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Verfahren zur Abtrennung des Eisens aus titaneisenhaltigen Erzen Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abtrennung des Eisens aus titaneisenhaltigen
Erzen, bei denen das Eisen mehr oder weniger in Form von Ferroeisen vorliegt. Durch
den Ausdruck vtitaneisenhaltiges Erz« werden Rutilerze und Erze ähnlicher Mineralien
umfaßt, die Ferroeisen und Titananteile enthalten und die auf chemischem oder physikalischem
Wege zwecks Erzielung von Titanoxydkonzentraten, Schlacken und anderen titanoxydhaltigen
Konzentraten vorbehandelt worden sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Abtrennung des Eisens
von den Titananteilen bei derartigen Erzen und stellt somit ein verbessertes Verfahren
dar zur Erzielung eines titanoxydhaltigen Konzentrats, das praktisch eisenfrei ist
und das als Ausgangsmaterial für die industrielle Herstellung von Titantetrachlorid,
Titanmetall oder ähnlichen Produkten dient.
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Es sind bereits Verfahren bekanntgeworden, bei denen die Titananteile
aus titaneisenhaltigen Materialien abgetrennt werden. Bei derartigen Verfahren wird
das zerkleinerte titanoxydhaltige Material bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen
in Gegenwart von Kohle oder anderen Reduktionsmitteln chloriert zwecks Erzielung
einer gasförmigen Mischung aus Titantetrachlorid und Eisenchloriden, nämlich Ferrichloriden
und Ferrochloriden ; die gasförmige Mischung wird dann in ihre Komponenten getrennt,
wobei Titantetrachlorid in verhältnismäßig reiner Form erhalten wird.
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Derartige bekannte Verfahren weisen verschiedene Schwierigkeiten auf;
eine der größten Schwierigkeiten liegt in der Notwendigkeit, die Eisenchloride aus
der gasförmigen, aus Eisen- und Titanchloriden bestehenden Mischung abzutrennen.
Eine Trennung dieser gasförmigen Mischungskomponenten kann bis zu gewissem Umfange
im Wege einer fraktionierten Kondensation durchgeführt werden wegen der normalen
Neigung des Ferrichlorids, aus dem dampfförmigen Zustand unmittelbar in den festen
Zustand zu kondensieren, während das Ferrochlorid zu einer Flüssigkeit kondensiert.
Da jedoch das flüssige Ferrochlorid dazu neigt, die festen Reaktionsteilnehmer zu
überziehen, und somit zu beträchtlichen Verstopfungen und niedriger Verfahrensausbeute
führt, ist es notwendig, die gesamten Eisenanteile in flüchtiges Ferrichlorid umzuwandeln.
Es sind weitere Verfahren bekanntgeworden, um die Eisenanteile aus titanhaltigen
Materialien im Wege der Chlorierung in Abwesenheit eines Reduktionsmittels abzutrennen
und flüchtige Eisenchloride zu bilden, die in dampfförmigem Zustand abgeleitet werden
können, ohne daß eine Verflüchtigung der Titananteile eintritt. Derartige Verfahren
haben aber nicht zu einer Auswertung auf wirtschaftlicher Basis führen können.
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Die Erfindung vermeidet die den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile
und stellt ein Verfahren dar, das in wirtschaftlicher Weise auf großindustrieller
Basis angewendet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß das titaneisenhaltige Erz mit einem gasförmigen Oxydationsmittel oxydiert und
das oxydierte Erz mit Titantetrachlorid bei einer Temperatur von mindestens 500",
vorzugsweise bei 850 bis 1050°, in Abwesenheit von Reduktionsmitteln chloriert wird
und daß das hierbei in Dampfform gebildete Ferrichlorid von dem titanoxydhaltigen
Rückstand abgeleitet wird. Als Oxydationsmittel wird erfindungsgemäß ein sauerstoffhaltiges
Gas verwendet. Es ist besonders zweckmäßig, die Behandlung mit Titantetrachlorid
bei einer Temperatur von 700 bis 900° durchzuführen.
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In weiterer Ausführung der Erfindung wird als Oxydationsmittel Chlorgas
verwendet, und die Behandlung mit dem Chlorgas und mit Titantetrachlorid erfolgt
gleichzeitig, indem ein Gemisch aus Chlor und Titantetrachlorid benutzt wird. Zweckmäßigerweise
wird die Behandlung des oxydierten Erzes mit Titantetrachlorid in einer Wirbelschicht
vorgenommen; bei Verwendung einer aus Chlor und Titantetrachlorid bestehenden Mischung
wird die Behandlung des Erzes ebenfalls in einer Wirbelschicht durchgeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung
titanoxydhaltiger Konzentrate, die im wesentlichen eisenfrei sind, indem durch Vermeidung
der durch kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel bedingten Schwierigkeiten eine bequeme
Abtrennung des Eisens aus dem titanhaltigen Eisenerz durch Behandlung mit einem
gasförmigen Oxydationsmittel und mit Titantetrachlorid ermöglicht wird; hierdurch
wird nämlich ein dampfförmiges Ferrichlorid gebildet,
das leicht
von dem titanoxydhaltigen Rückstand, der im wesentlichen eisenfrei ist, abgetrennt
werden kann. Der Titanoxydrückstand kann dann in weiteren Verfahren bearbeitet werden
und beispielsweise zwecks Darstellung von Titantetrachlorid einer zusätzlichen Chlorierung
unterzogen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Oxydationsmittel Chlorgas
verwendet, und die Behandlung des titaneisenhaltigen Erzes wird durch eine Mischung
aus Chlorgas und Titantetrachlorid vorgenommen. Die Abtrennung des Eisens von den
Titananteilen des Erzes wird hierbei dadurch bewirkt, daß rohes, d. h. nicht oxydiertes
Erz mit einer Mischung von flüchtigem Titantetrachlorid und Chlorgas in Abwesenheit
von Kohlenstoff oder ähnlichen Reduktionsmitteln behandelt wird. Wenn auch die Natur
der Reaktion des dampfförmigen Titantetrachlorids und Chlorgases mit dem Erz nicht
genau bekannt ist, so können doch zwei mögliche Erklärungen für diese Reaktion gegeben
werden. Die eine ist die, daß das Chlorgas als Oxydationsmittel zur Umwandlung eines
Teiles der Ferrooxydanteile zu Ferrichlorid und Ferrioxyd dient, während das Titantetrachlorid
mit den so gebildeten Ferrioxydanteilen und mit dem ursprünglich im Erz vorhandenen
Ferrioxyd reagiert, um diese Eisenanteile zu flüchtigem Ferrichlorid umzuwandeln,
wobei das Titantetrachlorid ebenfalls mit dem restlichen Ferrooxyd reagiert und
Ferrochlorid bildet, das wiederum durch das freie Chlorgas zu flüchtigem Ferrichlorid
umgewandelt wird. Die zweite Erklärung ist die, daß das Titantetrachlorid die Eisenoxydanteile
des Erzes zu Ferrichlorid und Ferrochlorid umwandelt und daß das Chlorgas die Ferrochloridanteile
zu Ferrichlorid umwandelt. In jedem Falle gelangen jedoch im wesentlichen alle Eisenanteile
als flüchtiges Ferrichlorid aus dem Reaktionsgefäß, wobei ein Rückstand aus im wesentlichen
reinem, körnigem Titandioxyd verbleibt. In diesem Zusammenhang angestellte Untersuchungen
haben gezeigt, daß bei ausschließlicher Verwendung von Titantetrachlorid zum Zwecke
der Chlorierung des Eisens oder des rohen, d. h. nicht oxydierten titaneisenhaltigen
Erzes die Reaktion sehr bald langsam verläuft, die Reaktionsschicht starr wird und
der Gasdurchtritt zur Bildung von Kanälen in der Schicht führt. Es ist daher wichtig,
daß eine Mischung von Titantetrachlorid und Chlor beim Roherz verwendet wird, um
den wirtschaftlichen Erfolg des Verfahrens zu sichern.
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Das als Ausgangsprodukt dienende titaneisenhaltige Erz ist ein rohes
Erz, bestehend aus titaneisenhaltigen Mineralien oder aus einem Gemisch von Titan-
und Eisenverbindungen in feinverteilter Form; es wird vorzugsweise in einer Wirbelschicht
bei erhöhter Temperatur mit einer Mischung aus Titantetrachlorid und Chlorgas bei
Abwesenheit eines Reduktionsmittels behandelt.
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Zu diesem Zweck wird in das Reaktionsgefäß eine Schicht einer vorbestimmten
Menge von feinverteiltem titaneisenhaltigem Erz eingetragen, das durch vorherige
Abtrennung der kieseligen Gangart angereichert wurde. Zwecks Einleitung der Reaktion
wird mit Chlor gemischtes Titantetrachlorid auf eine Temperatur annähernd zwischen
250 und 350° erhitzt und in das Reaktionsgefäß unterhalb der Schicht in einem aufwärts
gerichteten, die Schicht durchdringenden Gasstrom, eine Wirbelschicht bildend, zugeführt,
d. h. eine Erzschicht, in der die einzelnen Erzteilchen im Wirbelzustand gehalten
werden, wobei der Wirbelzustand vorzugsweise durch einen geregelten, aufwärts gerichteten
Gasstrom aufrechterhalten wird. Bei der Bildung der Wirbelschicht in dem Reaktionsgefäß
muß die Geschwindigkeit, mit der der Gasstrom die Schicht durchdringt, ausreichend
sein, um die Teilchen des Erzes oder des entsprechenden Materials im Wirbelzustand
zu halten, sie darf jedoch nicht so groß sein, daß die Teilchen nach oben aus der
Reaktionszone des Reaktionsgefäßes herausgeführt werden. Ein befriedigender M'irbelzustand
wird erreicht mit Gasgeschwindigkeiten ungefähr zwischen 9 und 30 cm/sec bei Verwendung
von Erzen mit einer Teilchengröße, die im Bereich eines mittleren Ilmenitsandes
liegt und zwischen 8 und 80 Maschen pro cm beträgt.
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Das Verfahren mit einer Wirbelschicht, wie oben beschrieben, führt
zu befriedigenden Ergebnissen; es liegen jedoch auch andere Verfahren zur Durchführung
der zwischen gasförmigen und festen Stoffen verlaufenden Reaktion im Rahmen der
Erfindung. Wenn auch eine ruhende Schicht im allgemeinen zu einer langsamer ablaufenden
Reaktion und zur Bildung von Kanälen führt, kann das erfindungsgemäße Verfahren
auch mit einer ruhenden Schicht durchgeführt werden.
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Zu der vorerwähnten Wirbelschicht wird zusätzliches rohes titaneisenhaltiges
Erz zugeführt, das auf eine Temperatur zwischen 300 und 400° vorgewärmt wurde, um
ein Absinken der Temperatur der Reaktionszone und eine Kondensation des dampfförmigen
Ferricblorids bei der Zuführung des rohen Erzes zur Wirbelschicht zu verhindern.
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Wenn auch der genaue Reaktionsmechanismus zwischen Fe O, C12 und Ti
C14 nicht bekannt ist, so können die Ergebnisse dieser Reaktionen durch die folgende
Gleichung dargestellt werden
| 2 Fe O +. C12 -t- Ti C14 > 2 Fe Cl, -f- Ti
0, (1) |
Bei dieser Reaktion reagiert das Ti C14 mit den Ferrioxydanteilen nach der folgenden
Gleichung:
| 2 Fee 03 -j- 3 Ti C14 ---#- 4 Fe Cl, -j- 3 Ti
02. (2) |
Das Chlor reagiert mit den Ferrooxydanteilen des Erzes und mit den Ferrochloridanteilen,
die durch Reaktion des Ti Cl" mit den im Erz anwesenden Ferrooxydanteilen gebildet
werden, um Ferrichlorid zu bilden. Die Umwandlung der Eisenanteile des Ezes in flüchtiges
Ferrichlorid kann zu 90 °/o oder höher erfolgen, wobei im wesentlichen alles verflüchtigte
Ferrichlorid aus der Wirbelschicht des Reaktionsgefäßes austritt und hierbei einen
im wesentlichen reinen Titandioxydrückstand zurückläßt.
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Nach den beiden vorstehenden Gleichungen sind 0,494 Teile Chlor und
1,32 Teile Titantetrachlorid auf 1 Teil in dem Erz anwesendes Ferrooxyd und zusätzlich
1,78 Teile Titantetrachlorid auf 1 Teil in dem Erz anwesendes Ferrioxyd erforderlich.
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Die Menge des zu verwendenden Titantetrachlorids entspricht vorzugsweise
der theoretischen zur Reaktion mit dem Eisen des Ausgangsmaterials erforderlichen
Menge; es sollte jedoch ein kleiner Überschuß an Titantetrachlorid benutzt werden,
um eine weitgehende Umwandlung des Eisens zu Ferrichlorid zu gewährleisten. GroßeÜberschüsse
anTitantetrachloridsindzuvermeiden, da hierdurch Verluste an Titantetrachlorid und
eine gleichzeitige Verunreinigung des flüchtigen Ferrichlorids mit Titantetrachlorid
erfolgt.
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Die verwendete Chlormenge muß ausreichend sein, um sowohl die Ferrooxydanteile
des Erzes als auch dasjenige Ferrochlorid zu oxydieren, das durch Reaktion des Titantetrachlorids
mit dem Ferrooxyd entstanden ist. Befriedigende Ergebnisse werden erreicht, wenn
Chlor in stöchiometrischer Menge verwendet wird. In der Praxis jedoch ist es zweckmäßig,
wenn bei der Oxydation wenigstens 100/, Chlorüberschuß über die stöchiometrische
Menge hinaus benutzt wird, um eine schnelle und vollständige Reaktion zu gewährleisten.
Das nicht reagierte Chlor kann anschließend gesammelt und von neuem durch die Wirbelschicht
des Reaktionsgefäßes zur Oxydation weiteren Erzes eingeführt werden.
Auf
der Grundlage der vorzugsweisen molaren Verhältnisse von Titantetrachlorid zu Chlor
von 1 : 1 bis 1 : 3 werden von 2,7 bis 0,9 Gewichtsteilen Titantetrachlorid pro
Gewichtsteil Chlor in Abhängigkeit von der Menge des in dem titanhaltigen Erz anwesenden
Ferrooxyds benutzt.
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Im allgemeinen gehen die Reaktionen, durch die die Eisenanteile des
titaneisenhaltigen Erzes von Oxyden zu Chloriden umgewandelt werden, in einem Temperaturbereich
von ungefähr 500 bis ungefähr 1200° vor sich. Bei titanhaltigem Material, das ein
Sieb mit 130 Maschen pro cm passiert und bei dem im wesentlichen alle Eisenanteile
in reduziertem Zustand als Ferrooxyd vorliegen, geht die Umwandlung der Oxyde zu
Ferrichloriden im Wege der Oxydation und Chlorierung im unteren Ende des Temperaturbereiches
vor sich. Vom Gesichtspunkt hoher Ausbeuten aus liegt die vorzugsweise anzuwendende
Reaktionstemperatur im Bereich zwischen 700 und 900°. Wenn andererseits das titanhaltige
Material sowohl Ferroeisen- als auch Ferrieisenanteile enthält, werden im allgemeinen
höhere Temperaturen beim erfindungsgemäßen Verfahren zur wirkungsvollen Umwandlung
der Oxyde benutzt; hierbei liegt der zu bevorzugende Temperaturbereich ungefähr
zwischen 850 und 1050°.
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Es wurde gefunden, daß bei Aufrechterhaltung einer aus granuliertem
Erz bestehenden Wirbelschicht durch einen aufwärts gerichteten Gasstrom, der zwischen
9 und 30 cm/sec besitzt, das Titandioxyd nicht mit dem verflüchtigten Ferrichlorid
aus dem Reaktionsgefäß herausgetragen wird, sondern sich als Rückstand in der Wirbelschicht
sammelt. Diese an sich unerwartete Wirkung kann auf die Tatsache zurückgeführt werden,
daß die Teilchengröße des chlorierten Erzes im wesentlichen unverändert bleibt oder
höchstens eine leichte Verringerung in ihrer Größe erfährt. Die verdrängten Eisenatome
des Erzes werden offensichtlich durch Titanatome ersetzt mit dem Ergebnis, daß die
Gitterstruktur praktisch unverändert bleibt. Während daher das durch Chlorierung
des Ferrioxyds gebildete Ferrichlorid aus der Schicht verflüchtigt wird, wird das
nicht flüchtige und als Rückstand anfallende Titandioxyd in der Schicht gehalten
und kann danach in dem gleichen Reaktionsgefäß chloriert oder einer getrennten Zone
zugeführt werden, wo die Titandioxydteilchen eine Wirbelschicht in einer Mischung
von Kohlenstoff und Chlorgas bilden zwecks Darstellung von Titantetrachlorid. Die
Chlorierung des Rückstandes, d. h. des angereicherten Titandioxyds, entweder im
fortlaufenden oder unterbrochenen Reaktionsprozeß hat gezeigt, daß das angereicherte
Titandioxyd zum mindesten mit der gleichen, wenn nicht mit größerer Leichtigkeit
chloriert werden kann als das natürliche Rutilerz.
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Das verflüchtigte Ferrichlorid kann aus dem Reaktionsgefäß entfernt
und in einer getrennten Zone gesammelt werden, wo es durch die Zuführung von Sauerstoff
zu Eisenoxyd und Chlorgas zerlegt wird.
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Wenn sich auch die vorstehende Beschreibung insbesondere auf die Oxydation
und Chlorierung eines rohen, nicht oxydierten Erzes bezieht, so kann das erfindungsgemäße
Verfahren auch Anwendung finden auf titanhaltiges Material, bei dem alle Eisenanteile
in reduzierter Form als Ferrooxyd vorliegen.
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Zwar ist die Behandlung von rohem nicht oxydiertem titaneisenhaltigem
Erz durch Zumischung von Titantetrachlorid und Chlor vorzuziehen, es liegt jedoch
auch im Rahmen der Erfindung, wenn ein titaneisenhaltiges Erz durch voraufgehende
Oxydation des rohen Erzes und anschließende Chlorierung des oxydierten Erzes behandelt
wird.
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Die Oxydation des rohen Erzes kann auf verschiedene Weise durchgeführt
werden, beispielsweise durch Rösten des Erzes in Gegenwart von Luft. Wenn Luft oder
ein anderes sauerstoffhaltiges Gas benutzt wird, muß die verwendete Menge ausreichen,
um im wesentlichen alles in dem Erz anwesende Ferroeisen in Ferrieisen gemäß nachfolgender
Gleichung umzuwandeln
| 2 Fe 0 + 1/2 02 > Fe, 03. (3) |
Es muß ein Minimum von 0,111 Gewichtsteilen O. auf 1 Teil im Erz anwesendes Fe 0
verwendet werden. In der Praxis ist es zweckmäßig, von den genauen stöchiometrischen
Verhältnissen auszugehen und einen großen Luftüberschuß zu benutzen, um eine schnelle
und vollständige Reaktion zu gewährleisten.
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Das in dem Erz bereits anwesende Ferrieisen und auch das durch die
Oxydation des Ferroeisens erzielte Ferrieisen reagiert mit Titantetrachlorid entsprechend
Gleichung (2), wie oben, aus der sich ergibt, daß 1,78 Teile Titantetrachlorid für
die Umwandlung von 1 Teil in dem oxydierten Erz vorhandenes Ferrioxyd in Ferrichlorid
erforderlich ist; anders ausgedrückt sind 1,32 Teile Titantetrachlorid erforderlich,
um 1 Teil in dem ursprünglichen Erz enthaltenes Ferrooxyd, und 1,78 Teile Titantetrachlorid
erforderlich, um 1 Teil in dem ursprünglichen Erz enthaltenes Ferrioxyd umzuwandeln.
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Die Behandlung des oxydierten Erzes mit verflüchtigtem Titantetrachlorid
wird vorzugsweise in der Weise durchgeführt, daß in einem Reaktionsgefäß eine Wirbelschicht
des oxydierten Erzes dadurch gebildet wird, daß verflüchtigtes Titantetrachlorid,
das mit einem inerten, nicht reduzierenden Gas, wie Stickstoff, gemischt ist, aufwärts
durch die Erzschicht mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 9 und 30 cm/sec
geführt wird. Zu dieser Wirbelschicht wird zusätzliches oxydiertes Erz mit fortschreitender
Reaktion bei erhöhter Temperatur zugegeben, um verflüchtigtes Ferrichlorid und im
wesentlichen reines Titandioxyd darzustellen.
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Die Menge des bei wirkungsvoller und wirtschaftlicher Arbeitsweise
verwendeten Titantetrachlorids entspricht vorzugsweise der theoretischen, zur Reaktion
mit den Sauerstoffanteilen des im Erz anwesenden Eisens erforderlichen Menge, wenn
auch ein kleiner Überschuß Titantetrachlorid über die stöchiometrische Menge eine
weitgehende Umwandlung der Eisenanteile gewährleistet.
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Ein inertes Gas, wie beispielsweise Stickstoff, kann mit dem Titantetrachlorid
gemischt werden in einem Verhältnis 1 : 1, wobei der Stickstoff hauptsächlich dazu
dient, die Bildung der Wirbelschicht zu unterstützen und die Einstellung des Verhältnisses
von Titantetrachlorid zu dem dem Reaktionsgefäß zugeführten Erz zu erleichtern.
Wenn jedoch diese Erwägungen nicht ausschlaggebend sind, kann auch das Titantetrachlorid
allein erfolgreich verwendet werden. Die Temperatur zur Chlorierung der Eisenanteile
durch Titantetrachlorid und gegebenenfalls Stickstoff liegt vorzugsweise zwischen
ungefähr 850 und 1050°; bei diesen Temperaturen und insbesondere in dem höher liegenden
Bereich kann ein Wirkungsgrad der Reaktion von 98,5 % erwartet werden.
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Hierbei kann die zur Aufrechterhaltung der oben beschriebenen Reaktionen
erforderliche Arbeitstemperatur bei kleinen Anlagen durch elektrische Widerstandselemente
erzielt werden, die um das Reaktionsgefäß herum in beliebiger Weise angeordnet sein
können. Bei großen Anlagen kann die erforderliche Temperatur durch eine exothermische
Reaktion in dem Reaktionsgefäß erreicht werden, um eine fortlaufende Arbeitsweise
zu erhalten.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren können somit titanhaltige Eisenerze
im Wege der Oxydation und Chlorierung behandelt werden, um flüchtiges Ferrichlorid
aus dem Erz abzutrennen und einen Rückstand von im wesentlichen reinem Titandioxyd
zu erhalten.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beispiel 1 Ungefähr 5529 Teile feinverteiltes rohes, titaneisenhaltiges
Erz mit einer Zusammensetzung aus 58,61/, Titandioxyd, 22,4 % Ferrioxyd und
13,5 °/,, Ferrooxyd und mit einer Korngröße entsprechend 20 bis 60 Maschen; cm wurden
auf annähernd 300- erhitzt und in einem Verhältnis von ungefähr 34 Teilen pro Minute
in den oberen Teil eines Reaktionsgefäßes gegeben, in welchem eine ungefähr 65 bis
90 cm hohe Wirbelschicht mit einem Gehalt von ungefähr 1805 Teilen Titaneisenerz
aufrechterhalten wurde. Das der Wirbelschicht zugeführte Erz besaß eine Korngröße
entsprechend 20 bis 60 Maschen: cm. Die Wirbelschicht wurde dadurch aufrechterhalten,
daß eine Gasmischung mit einem Verhältnis von ungefähr 2,7 bis 0,9 Gewichtsteilen
Titantetrachlorid zu 1 Gewichtsteil Chlor in einem aufwärts gerichteten Gasstrom
durch die Wirbelschicht mit einer Geschwindigkeit von 10,7 cm/sec und einer Temperatur
von annähernd 300° geleitet wurde. Die Temperatur der Wirbelschicht wurde bei 1050°
gehalten. Der titandioxydhaltige Rückstand wurde dem Reaktionsgefäß entnommen in
einem Verhältnis von 23 bis 30 Teilen pro Minute; er enthielt im wesentlichen 90
°/o Titandioxyd und 6,6 °/o Eisenoxyd, der Rest war Gangart u. dgl. Die Reaktion
wurde für einen Zeitraum von 2 Stunden und 20 Minuten unter praktisch gleichbleibenden
Bedingungen fortgesetzt; es wurde eine Gesamtmenge von ungefähr 4622 Teilen titanoxydhaltiger
Rückstand erhalten.
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Der Wirkungsgrad der Reaktion wurde berechnet auf der Grundlage der
Anzahl von Titantetrachloridteilen, die theoretisch zum Ersetzen aller chlorierbaren
Elemente von 100 Teilen Erz erforderlich waren. Auf dieser Grundlage betrug das
berechnete erforderliche Titantetrachlorid 2795 Teile, während das tatsächlich benutzte
Titantetrachlorid sich auf 2873 Teile belief. Der durchschnittliche Wirkungsgrad
lag daher bei 97,5 °/o.
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Beispiel 2 Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der
Ausnahme, daß das dem Reaktionsgefäß zugeführte rohe Ihneniterz annähernd 25,90/0
Eisen enthielt, das durch Rösten in Gegenwart von Luft so lange oxydiert war, bis
praktisch das gesamte Eisen zu Ferrioxyd umgewandelt war; der Prozentgehalt des
als Ferrooxyd verbleibenden Eisens lag bei 1,67. Eine Wirbelschicht aus titaneisenhaltigem
Erz wurde aufrechterhalten durch Passieren einer Mischung aus Titantetrachlorid
und Stickstoff in einem Verhältnis von 1 : 1 mit einer Geschwindigkeit von annähernd
10,7 cmjsec und bei einer Temperatur von annähernd 300° in aufwärtiger Richtung
durch die Schicht hindurch. Die Temperatur der Schicht betrug annähernd 1050' .
Zusätzliches oxydiertes Erz wurde mit einer Temperatur von annähernd 300' in einem
Verhältnis von annähernd 42 Teilen pro Minute zugegeben; der titanhaltige Rückstand
wurde in einem Verhältnis von ungefähr 30 Teilen pro Minute dem Reaktionsgefäß entnommen.
Der Rückstand enthielt annähernd 87,5 Titandioxyd und 6,020 jo Eisenoxyd,
der Rest bestand aus Gangart u. dgl.
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Die Reaktion verlief fließend, es trat keine Bildung von Ferrochlorid
auf und keine Verstopfung oder Sinterung in der Wirbelschicht.
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Beispiel 3 Ungefähr 2260 Teile feinverteiltes, reduziertes, titaneisenhaltiges
Erz mit einer Zusammensetzung von 74,1 Teilen Titandioxyd, 5,8 Teilen Ferrioxyü
und 20,9 Teilen Ferrooxv d wurden in einem Verhältnis von 35 Teilen pro Minute einer
Wirbelschicht mit einer Temperatur von annähernd 875e zugegeben. Die Strömungsgesclmzndigkeit
des Gasstromes in der Wirbelschicht betrug annähernd 9,5 cm ,'sec und wurde aufrechterhalten
durch Zuführung von gasförmigem Titantetrachlorid in einem Verhältnis von 13,2 Gewichtsteilen
pro Minute und von Chlorgas in einem Verhältnis von annähernd 5 Gewichtsteilen pro
Minute. Die Mischung aus gasförmigem Titantetrachlorid und Chlorgas entsprach der
theoretischen Menge, die zur Reaktion mit der gegebenen Erzmenge erforderlich war
zur Herstellung von verflüchtigtem Ferrichlorid und Titandioxyd. Die Behandlung
wurde 1 Stunde und 20 Minuten unter praktisch konstanten Bedingungen aufrechterhalten.
Der titandioxydhaltige Rückstand enthielt annähernd 97,811'. Titandioxyd und 3211
o Eisenoxyd; der durchschnittliche Wirkungsgrad der Titantetrachloridreaktion betrug,
bezogen auf das Eisen und die anderen chlorierbaren, aus dem reduzierten Erz entfernten
Produkte, annähernd 98,2°;0. Es wurde festgestellt, daß die Reaktion erfolgreich
durchgeführt werden konnte bei Temperaturen unter 875-; die Umwandlungen wurden
erzielt bei Temperaturen in der Nähe von 500'.
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Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine ungewöhnlich
weitgehende Umwandlung des in titaneisenhaltigem Erz enthaltenen Eisens zu verflüchtigtem
Ferrichlorid erreicht, ohne daß eine wesentliche Verunreinigung durch Titananteile
auftritt; das anfallende Titandioxydprodukt ist im wesentlichen rein und liegt in
einer zur Chlorierung geeigneten körnigen Form vor. Das erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht weiterhin eine wirtschaftliche Trennung des Eisens von rohem titaneisenhaltigem
Erz bei einem hohen Wirkungsgrad hinsichtlich der Herstellung von flüchtigem, praktisch
nicht verunreinigtem Ferrichlorid, das im wesentlichen frei ist von Kohlenstoff
oder kohlenstoffhaltigen Gasen und erforderlichenfalls anschließend oxydiert werden
kann zwecks Gewinnung von Chlor zur erneuten Behandlung weiteren rohen Erzes. Der
stabile titandioxydhaltige Rückstand besteht im wesentlichen aus reinem Titandioxyd,
das anschließend zwecks Herstellung von Titantetrachlorid chloriert werden kann.
Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren bei titaneisenhaltigen Erzen
oder ähnlichen Materialien, bei denen im wesentlichen alle Eisenanteile als Ferriverbindungen
enthalten oder in dieselben umgewandelt sind, das Ferrieisen direkt zu flüchtigem
Ferrichlorid chloriert; sämtliche Bestandteile werden völlig ausgenutzt bei geringster
Handhabung mit dem Ergebnis, daß sich hohe Ausbeuten ergeben, die frei sind von
nicht zurückgewinnbaren Verlusten, wie sie bei den bisher bekannten Verfahren auftreten.