DE1030316B

DE1030316B - Verfahren zur Gewinnung eines Titandioxydkonzentrats

Info

Publication number: DE1030316B
Application number: DES49038A
Authority: DE
Inventors: Andre Greffe
Original assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Current assignee: Societe dElectro Chimie dElectro Metallurgie et des Acieries Electriques Dugine SA SECEMAU
Priority date: 1955-06-30
Filing date: 1956-06-12
Publication date: 1958-05-22

Description

Verfahren zur Gewinnung eines Titandioxydkonzentrats Bei einem bekannten Verfahren, das zur Entfernung des Eisens aus titan- und eisenhaltigen Erzen dient, wird das zu reduzierende Erz unter Verwendung eines kohlenstoffhaltigen Stoffes als Reduktionsmittel, vorzugsweise unter Zusatz eines Schmelzmittels, z. B. Kalk, Soda oder Magnesia, geschmolzen.
Auf diese Weise wird einerseits eine Metallschmelze, andererseits eine titalioxydhaltige Schlacke gewonnen. Es wurden verschiedene Wege vorgeschlagen, um die Schmelze anschließend von der Schlacke abzutrennen und vor allem das Schmelzreduktionsverfahren so durchzuführen, daß eine flüssige Schlacke anfällt, die sich von der Schmelze infolge des Dichteuiiterschieds abtrennen läßt.
Diese Verfahren sind aber schwierig durchzuführen und erfordern insbesondere eine sehr genaue Regelung der Verfahrenstemperatur und der Menge des verwendeten Kohlenstoffs. Wenn die Temperatur zu niedrig und/oder die Kohlenstoffmenge zu klein ist, wird das Eisenoxyd nicht vollständig reduziert, so daß die Schlacke eine große Menge Eisen enthält. Wenn die Kohlenstoffmenge zu groß und/oder die Temperatur zu hoch ist, wird auch ein Teil des Titandioxyds reduziert, so daß sich niedere Titanoxyde und sogar Titancarbid bilden können. Außerdem bleibt dann das verwendete Schmelzmittel, Kalk, Soda oder insbesondere :Magnesia. in der Schlacke zurück, was bei der weiteren chemischen Behandlung der Schlacke zum Zwecke der Titangewinnung von Nachteil ist.
Bei anderen Verfahren wird das Erz, ohne das ein Schmelzen eintritt, reduziert und anschließend das Eisen von dem titanhaltigen Material mechanisch abgetrennt oder nach der Reduktion oxydiert, wobei mehr oder weniger hydratisierte Eisenoxyde gebildet werden, die anschließend mechanisch von dem titanhaltigen :Material abgetrennt werden können.
Diese Verfahren erfordern jedoch kostspielige mechanische Abtrennungsmethoden; außerdem wird das Eisen dabei in einer wirtschaftlich wenig wertvollen Form abgetrennt.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung werden diese Nachteile beseitigt. Das Eisen wird dadurch aus den titanhaltigen Materialien. insbesondere Ihnenit, entfernt, daß nacheinander eine teilweise Reduktion des Erzes in festem Zustand und anschließend ein Schmelzen, vorzugsweise ohne Zwischenkühlung, erfolgt, indem das reduzierte Erz direkt in einen Schmelzofen eingeführt wird. Die Reduktion wird so durchgeführt, daß praktisch das gesamte Eisen in den metallischen Zustand übergeführt wird, ohne daß eine nennenswerte Menge des Titandioxyds reduziert wird; anschließend wird die Masse geschmolzen, wobei sie sich in zwei flüssige Schichten teilt. von denen die untere aus geschmolzenem eisenhaltigem Metall, die obere Schicht aus einer flüssigen, Ti O.,-reichen Schlacke besteht.
Zur Durchführung des Verfahrens kann ein festes Reduktionsmittel. z. B. Koks, verwendet werden. In dieseln Fall werden sowohl das zu behandelnde Erz als auch das Reduktionsmittel fein zerkleinert. Vorzugsweise wird Koks mit einem Aschegehalt von höchstens 10% verwendet.
Es können auch gasförmige Reduktionsmittel. z. B. Wassergas. Generatorgas. Gichtgas oder Wasserstoff, verwendet werden. In diesem Fall wird das Reduktionsgas durch die Erzschicht geleitet.
Die Reduktion wird bei einer Temperatur durchgeführt, die niedriger ist als die, bei der eine Reduktion des Titandioxvds unter Bildung von niederen Oxyden oder von Carbid erfolgen würde. Die Temperatur liegt im allgemeinen zwischen 900 und 1200° C. Sie hängt von der Art des verwendeten Reduktionsmittels ab: ein gasförmiges Reduktionsmittel erfordert eine niedrigere Temperatur als ein festes Reduktionsmittel.
Das Schmelzen, bei dem im allgemeinen kein Schmelzmittel verwendet wird, kann nach bekannten Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise im elektrischen Ofen. Es bilden sich zwei flüssige Schichten, von denen die untere aus flüssigem Eisen oder Gußeisen besteht, die obere eine Titandioxydschlacke ist, die gegebenenfalls einen Teil der Asche des Reduktionsmittels und ein wenig Eisen enthält. Selbstverständlich ist diese Schlacke um so reicher an Titandioxyd, je weniger Verunreinigungen im Erz neben Eisen und je weniger Asche im verwendeten Reduktionsmittel enthalten sind. Das Schmelzen wird bei über 1650° C durchgeführt.
Das Verfahren weist zahlreiche Vorteile auf, von denen einzelne auch für sich bei anderen Verfahren erreicht werden können.
a) Nur das Eisenoxyd wird reduziert, nicht aber das Titandioxyd, wodurch eine geringere Menge an Reduktionsmitteln erforderlich ist.
b) Aus der Schmelze wird ein flüssige Schlacke erhalten, die gutes Dekantieren und entsprechend leichtes Abtrennen des metallischen Eisens ermöglicht.
c) Durch Beschicken des Ofens mit heißem Material aus vorangehenden Verfahrensstufen läßt sich der Energieverbrauch beschränken.
d) Das erhaltene Titandioxyd ist sehr konzentriert und weder mit minderwertigen Oxyden oder Carbiden noch mit Soda, Kalk oder einem sonstigen Stoff aus dem Schmelzmittel verunreinigt. Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Schlacke mit einem TiO2 Gehalt bis zu 95% erhalten. Dieser Wert wird selbstverständlich nur erzielt, wenn genügend reine Erze verwendet wurden.
e) Das Eisen wird in einer leicht verwertbaren Form abgetrennt. Beispiel Ein Ilmenit, der 63,340/a TiO2, 27,90% Gesamt-Fe0, 0,48% SiO2, 1,40% A1203 enthielt und der einen Glühverlust von 3,10% besaß, wurde so fein gemahlen, daß er vollständig durch ein Sieb mit 200 bis 250 Maschen/cm2 hindurchging. Als Reduktionsmittel wurde ein Gaskoks mit einem Gehalt von etwa 100/a Asche und 1% flüchtigen Stoffen verwendet, der so weit zerkleinert wurde, daß er vollständig durch ein Sieb mit etwa 950 Maschen/cm2 hindurchging.
100 Teile Ilmenit wurden mit 10 Teilen Koks gemischt; anschließend wurde die :Mischung 1 Stunde auf 1200° C erhitzt.
Das reduzierte Produkt wurde sofort ohne Abkühlung in einen kleinen elektrischen Ofen gebracht, in welchem es bei etwa 1650° C geschmolzen wurde. Man erhielt zwei Schichten; die untere Schicht bestand aus metallischem Eisen mit etwa 1,80% C, etwa 0.20/a Si und Titan in Spuren, die obere aus einer Schlacke mit 94,78% Ti O.. deren Eisengehalt, als Fe 0, 3,67% betrug; ein Teil dieses Eisens war in der Schlacke als metallisches Eisen in Form von sehr kleinen, nicht abgesetzten Teilchen enthalten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Gewinnung eines Titandioxydkonzentrats mit hohem Titandioxvd- und niedrigem Eisengehalt aus eisen- und titanhaltigen Erzen, z. B. Ilmenit, bei welchem die im Ausgangsmaterial enthaltenen Eisenverbindungen ohne Schmelzmittelzusatz in Gegenwart eines Reduktionsmittels in fester Phase unter vollständigem Verbrauch des Reduktionsmittels bei 900 bis 1200° C praktisch vollständig zu Eisen reduziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierte Ausgangsprodukt ohne Zwischenkühlung auf wenigstens 1650° C erhitzt und die gebildete, aus geschmolzenem Eisen bestehende untere Schicht von der oberen Schlackenschicht, die aus nicht reduziertem Titandioxyd, gemischt mit Verunreinigungen aus dem Erz, und nur sehr geringen Mengen Eisen oder Eisenoxyd besteht, abgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es unter Verwendung aschearmen feingemahlenen Kokses oder gasförmiger Reduktionsmittel durchgeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 745 163; USA.-Patentschrift Nr. 2 120 602.