CS197484B1 - Způsob redukce titanového roztoku - Google Patents

Description

Vynález pojednává o způsobu redukce titanového roztoku ze sulfátového procesu výroby titanové běloby·

Titanová surovina, jako například ilmenitová ruda, případná obohacená, se po rozloženi kyselinou sirovou rozpouští v témže aparáté vodou nebo zředěnou kyselinou sirovou po dobu 6 až 10 hodin· Získaný roztok se přečerpává do jednoho nebo více aparátů, v niohž se redukuje pomooí železného odpadního materiálu, obvykle litinovými třískami· Celková doba rozpouštěni a redukce bývá 8 až 12 hodin·

Aparáty, ve kterých probíhá redukce jsou mechanicky míchány a vyžaduji stálou údržbu. Kontinuální redukce s použitím litinových třísek zhoršuje kvalitu titanového roztoku, ztěžuje jeho další zpracování a stupeň redukce je obtížně regulovatelný. Stabilita roztoku je zhoršena vlivem dlouhé doby zpracování při recirkulaci vzhledem k diskontinuálnímu odběru v návaznýoh stupních· Použiti litinových třísek jako redukčního materiálu vede ke zhoršeni filtračních vlastnosti* Redukce pomoci paketovaného ocelového odpadu js rovněž velmi pomalá.

197 484

197 484

Tyto nevýhody se z velké čisti odstraní způsobem podle vynálezu· Předmětem vynálezu j-β způsob redukce titanového roztoku, jehož podstata spočívá ▼ tom, že kusový ocelový materiál ee přidává do reakčni směsi po rozpuštění jedné pětiny až jedné poloviny reakční směsi nejméně ve třech dávkách při teplotě 58 až 67 °C, přičemž reakčni směs ee chladí a míchá vzduchem v množství 50 až 100 N m^/m².h na počátku rozpouštěni, 20 až 40 N m^/m².h při počátku redukoe a 12 až 20 N m^/m².h na konci redukce. Podle vynálezu ee do reakční směsi přidává kusový ocelový materiál ve formě pleohových odstřižků třídy 10 a 11 o eile 0,1 až 2,5 mm.

Rozklad kyselinou sirovou, rozpouštění a redukce se provádí v jediném aparátu pomocí nepaketovaného ocelového materiálu. Přítomnost Ti^⁺ urychluje prooes rozpouštění natolik, že po 6 až 10 hodinách od počátku rozpouštění je ukončeno jak rozpouštění, tak i redukce, a to do obsahu Ti^⁺ 2 až 6 g/1 (vyjádřeno jako TiOg).

Realizaci způsobu podle předkládaného vynálezu odpadá výstavba zvláštního zařízeni pro redukoi, oož bývají obvykle 4 reaktory s kotvovými míohadly, odpadá i náročná údržba, například čištění zanášenýoh pracovních ploch a snižuje se spotřeba elektrioké energie.

Zrychlení redukoe a zlepšeni kvality ovlivňuje použití volného, nepaketovaného ocelového odpadu, jako plechových odstřižků z výroby pleohů třídy 10 a 11, křidélek odpadajících při výrobě hřebíků nebo ocelových třísek z obráběni apod.

Rychlost redukoe je závislá na velikosti povrchu, respektive přístupnosti povrohu železného materiálu pro redukovaný roztok. Proto je důležité, aby redukční železný materiál byl volný a ne paketovaný. Jestliže se použijí odstřižky pleohu třídy 10 a 11, jejichž výskyt je značný, nemá jejich eila překročit 2,5 mm. Při redukci je rovněž důležité, aby při mioháni vzduohem, které je rovněž používáno při rozkladu ilmenitové rudy kyselinou eírovou a je výhodné i v procesu redukce, byly odstřižky ve vznosu s použitím minimálního množství vzduchu. Vzduch totiž působí v určité míře oxidačně, což je nežádouoí. S roetouoim množstvím vzduchu, a tedy i a rostoucí intenzitou mioháni roste rychlost redukce, avšak roste i spotřeba redukčního železného materiálu. Rozklad Ilmenitové rudy kyselinou eírovou se děje za profUkováni velkého množství vzduchu - 50 až 100 N m^ na 1 m² průřezu reaktorové nádoby za 1 hodinu. Tímto množstvím vzduchu se pokračuje dále i na počátku rozpouštění reakčni směsi, aby rozpouštění bylo co nejrychlejši. před začátkem dávkování ocelových odstřižků ee množství vzduchu sníží na 20 až 40 N m^/m².h. Tento průtok vzduchu se udržuje po převážnou část redukce, tj. po dobu, kdy ee dávkují odstřižky a než je všechno Pe^⁺ a malé množství Ti²** zredukováno. Poslední fáze redukoe, úprava obsahu Ti^⁺ a udrženi roztoku v pohybu se provádí míoháním pomoci 12 až 20 R v?

O vzduohu/m .h.

197 484

Technologii podle vynálezu nejlépe vyhovuje plynulé dávkováni odstřižků, s nímž se začne do 2 hodin po začátku rozpouštění, tj. po rozpuštění 1/5 až 1/2 reakční smšsi. Pro dosažení žádaného stupně redukce rovněž stačí vložit do redukovaného roztoku předem odvážené množství odstřižků postupně, v několika dávkách, jejichž počet nebude menši než tři. Konečné doredukováni na zvolený stupen Ti^⁺ se potom provede za analytického sledování dávkou odstřižků, která je uzavřena v koši s průchodnými stěnami.

Pro využiti železného materiálu je důležité, aby redukce proběhla v době co nejkratěi, a aby podíl železa reagující za tvorby vodíku byl oo nejmenší. Tomuto požadavku nejlépe vyhovuje ooel s minimálním obsahem neželezných příměsi, tedy třída 10 a 11. Vedle vysoké reakčni rychlosti je její výhodou vysoký obsah kovového železa (kolem 98 hmot. %) na rozdíl od šedé litiny, jejíž třísky znečištěné tukem obsahují jen 80 až 90 % hmot. železa. Spotřeba ocelových třísek je potom nižší z důvodu nižšího počtu vedlejších reakci i v důsledku vyššího obsahu kovového železa. Roztok redukovaný ocelí třídy 10 a 11 je ve srovnání s roztokem redukovaným litinovými třískami snáze filtrovatelný a vzniká méně odpadníoh kalů a síranu železnatého.

Pro dosažení vysokého stupně využití železa je důležitá teplota roztoku během redukce; s rostoucí teplotou roste rychlost redukce. Od 60 °C se však stupen využiti železa pro redukci roztoku snižuje. Při teplotě nad 70 °C se navíc zhoršuje stabilita roztoku.

Při vnášení ooelovýoh odstřižků do redukovaného roztoku je třeba respektovat skutečnost, že redukce Pe^⁺ i Ti*** jsou reakce silně exotermní. Toto je jeden z hlavních důvodů, proč je třeba redukční železný materiál dávkovat po částech nebo kontinuálně, aby teplota redukovaného roztoku nepřestoupila 70 °C. Při vloženi 1/5 veškerého železného materiálu potřebného pro redukci, stoupne za provozních podminek teplota roztoku o 2 až 5 °C. Z toho plyne, že před dávkováním železného materiálu ve třeoh dávkách je třeba upravit teplotu roztoku na 58 až maximálně 67 °C.

Příklad provedení

Reakčni směs, připravená reakcí 27,5 tuny suchého ílmenitu (27 % Ti, 26 % Fe“,

9,9 % Fe^⁺) s kyselinou sírovou o koncentraci 90 až 94 %, se rozpouštěla rozpouětěci vodou. Po vnesení veškerého potřebného množství rozpouštěoi vody se teplota reakční směsi upravila na 63 °C pomoci vzduchu, přiváděného v množství 70 až 84 N m^/m^.h. Po jedné hodině od přídavku rozpouštěoi vody se množství přiváděného vzduchu snížilo na 20 až 28 H m^/m^.h, přidalo se 458 kg ocelových odstřižků třídy 10 a 11. Po uplynuti 90 minut a 120 minut .se dvakrát přidala stejná dávka odstřižků. Po přidání každé dávky stoupla teplota roztoku o 2 až J °C,během 1/2 hodiny teplota klesla na 63 °C.

197 484

Po třech hodinách od počátku rozpouštěni se do redukovaného roztoku spustil koš z polypropylenu obsahující 275 ke ocelových odstřižků. Analyticky bylo zjištěno, že po 4 hodinách od počátku rozpouštěni je všeohno Pe^⁺ zredukováno, po dalši hodině bylo Ti⁴* zredukováno na obsah tP⁺ = 3 g/1. V polypropylenovém koši zůstalo 74 kg odstřižků. Na redukci se tedy celkem spotřebovalo 1 575 kg ocelových odstřižků. Po skončeni redukoe se množství přiváděného vzduchu snížilo na 12 až 16 N m^/m².h.

Claims (2)

1. Způsob redukqe titanového roztoku železem při sulfátovém prooesu výroby titanové běloby, vyznačený tim, že kusový ocelový materiál se přidává do reakční směsi po rozpuštěni jedné pětiny až jedné poloviny reakční směsi nejméně ve třech dávkách při teplotě 58 až 67 °C, přičemž reakční směs se ohladi a míchá vzduchem v množství 50 ež 100 N m^/m².h na počátku rozpouštěni, 20 až 40 N m^/tn².tapři počátku redukoe a 12 až 20

N m^/m^.h na konoi redukce.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že do reakční směsi se přidává kusový ocelový materiál ve formě plechových odstřižků třídy 10 a 11 o síle 0,1 až 2,5 mm·