CH346030A - Process for removing iron from titaniferous materials - Google Patents

Process for removing iron from titaniferous materials

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CH346030A
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CH
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iron
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melting
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Greffe Andre
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Electro Chimie Metal
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/006Starting from ores containing non ferrous metallic oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/10Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
    • C22B34/1204Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent
    • C22B34/1209Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent by dry processes, e.g. with selective chlorination of iron or with formation of a titanium bearing slag
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    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Description

  

  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.

 

Claims (1)

REVENDICATION Procédé de déferrage de matières titanifères, no tamment d'ilménite, caractérisé en ce qu'on effectue successivement une réduction partielle du minerai à l'état solide conduite à une température suffisam ment basse pour que la quasi-totalité du fer soit amenée à l'état de fer métallique sans qu'une portion sensible de l'oxyde de titane soit réduite, puis une fusion du produit obtenu conduisant à deux couches liquides constituées, la couche inférieure de fonte, la couche supérieure d'un laitier fluide très riche en TiO,. SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIM Process for removing iron from titaniferous materials, in particular ilmenite, characterized in that a partial reduction of the ore to the solid state is carried out successively at a temperature low enough so that almost all the iron is brought to the state of metallic iron without a significant portion of the titanium oxide being reduced, then a melting of the product obtained leading to two liquid layers formed, the lower layer of cast iron, the upper layer of a very rich fluid slag in TiO ,. SUB-CLAIMS 1. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce que l'opération de fusion à lieu après réduc tion partielle sans intercaler une opération de refroi dissement intermédiaire. 2. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on emploie comme réducteur du coke pau vre en cendres finement broyé. 3. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on emploie comme réducteur des gaz ré ducteurs. 4. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on exécute la réduction entre 900"C et 1200o C. 5. Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on exécute la fusion au-dessus de 1650C. Process according to claim, characterized in that the melting operation takes place after partial reduction without interposing an intermediate cooling operation. 2. Method according to claim, characterized in that the reducing agent employs poor coke to finely ground ash. 3. Method according to claim, characterized in that reducing gases are used as reducing agent. 4. Method according to claim, characterized in that the reduction is carried out between 900 "C and 1200o C. 5. Method according to claim, characterized in that the melting is carried out above 1650C.
CH346030D 1955-06-30 1956-06-29 Process for removing iron from titaniferous materials CH346030A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991013180A1 (en) * 1990-03-02 1991-09-05 Wimmera Industrial Minerals Pty. Ltd. Production of synthetic rutile

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1991013180A1 (en) * 1990-03-02 1991-09-05 Wimmera Industrial Minerals Pty. Ltd. Production of synthetic rutile

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