairement pas pollué, ni par des oxydes inférieurs ou des carbures, de la soude ou de la chaux ou toute autre matière prove nant du fondant. En appliquant le procédé selon l'invention on peut obtenir un laitier titrant jusqu'à 95 % de TiO . Ce chiffre ne peut évidemment être atteint que si l'on a traité des minerais assez purs.
e) Le fer est éliminé sous une forme facilement valorisable.
<I>Exemple</I> On a traité une ilménite de composition
EMI0002.0022
TiO2 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 63,34%
<tb> <B>FeO <SEP> total <SEP> ....</B> <SEP> 27,90%
<tb> SiO2 <SEP> . <SEP> <B>.......</B> <SEP> 0,48%
<tb> A1203 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,40()/o
<tb> Perte <SEP> au <SEP> feu <SEP> . <SEP> . <SEP> 3,10% Ce minerai a été broyé de façon à ce qu'il passe en totalité au tamis 40.
Le réducteur employé était du coke de gaz, contenant environ 10% de cendres et 1% de matières volatiles, broyé de façon à ce qu'il passe en totalité au tamis 80.
On a mélangé 100 parties d'ilménite et 10 parties de coke ; puis on a chauffé le mélange à 120011C pendant une heure.
Le produit ainsi réduit a été porté immédiatement sans qu'on le laisse refroidir dans un petit four élec trique dans lequel il a été fondu vers 1650C. On a obtenu deux couches ; la couche inférieure, consti- tuée par une fonte titrant C environ 1,80%, Si en- viron 0,2'%, Ti traces,
la couche supérieure par un laitier contenant 94,78% de TiO., et dont la teneur en fer exprimée en FeO était de 3,67 % ; une partie de ce fer y était contenue sous forme de fer métalli que à l'état de très fines particules non décantées.
Method for removing iron from titanium-containing materials The present invention relates to the removal of iron from titanium-containing materials, in particular ilmenite.
One of the current iron removal processes consists in subjecting the ore to a reducing melting, the reducing agent generally being a carbonaceous material, preferably with the addition of a flux such as for example lime, soda or lime. magnesia.
One thus obtains on the one hand a cast iron, on the other hand a slag containing titanium oxide. Various ways have been proposed to then separate the melt from the slag, in particular to conduct the reducing melting operation in such a way that a fluid slag is obtained which can be separated from the melt by density difference.
However, these processes are difficult to use and in particular require very close control of the operating temperature and of the quantity of carbon employed. If the temperature is too low and / or if the amount of carbon is too low, the reduction of iron oxide is incomplete and the slag contains too much iron. If the amount of carbon is too great and / or if the temperature is too high, part of the titanium oxide is also reduced; lower oxides of titanium and even of titanium carbide are then obtained.
In addition, the flux used, lime, soda or magnesia in particular, remains in the slag, which represents a major drawback for its subsequent chemical treatment for the purpose of extracting the titanium.
Other methods consist in subjecting the ore to a reduction without melting and then in separating the iron from the titanium-containing material by mechanical operations, or in following such a reduction by an oxidation forming more or less hydrated iron oxides. , which can then be mechanically separated from the titaniferous material.
But these latter processes involve costly mechanical separations; in addition, the iron is separated therein in a form of low economic value.
The present invention overcomes these drawbacks. It relates to a process for removing iron from titaniferous materials, in particular ilmenite, which consists in successively carrying out a partial reduction of the ore to the solid state, then a smelting, preferably without intermediate cooling by introducing the ore directly into a furnace. reduced; the reduction is however carried out in such a way that almost all of the iron is brought to the state of metallic iron without a substantial portion of the titanium oxide also being;
the mass is then melted and separates into two liquid layers, the lower layer made of a ferrous metal, the upper layer of a fluid slag very rich in TiO2.
To carry out this process, it is possible to use a solid reducing agent, such as coke. In this case, the compound to be treated is finely ground, on the one hand, and the reducing agent on the other hand. A coke having preferably an ash content of less than 10%.
It is also possible to use a gaseous reducing agent such as water gas, gasifier gas, or blast furnace gas, hydrogen. In this case, the reducing gas is directed through a layer of ore.
The reduction is carried out at a temperature lower than that which would allow reduction of the titanium oxide with the formation of lower oxides or of carbon. The temperature used is usually between 900o and <B> 1200,, C. </B> However, it depends on the nature of the reducing agent used, a gaseous reducing agent requiring a lower temperature than a solid reducing agent.
The melting, for which no flux is usually added, can be carried out by any known means, for example in an electric oven, and gives two liquid layers, the lower layer made of iron or liquid cast iron, the upper layer of a slag consisting of titanium oxide, possibly a part of the ash supplied by the reducing agent and a little iron. It is obvious that the slag is all the richer in titanium as the ore contains less impurities other than iron, as the reducing agent used contains less ash and as the reduction has been better carried out. Melting is most often done at a temperature above <B> 16500C. </B>
The process groups together many advantages, some of which can moreover be obtained in isolation by other processes.
The advantages of the present process are as follows a) Only the iron oxide is reduced, without reducing the titanium oxide, which limits the amount of reducing agent to be employed.
b) A fluid slag is obtained during melting which allows good settling, and therefore easy separation of the metallic iron. c) By supplying the oven with hot materials resulting from the preceding operation, the energy consumption can be reduced.
d) The titanium oxide obtained is very concentrated and is usually not polluted by lower oxides or carbides, soda or lime or any other material from the flux. By applying the process according to the invention, it is possible to obtain a slag containing up to 95% TiO. This figure can obviously only be reached if we have processed fairly pure ores.
e) Iron is eliminated in an easily recoverable form.
<I> Example </I> We have dealt with a composition ilmenite
EMI0002.0022
TiO2 <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 63.34%
<tb> <B> FeO <SEP> total <SEP> .... </B> <SEP> 27.90%
<tb> SiO2 <SEP>. <SEP> <B> ....... </B> <SEP> 0.48%
<tb> A1203 <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 1.40 () / o
<tb> Loss <SEP> at <SEP> fire <SEP>. <SEP>. <SEP> 3.10% This ore has been ground so that all of it passes through a 40 sieve.
The reducing agent used was gas coke, containing about 10% ash and 1% volatile matter, ground so that all of it passed through the 80 sieve.
100 parts of ilmenite and 10 parts of coke were mixed; then the mixture was heated at 120011C for one hour.
The product thus reduced was carried immediately without being allowed to cool in a small electric furnace in which it was melted at around 1650C. Two layers were obtained; the lower layer, made up of a cast iron grading C approximately 1.80%, Si approximately 0.2%, Ti traces,
the upper layer with a slag containing 94.78% of TiO 4, and of which the iron content, expressed as FeO, was 3.67%; part of this iron was contained therein in the form of metallic iron in the form of very fine undecanted particles.