DE102014206776B4 - Verfahren zum Behandeln eisenhaltiger Titan-Rohstoffe - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Behandeln von Ausgangsmaterial (16), das eisenhaltige Titan-Rohstoffe enthält, mit den Schritten: (a) stoßendes Mahlen des Ausgangsmaterials (16) zusammen mit einem Metallzusatz, so dass sich Agglomerate bilden, und (b) Zugeben einer Mineralsäure, sodass durch eine Reaktion der Mineralsäure mit dem Metallzusatz naszierender Wasserstoff gebildet wird, der das vierwertige Titan zu dreiwertigem Titan reduziert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eisenhaltiger Titan-Rohstoffe. Derartige eisenhaltige Titan-Rohstoffe kommen in der Natur beispielsweise in Form von Ilmenit oder mit Eisen verunreinigtem Rutil vor. Die Verbindungen werden zur Herstellung von metallischem Titan oder Titandioxid verwendet. Es ist bekannt, eisenhaltige Titan-Rohstoffe pyrometallurgisch zu verarbeiten. Nachteilig hieran sind der hohe Energieaufwand und eine aufwändige Prozesstechnik.
  • Es ist zudem, beispielsweise aus der GB 1903 01 835 A und der GB 108 850 A bekannt, eisenhaltige Titan-Rohstoffe mit hochkonzentrierter Schwefelsäure aufzuschließen. Nachteilig daran ist, dass Dünnsäure entsteht, die in einem energieaufwändigen Prozess aufkonzentriert werden muss, um sie erneut einsetzen zu können.
  • Aus dem Artikel „Mechanische Aktivierung von Titanomagnetit durch Schwingmahlung“ von v. Szantho et al, Chemie-Ing.-Techn. 1969, Nr. 15, ist bekannt, dass das Mahlen von Titanomagnetit ein nachfolgendes Lösen mit Schwefelsäure verbessert. In der DE 10 2007 032 418 B4 ist ein Verfahren zum Abtrennen von Grünsalz aus titandioxidhaltiger Aufschlusslösung beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Titan, Titan-Vorstoffen und Titan-Legierungen zu vereinfachen.
  • Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Vorteilhaft an diesem Verfahren ist, dass die Extraktion des Titans mit einem geringen Aufwand sowohl hinsichtlich der eingesetzten Primärenergie als auch hinsichtlich der notwendigen Anlagentechnik möglich ist.
  • Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zudem, dass von eisenhaltigen Titanmineralen ausgegangen werden kann, um Titandioxidkonzentrate mit einer Reinheit von zumindest 95 % zu erhalten. Es ist daher nicht notwendig, die eisenhaltigen Titanminerale vorher pyrometallurgisch zu behandeln.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass der Einsatz hochkonzentrierter Schwefelsäure entbehrlich ist. Je höher die angestrebte Konzentration der Schwefelsäure ist, desto aufwändiger ist das Recycling. Der Grund hierfür ist, dass der Siedepunkt der Säure, also die Temperatur, bei der Wasser ausgetrieben wird, mit zunehmender Konzentration der Schwefelsäure ansteigt. Da das erfindungsgemäße Verfahren auch mit niedrig konzentrierter Schwefelsäure durchführbar ist, muss nur wenig Energie zum Recyceln eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist, dass eisenhaltige Titan-Minerale mit Dünnsäure bei Temperaturen unter 100°C und Umgebungsdruck vollständig auflösbar sind, so dass durch differenzierte Fällungen das Eisen abtrennbar ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter dem Ausgangsmaterial insbesondere ein eisenhaltiges Titan-Mineral verstanden, beispielweise Ilmenit oder Rutil. Ganz allgemein wird unter dem Ausgangsmaterial ein Material verstanden, das vierwertiges Titan und zweiwertiges und/oder dreiwertiges Eisen enthält.
  • Unter dem stoßenden Mahlen wird ein Mahlen verstanden, bei dem das Ausgangsmaterial überwiegend durch Stoßen mechanisch beeinflusst wird. In anderen Worten ist es zwar möglich, dass neben dem stoßenden Mahlen auch Scherprozesse stattfinden, der dominante Prozess ist jedoch die Zerkleinerung durch Stoßen. Insbesondere ist das stoßende Mahlen ein Feinstmahlen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mahlen, insbesondere das Feinstmahlen, so durchgeführt, dass ein mittlerer Durchmesser der Agglomerate höchstens 0,5 Millimeter beträgt, wobei der Durchmesser der hydrodynamische Durchmesser ist.
  • Unter dem Metallzusatz wird insbesondere ein Material verstanden, das so gewählt ist, dass es zusammen mit dem gemahlenen Ausgangsmaterial Agglomerate bildet. Als Metallzusätze kommen alle Metalle, die unedler sind als Wasserstoff entsprechend der elektrochemischen Spannungsreihe in Betracht. Beispielsweise umfasst der Metallzusatz Eisen, Nickel, Kobalt, Cadmium, Zink, Chrom, Aluminium, Magnesium und Lithium. Maßgeblich ist, dass der Metallzusatz naszierenden Wasserstoff, also Wasserstoff in statu nascendi, erzeugt.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Agglomerate eine so hohe Lagerungsdichte besitzen, dass bei Zusatz von Mineralsäuren an den Kontaktflächen Wasserstoff in statu nascendi wirksam wird. Auf diese Weise kann der naszierender Wasserstoff mit dem vierwertigen Titan reagieren und dreiwertiges Titan bilden. Die Gegenwart von dreiwertigem Titan bewirkt die Auflösung eisenhaltiger Titanminerale sogar unter normalen pT-Bedingungen.
  • Eine mögliche Summengleichung der Reaktion ist 2FeIITiivO3 + 5H2SO4 + 2H0 → 2Fe2+ + 2SO4 2– + 2Ti3+ + 3SO4 2– + 6H2O. H0 bezeichnet naszierenden Wasserstoff, der aus einer Reaktion des Metallzusatzes mit der Schwefelsäure entstanden ist und das entscheidende Reduktionsmittel darstellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das stoßende Mahlen, vorzugsweise Feinstmahlen, mittels einer Schwingmühle, insbesondere einer Exzenter-Schwingmühle, durchgeführt. Die stoßende Einwirkung auf das Ausgangsmaterial bewirkt eine Störung des Kristallgitters, was die Reaktion mit dem naszierenden Wasserstoff erleichtert. Es hat sich herausgestellt, dass das stoßende Mahlen besonders gut geeignet ist, um die Reduktion von vierwertigem Titan zu dreiwertigem Titan zu fördern. Mahlverfahren, bei denen eine Scherbelastung dominiert, beispielsweise mittels Vertikalkugelmühlen oder Trommelmühlen, führen oft nicht zu den erforderlichen Agglomeratbildungen mit den erforderlichen Lagerungsdichten.
  • Vorzugsweise wird das Mahlen so durchgeführt, dass das Mahlen zu einem Zeitpunkt beendet wird, zu dem die massenspezifische Oberfläche zumindest das 0,8-fache des globalen Maximums beträgt. Mit zunehmender Mahlenergie steigt die massenspezifische Oberfläche des Agglomerats und durchläuft ein globales Maximum. Vorzugsweise wird das Mahlen zu einem Zeitpunkt beendet, zu dem das globale Maximum durchlaufen ist und ein Abfall der massenspezifischen Oberfläche höchstens zwei Drittel eines maximal möglichen Abfalls beträgt. Die massenspezifische Oberfläche wird nach DIN-ISO-9277 bestimmt.
  • Beim stoßenden Mahlen vergrößert sich zunächst die massenspezifische Oberfläche des Ausgangsmaterials durch die Abnahme der Partikelgröße. Die Stoßbeanspruchung des Ausgangsmaterials mit den Mahlkörpern, in der Regel Mahlkugeln, führen zu Defekten wie Gitterlücken und Stapelfehlern in den Kristallen. Beim fortschreitenden Mahlen bilden sich Agglomerate und die Lagerungsdichte steigt. Es bilden sich brikett-ähnliche Strukturen. Bei einem weiteren Mahlen nimmt die massenspezifische Oberfläche weiter ab und nähert sich einem Grenzwert an. Es hat sich gezeigt, das es vorteilhaft und ausreichend ist, das Mahlen dann zu beenden, wenn das globale Maximum durchlaufen ist und die massenspezifischen Oberfläche höchstens zwei Drittel einer maximal möglichen Verringerung beträgt. Alternativ oder zusätzlich wird das Mahlen beendet, wenn die massenspezifische Oberfläche zumindest das 0,8-fach des globalen Maximums beträgt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mahlen beendet, wenn ein Agglomerationskoeffizient höchstens 0,8 beträgt. Vorzugsweise ist der Agglomerationskoeffizient größer als 0,35. Der Agglomerationskoeffizient ergibt sich mit Hilfe von Röntgenfeinstrukturaufnahmen nach DIN-EN-13925. Dabei wird das jeweilige Mahlpulver einer Röntgenstrahlung ausgesetzt, die von den spezifischen Kristallflächen der Stoffkomponenten reflektiert und in Form von Zählimpulsen pro Sekunde registriert wird. Jedem Röntgenbeugungswinkel 2Θ ist eine spezifische Gitterebene zugeordnet. Eine geeignete Gitterebene ist für das eisenhaltige Titanmineral Ilmenit die Gitterebene (104). Dazu kann CuKα-Strahlung verwendet werden. Der Quotient aus der Röntgenfeinstrukturintensität des Ausgangsmaterials (I0) im Maximum als Nenner und der Röntgenfeinstrukturintensität nach einer bestimmten Mahlbeanspruchung (I) als Zähler ist der Agglomerationskoeffizient A = I/I0.
  • Der Agglomerationskoeffizient ist eine spezifische, charakteristische Größe, die einem spezifischen Zustand des gemahlenen Materials und spezifische reaktionskinetischen Eigenschaften unter definierten Bedingungen beschreibt. So ist zum Beispiel bei einem A = 0,4 an der Gitterebene (104) von Ilmenit, der im Gemisch von 5 Gew.-% Al agglomeriert wurde bei Einsatz von 40%iger H2SO4 nach 1 Stunde eine weitgehende Lösbarkeit von Titan zu erwarten. Bei I/I0 = 1 beträgt die Titanlöslichkeit 0,05%.
  • Die folgende Tabelle weist beispielhaft den für ein bestimmtes Löseverhalten von Ilmenit erforderlichen Agglomerationskoeffizient auf.
    Mahlenergie [kWh/t] Gitterebene (104) FeTiO3 I/I0
    I0 I
    0 2735,4 - 1
    64 - 2370,9 0,87
    128 - 1463,0 0,53
    255 - 1133,6 0,41
    510 - 690,5 0,25
    765 - 508,3 0,18
  • Die Mahlenergie bis zum Erreichen des entsprechenden Agglomerationskoeffizienten wird in Vorversuchen ermittelt. Bei einem diskontinuierlichen Mahlprozess wird das Mahlen nach der so ermittelten Mahldauer beendet. Wenn es sich um einen kontinuierlichen Mahlprozess handelt, wird der Massenstrom an Ausgangsmaterial und Metallzusatz so eingestellt, dass die mittlere Durchlaufzeit des Ausgangsmaterials der ermittelten Mahldauer entspricht.
  • In anderen Worten gilt für die von der Mahldauer abhängende massenspezifische Oberfläche O[m2/g]
    Figure DE102014206776B4_0002
    und für die massenspezifische Oberfläche Ostopp zum Zeitpunkt des Mahlendes Ostopp ≥ Ogrenz + 2 / 3(Omax – Ogrenz)
  • Alternativ oder zusätzlich beträgt die massenspezifische Oberfläche zum Zeitpunkt des Beendens zumindest das 0,8-fache des globalen Maximums. Zur Erläuterung der genannten Größen wird auf die untenstehende 2 verwiesen.
  • Vorzugsweise wird das Mahlen so durchgeführt, dass, insbesondere wenn das Ausgangsmaterial zumindest überwiegend Ilmenit umfasst, höchstens 450, vorzugsweise höchstens 350, insbesondere 255 Kilowattstunden pro Tonne Mahlgut (Ausgangsmaterial plus Metallzusatz) verbraucht werden. Überraschenderweise reicht diese Mahlenergie aus, um eine hohe Ausbeute an aufzulösendem Titan zu gewährleisten.
  • Vorzugsweise wird das Laugeverfahren, also das Zugeben der Mineralsäure und das Reduzieren des vierwertigen Titans, bei Umgebungsdruck durchgeführt. Das vermindert den Energiebedarf und vereinfacht den Prozessablauf.
  • Vorzugsweise wird als Mineralsäure eine Schwefelsäure mit höchstens 80 Gew.-% H2SO4, insbesondere mit höchstens 30% H2SO4, verwendet. Diese Schwefelsäure ist leicht verfügbar und mit einem geringen Energieaufwand zu recyceln.
  • Vorzugsweise erfolgt das Zugeben der Säure bei einer Temperatur von höchstens 100°C. Es ist sogar möglich, die Säure auf eine Temperatur von höchstens 70°C, beispielsweise auf 50°C, zu erhitzen. Diese geringe Prozesstemperatur führt zu einem geringen Energieverbrauch.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Metallzusatz pulverförmig. Als günstig hat sich dabei eine Körnung von d50 = 50 µm–200 µm herausgestellt.
  • Besonders günstig ist es, wenn der Metallzusatz maximal 5 Gew.-% der eisenhaltigen Titanmineralmasse beträgt.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren ein Entfernen von Nicht-Titan-Rohstoffen aus der Lösung, die durch das Zugeben der Mineralsäure entstanden sind. Dieses Entfernen kann beispielsweise durch Auskristallisieren oder Fällen erfolgen. Damit bleibt eine gereinigte Lösung zurück, die neben partiell dreiwertigem Titan gelöstes vierwertiges Titan enthält und die gut weiterverarbeitet werden kann. Bei der Hydrolyse gleichzeitig anfallendes Ti(OH)3 wird bei der Calcination zu TiO2 oxidiert.
  • Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann Titandioxid in einer Reinheit von zumindest 97 %, die für die Aluminothermie ausreichend ist, hergestellt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als Mineralsäure, insbesondere Schwefelsäure, bei der Hydrolyse von TiO2 erzeugte Dünnsäure verwendet. Es ist dann möglich, diese Abfallsäure zur Reinigung von Titan und Eisenverbindungen zu verwenden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen und mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
  • 1 eine Exzenter-Schwingmühle zum Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren,
  • 2 schematisch ein Diagramm, in dem die Abhängigkeit der massenspezifischen Oberfläche von der Mahlenergie angegeben ist, und
  • 3 zwei röntgenographische Diagramme zum Ermitteln des Agglomerationskoeffizienten.
  • 4 zeigt ein REM-Bild von Agglomeraten.
  • 1 zeigt eine Schwingmühle in Form einer Exzenter-Schwingmühle 10 zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Exzenter-Schwingmühle 10 umfasst ein Mahlrohr 12, das mit Mahlkugeln 14.1, 14.2, ... aus Stahl und Ausgangsmaterial 16, insbesondere Ilmenit, gefüllt ist. Das Mahlrohr 12 ist mit einem Exzenter 18 verbunden, der eine Exzenterscheibe 20 aufweist, die die Mühle in inhomogene Schwingungen versetzt. Dem Exzenter 18 gegenüber ist eine Gegenmasse 22 angeordnet.
  • Die Exzenter-Schwingmühle 10 ist über Federn 24.1, 24.2 gelagert. Über die schwingenden Mahlbehälterwände werden den Mahlkugeln Stöße erteilt. Das zwischen Mahlbehälterwänden und zwischen den Kugeln befindliche Mahlgut wird auf Stoß beansprucht. Es ist keine Mühle bekannt, die einen vergleichbaren Beanspruchungsmechanismus aufweist. Eine derartige Exzenter-Schwingmühle 10 kann kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden.
  • 2 zeigt die Abhängigkeit einer massenspezifischen Oberfläche O in Quadratmeter pro Gramm der Mischung aus Ausgangsmaterial und Metallpulver.
  • Es ist zu erkennen, dass die Oberfläche O zum Zeitpunkt t = 0, das heißt bei Beginn des stoßenden Mahlens, einen Anfangswert Omin hat. Nach einer Mahldauer tmax durchläuft die Oberfläche O ihr globales Maximum Omax. Bei wachsender Mahldauer bzw. Energieeintrag sinkt die massenspezifische Oberfläche wieder ab, da die sich bildenden Agglomerate immer weiter verdichtet werden. Für lange Mahldauern/Energieeinträge nähert sich die massenspezifische Oberfläche einem Grenzwert Ogrenz an.
  • Es hat sich herausgestellt, dass das Mahlen vorzugsweise zu einem Zeitpunkt beendet wird, der nach dem Zeitpunkt tmax der maximalen massenspezifischen Oberfläche liegt und zu dem die massenspezifische Oberfläche um höchstens zwei Drittel eines maximal möglichen Abfalls ΔO abgefallen ist. Die massenspezifische Oberfläche O ist die auf die Masse des Materials bezogene. Sie trägt die Einheit Quadratmeter pro Gramm und wird nach DIN-ISO-9277 bestimmt.
  • 3 zeigt ein röntgenographisches Diagramm für das Ausgangsmaterial zum Beginn des Mahlvorgangs und zu dem Zeitpunkt, zu dem das Mahlen beendet wird. Es ist zu erkennen, dass zu Beginn des Mahlvorgangs der Röntgenpeak eine geringe Breite d hat und dass diese Breite mit zunehmendem Mahlen größer wird. Der Grund dafür sind zunehmende Gitterfehler, die durch den Energieeintrag beim Mahlen hervorgerufen werden. Die Gitterfehler sind die Ursache für die Agglomeratbildung. Der Messwert ist der oben beschriebene Agglomerationskoeffizient I/I0.
  • 4a und 4b zeigen REM-Aufnahmen der Agglomeratbildungen und Elementverteilungsdiagramme aus Mischungen von Ilmenit und Aluminiumpulver.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Eine Ilmenit-Probe mit 30,02% Ti, 34,43% Fe, 0,42%Al, 0,76% Si, 0,02% Cr und den Spurenelementen P, U, Zr, Th der Körnung d50 = 130 µm wurde in Bezug auf Wasserstoffentwicklung mit 5% Aluminiumpulver der Kornklasse 44–149 µm gemischt und im Satelliten einer Exzenter-Schwingmühle mit einem Energieaufwand von 255 kWh/t unter Argon gemahlen. Als Agglomerationskoeffizient wurde das Verhältnis der Röntgenbeugungsintensitäten an der Gitterebene (104) von Ilmenit mit I/I0 = 0,4 bestimmt. Das unter diesen Mahlbedingungen agglomerierte Gemisch wurde einer offenen Laugung mit Dünnsäure einer Konzentration von 40 Gew.-% H2SO4 bei 95°C und einer Laugedauer von 60 min. unterzogen. Die Feststoffkonzentration pro Liter betrug 200 g. Die Analyse der tiefvioletten fast schwarzen Lösung ergab ein Titanausbringen von 92,3% und ein Eisenausbringen von 94%. Eisen und Aluminium wurden bei einer Temperatur < 15°C als Sulfatgemisch auskristallisiert und nach Vakuumeindampfung und Oxidation ergab die Hydrolyse von TiO2 ein Fällungsprodukt (TiO2.aqua) mit 99% TiO2, das Pigmentqualität besitzt.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Die gleiche Ilmenit-Probe aus Beispiel 1 wurde mit ebenfalls 5% Magnesiumpulver der Kornklasse 44–149 µm gemischt und im Satelliten einer Exzenter-Schwingmühle unter Argon mit einem Energieaufwand von 255 kWh/t gemahlen. Das agglomerierte Mahlgut mit einem Agglomerationskoeffizienten I/I0 < 0,4 wurde mit Dünnsäure, die 30 Gew.-% H2SO4 enthielt, bei 80 °C 60 minutenlang gelaugt. Die Analyse der Lösung ergab ein Titanausbringen von 95% und ein Eisenausbringen von 96%. Nach Eisen- und Magnesiumabtrennung ergab die Hydrolyse ein Fällungsprodukt mit 99,3% TiO2.
  • Ausführungsbeispiel 3
  • Die gleiche Ilmenit-Probe aus Beispiel 1 wurde mit 5% Eisenpulver der Kornklasse 10 µm gemischt und im Satelliten einer Exzenter-Schwingmühle unter Argon mit einem Energieaufwand von 180 kWh/t gemahlen. In diesem Fall betrug der Agglomerationskoeffizient < 0,3. Das agglomerierte Mahlgut wurde mit Mineralsäure, die 40 Gew.-% H2SO4 enthielt bei 75°C, 120 min gelaugt. Die Analyse der Lösung ergab ein Titanausbringen von 97%; das Eisenausbringen lag bei 95%. Nach der Eisenabtrennung wurde durch Hydrolyse ein Fällungsprodukt mit 98% TiO2 erzeugt.
  • Vergleichsbeispiel 4
  • Zum Nachweis des beanspruchten Reaktionsmechanismus wurde auf eine gemeinsame Agglomeration von Ilmenit und Aluminiumpulver verzichtet. Die in Beispiel 1 angegebene Ilmenit-Probe wurde allein ohne Aluminiumpulver, in der ebenfalls in Beispiel 1 angegebenen Versuchseinrichtung mit dem gleichen Energieaufwand wie in Beispiel 1 (255 kWh/t) einem Feinstmahlprozess bis zur Ausbildung von Agglomeraten unterzogen. Der Agglomerationskoeffizient für Ilmenit wurde mit 0,7 bestimmt. Der gemahlene Ilmenit wurde anschließend mit Aluminiumpulver der Körnung 44–149 µm gemischt und bei 95°C mit 40 Gew.-%iger H2SO4 gelaugt. Der Feststoffgehalt betrug wie in Beispiel 1 200 g/L. Die Analyse ergab bei ausbleibender Violettfärbung der Lösung durch Ti3+ Ionen ein Ti-Ausbringen von 13%. Das Fe- und Al-Ausbringen in Form von Sulfat betrug 16%. Eine Reduktion von vierwertigem Titan zu dreiwertigem Titan konnte nicht festgestellt werden.
  • Vergleichsbeispiel 5
  • Ebenfalls zum Nachweis, dass der beanspruchte Reaktionsmechanismus nur von atomarem Wasserstoff abhängig ist, wurde die in Beispiel 1 angegebene Ilmenit-Probe in Gegenwart von 0,1 bar Wasserstoffgas (molekularer H2) in der in Beispiel 1 angegebenen Versuchseinrichtung einem Feinstmahlprozess (420 kWh/t) bis zur Ausbildung von Agglomeraten unterzogen. Wie in Beispiel 4 wurde ein Agglomerationskoeffizient von 0,8 gemessen. Die Laugung mit 40 Gew.-% H2SO4 bei 95 °C und einem Feststoffgehalt 200 g/L zeigte keine violette Färbung der Lösung. Es fand also keine Reduktion von vierwertigem Titan zu dreiwertigem Titan mit dem molekularen Wasserstoff statt. Das Titanausbringen von 36% und das Eisenausbringen von 55% sind ausschließlich auf die bekannten Aktivierungseffekte bei der Schwingmahlung zurückzuführen.
  • Vergleichsbeispiel 6
  • Zur Ermittlung des Einflusses der Agglomeration durch Schwingmahlung wurde ungemahlener Ilmenit (I/I0(104) = 1) mit 35 Gew.%iger Dünnsäure bei 70°C und einem Feststoffgehalt von 200 g/L gelaugt. Die Analyse der Lösung ergab ein Ti-Ausbringen von 0,05% und ein Fe-Ausbringen von 0,3%.
  • Ausführungsbeispiel 7
  • Der Einfluss des Anteils von Metallpulver wurde am Beispiel von Aluminium durch Erhöhung auf 26% Al in der Mischung Ilmenit-Aluminium untersucht. Gemahlen wurde mit einem Energieaufwand von 255 kWh/t. In diesem Fall wurde ein Agglomerationskoeffizient von 0,15 gefunden. Obgleich mit Argon eine Schutzgasatmosphäre gebildet wurde, neigt diese Mischung beim Kontakt mit Sauerstoff zur Entzündung. Das bei der Laugung mit Dünnsäure bei 50°C erreichte Ti-Ausbringen liegt bei 72,4% und das Fe-Ausbringen wurde mit 85,1% analysiert. Das Ausbringen von Al in der Lösung erreichte nur 34,3%, da Aluminium durch mechano-chemische Reaktion in der Mühle zu unlöslichem Al2O3 aufoxidiert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Exzenter-Schwingmühle
    12
    Mahlrohr
    14
    Mahlkugel
    16
    Ausgangsmaterial
    18
    Exzenter
    20
    Exzenterscheibe
    22
    Gegenmasse
    24
    Feder
    O
    massenspezifische Oberfläche
    ΔO
    maximal möglicher Abfall
    d
    Breite
    tend
    Mahl-Beendigungszeitpunkt

Claims (10)

  1. Verfahren zum Behandeln von Ausgangsmaterial (16), das eisenhaltige Titan-Rohstoffe enthält, mit den Schritten: (a) stoßendes Mahlen des Ausgangsmaterials (16) zusammen mit einem Metallzusatz, so dass sich Agglomerate bilden, und (b) Zugeben einer Mineralsäure, sodass durch eine Reaktion der Mineralsäure mit dem Metallzusatz naszierender Wasserstoff gebildet wird, der das vierwertige Titan zu dreiwertigem Titan reduziert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das stoßende Mahlen mittels einer Schwingmühle durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlen so durchgeführt wird, dass das Mahlen zu einem Zeitpunkt beendet wird, zu dem die massenspezifische Oberfläche zumindest das 0,8-fache des globalen Maximums beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mahlen so durchgeführt wird, dass das Mahlen zu einem Zeitpunkt (tend) beendet wird, zu dem das globale Maximum durchlaufen ist und ein Abfall der massenspezifischen Oberfläche (O) höchstens zwei Drittel eines maximal möglichen Abfalls beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugeben der Mineralsäure und das Reduzieren des vierwertigen Titans bei Umgebungsdruck durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralsäure Schwefelsäure ist und höchstens 80 Gewichtsprozent H2SO4 enthält.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugeben der Säure bei einer Temperatur von höchstens 100°C erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallzusatz pulverförmig ist und Aluminium, Eisen oder Magnesium enthält.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Zugeben der Mineralsäure eine Lösung entsteht, die, gegebenenfalls neben vierwertigem Titan, dreiwertiges Titan enthält, wobei das Verfahren den Schritt eines Entfernens von Nicht-Titan-Verbindungen durch Auskristallisieren oder Fällen umfasst.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: – Ausfällen von Ti(OH)3, neben TiO2, und – Kalzinieren von Ti(OH)3, sodass Titandioxid erhalten wird.
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