DE1016941B

DE1016941B - Process for separating iron compounds from materials which contain oxide compounds of titanium and iron

Info

Publication number: DE1016941B
Application number: DET7484A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing John Mile Daubenspeck; Dipl-Ing Robert Sargent Mcneil
Original assignee: Titan GmbH
Current assignee: Titan GmbH
Priority date: 1952-02-27
Filing date: 1953-02-27
Publication date: 1957-10-03

Description

Verfahren zum Abtrennen der Eisenverbindungen aus Materialien, die oxydische Verbindungen des Titans und Eisens enthalten Die Erfindung bezieht sich auf die Verwertung von titanhaltigen Eisenmaterialien und betrifft insbesondere ein Verfahren zur selektiven Chlorierung der in einem titanhaltigen Eisenmaterial enthaltenen Eisenanteile zum Zweck der Darstellung eines Konzentrats, das reich an Titanverbindungen und praktisch frei von Eisen ist.Process for separating the iron compounds from materials that Containing oxidic compounds of titanium and iron The invention relates on the recovery of titanium-containing iron materials and concerns in particular a process for the selective chlorination of those in a titanium-containing ferrous material contained iron components for the purpose of producing a concentrate that is rich of titanium compounds and is practically free of iron.

Es sind bereits viele Verfahren zur Darstellung von Titandioxyd-Konzentraten und/oder T itantetrachlorid aus titanhaltigen Eisenmaterialien im Wege der Chlorierung angewendet worden. Die meisten dieser bekannten Verfahren kranken jedoch an dem Nachteil, daß hierbei Ferrochlorid gebildet wird, das bei den verwendeten Temperaturen zu einem klebrigen Kondensat wird, das das Reaktionsbett, die Zuleitungen, Ventile und andere Elemente der Chlorierungsapparate verstopft und dadurch die Reaktion nicht zu Ende laufen läßt oder sie so unwirksam gestaltet, daß sie für eine industrielle Verwendung unbrauchbar wird.There are already many processes for the preparation of titanium dioxide concentrates and / or titanium tetrachloride from titanium-containing iron materials by way of chlorination been applied. Most of these known methods, however, suffer from this Disadvantage that this ferrous chloride is formed at the temperatures used becomes a sticky condensate, which the reaction bed, the supply lines, valves and other elements of the chlorination apparatus clogged and thereby the reaction does not let them run out or render them so ineffective that they are suitable for industrial use Use becomes unusable.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Methode zur Abtrennung der Eisenverbindungen aus einem titaneisenhaltigen Material im Wege der Chlorierung und stellt ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren dar für eine technische Produktion von titandioxydreichen Konzentraten.The invention relates to an improved method for separating the Iron compounds from a material containing titanium iron by means of chlorination and represents a simple and economical process for a technical one Production of concentrates rich in titanium dioxide.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Darstellung eines titanhaltigen Konzentrats im Wege der Chlorierung eines titaneisenhaltigen Materials bietet den Vorteil, daß kein Ferrochlorid gebildet wird und daß praktisch die gesamten Eisenanteile als flüchtiges Ferrichlorid entfernt werden. Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt ist ein titanhaltiges Konzentrat, das praktisch frei ist von Eisenverbindungen.The inventive method for the preparation of a titanium-containing Concentrate by way of the chlorination of a material containing titanium iron offers the Advantage that no ferrous chloride is formed and that practically all of the iron content removed as volatile ferric chloride. That with the method according to the invention manufactured product is a titanium-containing concentrate that is practically free of Iron compounds.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur selektiven Chlorierung eines titanhaltigen Eisenmaterials ist dadurch gekennzeichnet, daß ein solches Eisenoxyd enthaltendes titanoxydreiches Material benutzt wird, das eine zur Bindung praktisch sämtlichen in den Eisenanteilen vorhandenen Sauerstoffs ausreichende Menge an oxydischen Titanv erbindungen niederer Oxydationsstufen enthält, daß danach das Material derart chloriert wird, daß die in ihm enthaltenen Eisenverbindungen ausschließlich als Ferrichlorid abgetrennt werden, während die Titanverbindungen durch das Chlorgas nicht angegriffen werden und in Form von Titandioxyd in dem Rückstand verbleiben.The inventive method for the selective chlorination of a titanium-containing Iron material is characterized in that it contains such iron oxide Titanium oxide-rich material is used, the one for binding practically all there is a sufficient amount of oxidic titanium in the oxygen present in the iron contains compounds of lower oxidation states that the material is then chlorinated in such a way becomes that the iron compounds contained in it exclusively as ferric chloride are separated, while the titanium compounds are not attacked by the chlorine gas and remain in the residue in the form of titanium dioxide.

Der Ausdruck »oxydische Titanverbindung niederer Oxydationsstufen« ist in diesem Zusammenhang gleichbedeutend mit oxydischen oder komplexen Titanverbindungen und komplexen Verbindungen, bei denen die Titananteile in dem Material in dreiwertigem oder zweiwertigem Zustand vorliegen. Bei einem beispielsweisen Verfahren gemäß der Erfindung erzeugt man in dem titaneisenhaltigen Material die gewünschte Menge an oxydischen Titanverbindungen niederer Oxydationsstufen dadurch, daß das Material bei einer Temperatur über 1500° geschmolzen wird, bei der ein erwünschtes erstes Abtrennen des Eisens als geschmolzenes, metallisches Eisen aus der Schlacke ausgeschieden wird. Gemäß der Erfindung wird die Reaktion so weit geführt, bis in der reduzierten Schlacke eine zur Aufnahme praktisch allen in dem zuriickbleibenden Eisenoxyd enthaltenen Sauerstoffs ausreichende Menge oxydischer Titanverbindungen niederer Oxydationsstufen anwesend ist.The expression "oxidic titanium compound of lower oxidation states" in this context is synonymous with oxidic or complex titanium compounds and complex compounds in which the titanium components in the material are trivalent or bivalent state. In an exemplary method according to FIG In accordance with the invention, the desired amount of is produced in the titanium iron-containing material oxydic titanium compounds of lower oxidation states in that the material is melted at a temperature above 1500 °, at which a desired first Separating the iron precipitated as molten, metallic iron from the slag will. According to the invention, the reaction is carried out until it is reduced Slag one to absorb practically all of the iron oxide that remains Oxygen sufficient amount of oxidic titanium compounds of lower oxidation states is present.

Besonders befriedigende Ergebnisse wurden beispielsweise erzielt bei der Verwendung von Ilmeniterz und bei so weit getriebener Reduktion, daß 5 bis 20°/a der Schlacke in Form niedriger Titanoxyde, beispielsweise dreiwertigen Titans, vorliegt.Particularly satisfactory results have been achieved, for example, at the use of ilmenite ore and with a reduction carried out so far that 5 to 20% / a the slag is in the form of lower titanium oxides, for example trivalent titanium.

Die hochkonzentrierte, titanhaltige Schlacke, auch bezeichnet als reduzierte Schlacke, die so mit reduzierten Titanverbindungen versehen war, wurde anschließend chloriert, um sämtliche in der Schlacke verbliebenen Eisenverbindungen von den Titanverbindungen zu trennen.The highly concentrated, titanium-containing slag, also known as reduced slag thus provided with reduced titanium compounds then chlorinated to remove all iron compounds remaining in the slag to separate from the titanium compounds.

Eine bevorzugte Methode zur Chlorierung der reduzierten Schlacke besteht darin, daß die Schlacke zu einer Korngröße unter 16 Maschen/cm und über 80 Maschen/cm zerkleinert wird. Durch das zerkleinerte Material wird danach Chlorgas durch eine ruhende oder eine im Schwebezustand befindliche Materialschicht geleitet. Während des Durchganges des Chlorgases durch die reduzierte Schlacke bei Temperaturen beispielsweise zwischen 550 und 950', die das Entstehen stabiler Verbindungen verbürgen, reagiert das Chlorgas mit dem in der Schlacke befindlichen Eisenoxyd ausschließlich zu flüchtigem Ferrichlorid. Die reduzierten Titanoxyde dienen hierbei der Aufnahme praktisch allen in dein Eisenoxyd enthaltenen Sauerstoffs. Nach Beendigung der Reaktion sind die Titanverbindungen in dein Rückstand in Form von Titandioxyd anwesend, während praktisch alle Eisenverbindungen in Form von flüchtigem Ferrichlorid entfernt sind.A preferred method of chlorinating the reduced slag is in that the slag has a grain size below 16 mesh / cm and over 80 mesh / cm is crushed. The shredded material then releases chlorine gas through a resting or floating Material layer directed. During the passage of the chlorine gas through the reduced slag at Temperatures, for example, between 550 and 950 ', the formation of stable connections guarantee, the chlorine gas reacts with the iron oxide in the slag exclusively to volatile ferric chloride. The reduced titanium oxides are used here the absorption of practically all of the oxygen in your iron oxide. After completion The reaction is the titanium compounds in the residue in the form of titanium dioxide present while practically all iron compounds are in the form of volatile ferric chloride are away.

Bisher ist bei den meisten Verfahren zur Chlorierung titanhaltiger Eisenmaterialien ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel verwendet worden-, hierbei wurden beträchtliche Mengen von Ferrochloridkondensat gebildet. Wenn jedoch Chlor allein in Anwesenheit niedriger Titanoxyde in einer zur Aufnahme des gesamten Sauerstoffs der Eisenanteile ausreichenden Menge benutzt wird, ist kein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel erforderlich, und es wird auch kein Ferrochlorid gebildet. Das Schlackenbett ist daher frei von Einschlüssen und Verstopfungen durch Ferrochloridkondensat, so daß ungewöhnliche Produktionsgeschwindigkeiten und Wirkungsgrade erreicht werden.So far, most chlorination processes contain more titanium Iron materials a carbonaceous reducing agent has been used here considerable amounts of ferrous chloride condensate were formed. However, if chlorine alone in the presence of lower titanium oxides in one to take up all the oxygen the amount of iron used is not a carbonaceous one Reducing agent is required and no ferrous chloride is formed. That The slag bed is therefore free from inclusions and blockages caused by ferrochloride condensate, so that unusual production speeds and efficiencies are achieved.

Außerdem ist der an Titanverbindungen reiche Rückstand mit geringen oder gar keinen Eisenteilen besonders geeignet zur weiteren Verarbeitung auf Titanmetall, Titantetrachlorid und Titandioxyd zur Herstellung von Pigmentmaterial.In addition, the residue rich in titanium compounds is low or no iron parts at all, particularly suitable for further processing on titanium metal, Titanium tetrachloride and titanium dioxide for the production of pigment material.

Als Beispiel für das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren wurde ein Erz mit einem Gehalt von etwa 35 % Titandioxyd, etwa 410'o Gesamteisen, berechnet als Fe, und Rest Gangart bei einer Temperatur über 1550° geschmolzen zwecks Umwandlung des größeren Teils des Eisengehalts zu geschmolzenem, metallischem Eisen. Das in der Schlacke verbleibende Eisen lag vor in der Form von Eisenoxyd mit Spuren von perlförmigem Eisenmetall. Der Schmelzvorgang wurde verlängert, um in der Schlacke niedrige oxydische Titallverbindungen in solcher Menge zu erhalten, die mindestens der in den Eisenoxyden enthaltenen Sauerstoffmenge entsprach oder sie übertraf. Die aus dem titanlialtigen Eisenerz der obigen Zusammensetzung gebildete reduzierte titanhaltige Schlacke bestand aus 52% Titandioxyd, etwa 15% niedrigen Titanoxyden, etwa 10% Eisenoxyd, Rest Gangart. 6000 Teile dieser reduzierten Schlacke, vermahlen auf eine Korngröße über 14 Maschen/cm und unter 80 Maschen/cm, wurden bei einer Temperatur von annähernd 9500 chloriert, indem Chlorgas durch das zerkleinerte Material mit einer Geschwindigkeit von 10 Teilen/Min. gegeben wurde. Während einer Zeitdauer von 3 Stunden war praktisch alles Eisenoxyd restlos in flüchtiges Ferrichlorid umgewandelt; der Rückstand bestand aus Titandioxyd und Gangart.As an example of the method according to the invention described above was an ore with a content of about 35% titanium dioxide, about 410'o total iron, calculated as Fe, and the rest of the gangue melted at a temperature above 1550 ° for the purpose Conversion of the greater part of the iron content to molten, metallic iron. The iron remaining in the slag was in the form of iron oxide with traces of pearl-shaped ferrous metal. The melting process was extended to get in the slag to obtain low oxidic titanium compounds in such an amount that at least corresponded to or exceeded the amount of oxygen contained in the iron oxides. The reduced one formed from the titanium-containing iron ore of the above composition titanium-containing slag consisted of 52% titanium dioxide, about 15% lower titanium oxides, about 10% iron oxide, remainder gait. 6000 parts of this reduced slag, grind to a grain size over 14 meshes / cm and under 80 meshes / cm, were at a Temperature of approximately 9500 chlorinated by allowing chlorine gas through the crushed material at a speed of 10 parts / min. was given. For a period of time Within 3 hours practically all iron oxide was completely converted into volatile ferric chloride; the residue consisted of titanium dioxide and gangue.

Wenn auch die Erfindung vorstehend in Anwendung auf eine aus einem titanhaltigen Eisenerz erhaltene Schlacke mit einer zur Aufnahme des gesamten in ihren Eisenanteilen enthaltenen Sauerstoffs ausreichenden Menge an reduzierten Titananteilen beschrieben wurde, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren allgemein die Chlorierung titanhaltiger Eisenmaterialien einschließlich unbehandelter Erze und Erzkonzentrate in Gegenwart reduzierter Titananteile. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also auch so durchgeführt werden, daß ein bestimmtes titanhaltiges Eisenmaterial ausgewählt und mit zur Aufnahme des gesamten in den Eisenverbindungen des titanhaltigen 'Materials anwesenden Sauerstoffs ausreichenden reduzierten Titanoxyden gemischt wird und danach die Mischung bei Abwesenheit eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels bei einer solchen Temperatur chloriert wird, daß das Chlor mit den Eisenverbindungen zu flüchtigem Ferrichlorid reagiert, wobei ein Titandioxyd reicher Rückstand verbleibt.Although the invention has been applied to one of the above titanium-containing iron ore obtained slag with a to absorb the entire in oxygen contained in their iron components in a sufficient amount of reduced titanium components has been described, the process of the invention generally includes chlorination titanium-containing ferrous materials including untreated ores and ore concentrates in the presence of reduced titanium content. The method according to the invention can therefore also be carried out so that a certain titanium-containing iron material is selected and to take up all of the iron compounds of the titanium-containing material present oxygen sufficient reduced titanium oxides is mixed and thereafter the mixture in the absence of a carbonaceous reducing agent at a is chlorinated at such a temperature that the chlorine becomes volatile with the iron compounds Ferric chloride reacts, leaving a residue rich in titanium dioxide.

Beispielsweise wurden 100 Teile eines titanhaltigen Eiseiiinaterials, das aus 45 Teilen Titandioxyd und 39 Teilen reduziertem Eisenoxyd und Rest Gangart bestand, mit einer hochreduzierten Schlacke mit einem Gehalt von 78 Teilen einer Titanverbindung niederer Oxydationsstufe, wie Ti.,03, vermischt. Der Gehalt von 78 Teilen der letzteren Verbindung reichte aus, allen Sauerstoff des in dem titanhaltigen Material enthaltenen Eisens aufzunehmen.For example, 100 parts of a titanium-containing iron material that of 45 parts of titanium dioxide and 39 parts of reduced iron oxide and the remainder of gangue existed, with a highly reduced slag with a content of 78 parts of a Titanium compound of a lower oxidation state, such as Ti., 03, mixed. The salary of 78 parts of the latter compound was enough to remove all of the oxygen in the titanium-containing one Material contained iron.

.Man ließ 57,6 Teile Chlor auf diese Mischung bei einer Temperatur von etwa 800° 1 Stunde lang einwirken, wonach das gesamte Eisenoxyd aus dem Rückstand in Form flüchtigen Ferrichlorids abgetrennt war und der Rückstand im wesentlichen aus Titandioxyd und Gangart bestand.57.6 parts of chlorine were left on this mixture at a temperature act at about 800 ° for 1 hour, after which all the iron oxide from the residue was separated in the form of volatile ferric chloride and the residue was essentially consisted of titanium dioxide and gangue.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Abtrennung der Eisenverbindungen aus titanhaltigen Eisenmaterialien, wie Erzen, Erzkonzentraten und Schlacke, zwecks Darstellung von eisenfreien Titandioxvdl:onzetitraten nunmehr auf wirtschaftlich verwertbarer Basis durchgeführt werden, da die Veredelun-, des Erzes, des Erzkonzentrates oder der Schlacke ausschließlich durch Chlor in Gegenwart niedrig@vertiger Titanverbindungen und bei Abwesenheit eines kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels durchgeführt wird, wobei kein Ferrochlorid gebildet wird, sondern praktisch alle Eisenanteile zu flüchtigem Fcrrich.lorid umgewandelt werden.The process according to the invention enables the iron compounds to be separated off from titanium-containing iron materials such as ores, ore concentrates and slag for the purpose of Representation of iron-free titanium dioxide: oncetitrates now on economical usable basis, as the refining, the ore, the ore concentrate or the slag exclusively through chlorine in the presence of low-grade titanium compounds and is carried out in the absence of a carbonaceous reducing agent, whereby no ferrous chloride is formed, but practically all iron components become volatile Fcrrich.lorid be converted.

Claims

PATFNT APPLICATION-1. Process for separating the iron compounds from materials that contain oxidic compounds of titanium and iron, im Ways of selective chlorination, characterized in that materials with such Amount of oxidic titanium compounds of lower oxidation states used «-erden, those for taking up all of the oxygen contained in the iron compounds sufficient and that the material is treated with chlorine gas to make the iron volatile Stripping ferric chloride from the remaining titanium concentrate.

2. Procedure according to claim 1, characterized in that the titanium and iron oxides containing Material before chlorination to a slag, consisting of titanium oxides, partially in the form of Ti O2, partly in the form of titanium oxides of lower oxidation states and Iron oxide, is melted.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the material containing titanium and iron oxides is titanium oxides of lower oxidation states are admixed, after which the chlorination and the separation of the volatile Ferric chloride takes place.