DE1947122A1 - Verfahren zum Gewinnen einer waessrigen Eisen III-chloridloesung sowie einer im wesentlichen eisen III-chloridfreien waessrigen Loesung von Metallchloriden - Google Patents
Verfahren zum Gewinnen einer waessrigen Eisen III-chloridloesung sowie einer im wesentlichen eisen III-chloridfreien waessrigen Loesung von MetallchloridenInfo
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Description
17. Sep. 1969
-ta§. A. QrQmckf
. W. Stockmak
.j P 2736
KAHTO BESEA XOGTO 00«, IgS., Vo* 1,
6-banchit 1-chome, Martmouohi, Chiyo4«-ku»
Tokyo, Japan
" Verfahren sum Gewinnen einer wässrigen Bieen-III-ohloridlösung
sowie einer im wesentlichen eisen-III-chloridfreien
wässrigen Lösung von Hetallohloriden n
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gewinnen einer wässrigen Lösung von Eisen-III-chlorid und einer wässrigen» eiaen-IIlchloridfreien
Lösung von Metallchloriden aus einer wässrigen, Eisen-III-chlorid enthaltenden MetallchloridlSsungo Insbesondere
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Wiedergewinnen von Eieen-III-chlorid durch Lösungsmittelextraktion aus e'iner wässrigen,
Eisen-III-chlorid enthaltenden Lösung, bei dem eine
Eieen-III-chlorid enthaltende, wässrige Lösung von Metallchloriden
in einen FlussIg-ELÜssig-Kontakt mit einen Alkyl-, Aryl-
oder Aralkylketon oder --äther tait 4 bis 10 Kohlenstoffatomen gebracht,
das in der v/äserigen Lösung enthaltene Eisen-III-chlorid
in die organische Keton- und/oder Ätherextraktionsmittelphase
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überfuhrt und eine wässrige, im wesentlichen eisen-IIl-efaloridfreie, Lösung von Metallchloriden als Raffinat erhalten wird, worauf man die mit. Bisen beladens organische Sxtraktionsmittelphase mit Wasser in Berührung bringt und das Bisen-Ill-ohlorid aus der organischen Extrakt!onsmittelphase. in die
wässrige Phaee überführt, und so eine reine, wässrige Eleen-III-ohloridlösung erhält«
Gegenstand der Erfindung ist eoait ein Verfahren zu* Gewinnen
einer wässrigen Slsen-III-ohlorldlusiuig sowie einer Ib wesentlichen eieen-III-chloridfreien wässrigen Losung von Metallchioriden aus einer Bisen-II I-oiilorid enthaltenden wässrig» Netallchloridlösuhg, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man
1) die Eisen-III-chlorid enthaltende wässrige Metallohloridlösung mit der, bezogen auf das vorhandene Eieen-III-ohlorid,
mindestens zweifaohen stöchiometrisehen Moläquivalentmenge
mindestens eines Eetons und/oder eines Äthers, das bswo. der etwa 4 bis etwa 10 Kohlenstoff atome enthält, als Ex$raktionsmittel in Berührung bringt und das Eisen-III-chlorid
aus der wässrigen in die organische Phase extrahiert,
2) den mit Eisen beladen en organischen Extrakt von der in wesentlichen eieen-III-ohloridfreien wässrigen Lösung von Metallohloriden als Raffinat abtrennt,
3) den dabei erhaltenen organischen Sxtrakt mit einen wässrigen
Medium in Berührung bringt, um daraus das Eieen-III-chlorid in das wässrige Medium zu extrahieren, und
4) die dabei erhaltene wässrige Eisen-III-ohloridlOsung von dem
nunmehr im wesentlichen eisenfreien organischen Extrakt abtrennt.,
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In der Literatur wurden bereits mehrere Verfahren beschrieben, um aus einer wässrigen Lösung von Metallchloriden Eisenwertstoffβ
wiederzugewinnen und gleichseitig eine eisenchloridfr*ie wässrige Lösung von Metallchloriden zu erhaltene ZoB0 wird metallisches
Eisen zu einer solchen wässrigen Lösung zugesetzt, um die gesamten Eisenwertstoffe in zweiwertiges Eisen umzuwandeln, worauf die
so erhaltene wässrige Lösung eingeengt wird, um Eisen^II-ohloridkristalle auszuscheiden, sojdass der Eisenwert st off al* kristallines Perroohlorid wiedergewonnen wird, während man al*s Filtrat
•ine wässrige Lösung von Metallohloriden mit verringerte« Eisengehalt erhält. lach diesseitiger Kenntnis war keine dieser bekannten Methoden zur Abtrennung von Eisenwertstoffen befriedigend.
l"
Es wurde nun gefunden, dass die PeCl»-Komponente, wenn man eine
Ferrichlorid enthaltende wässrige Salzsäurelösung mit einem Alkyl-, Aryl* oder Aralky Iketon mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Methylisobutylketon und Cyclohexanon, oder einem Alkyl-,
Aryl- oder Aralkyläther mit 4· bis 10 Kohlenstoffatomen, wie
Diisopropyläther und Anisol, in Berührung bringt, leicht allein in das genannte Keton- oder Ätherextraktionsmittel überführt
werden kann und dabei als Raffinat eine wässrige fsrrlohloridfreie Lösung von Chlorwasserstoff säure/oder Hetallchlorid£en) anfällt, falls in der als Ausgangematerial verwendeten, zu extrahierenden wässrigen Lösung die HCl-Konzentration und/oder die
Konzentration an anderem bzw. anderen darin enthaltenem bzw. enthaltenen Metallohlorid^Jen) hoch genug gehalten wird. Dann
wird das im mit Eisen beladenen organischen Extrakt enthaltene PeCl, wieder in eine wässrige Phase überführt, indem man die
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organische Phase mit Wasser in Berührung bringt, wodurch man eine
wässrige Lösung von reinem PeCl« wiedergewinnen kann«'
Als Ketone «um Extrahieren wurden Aceton, Methyläthyl'keton, Diä
thy !keton, Methylisopropylketon, MethylisobutylketoÄ, Acetylaceton,
Diäfchylketon, Butyraldehyd, Cyclopentanon, Cyclohexanon,
Dibutylketosf Acetophenon, Phenyläthy!keton, Phanylpropylketon
usw. erprobt, wobei gefunden wurde, dass Ketone mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Methylketone, Cyclopentanon und Cyclohexanon
eine besonders hervorragende Eignung als Extraktionemit»
tel aufweisen. Aceton ist nicht su bevorzugen, da es alt einer
wässrigen Sisenchloridlösung mischbar ist. Ton den Mejbhylketonen
weist Methylethylketon ebenfalle bis zu einem gewissen Grad eine
solche gegenseitige Löslichkeit auf, jedoch ist damit*eine sehr
wirksame Extraktion möglich, wenn es in einem geeigneten Lösungsmittel
oder Träger, Z0B0 in Kerosin oder einem Kohlenwasserstoff,
wie Benzol, Toluol oder Xylol oder einem chlorierten Kohlenwasserstoff,
wie Tetrachlorkohlenstoff, Trjohloräthylen,4. Tetraohloräthylen,
die Dichloräthane, Trichloräthane, Totrachlor&thanes
Monochlorbenzol und o-Dlchlorbenzol, gelöst isto Weiterhin ist
als organisches Extraktionsmittel ein Gemisch aus Het'hyläthylketon
uud Cyclohexauion oder ein Gemisch aus diesen Verbindungen
mit Kerosin geeignet, Weiterhin wurde gefunden, daes&ther mit 4
bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Diäthyläther, Äthylprofcyläther,
Dipropyläther, Diisopropyläther, Dibutyläther, Anisol, Dioxane
U8w0 ausgezeichnete Extrakt!onsmittel zum Fjctrahieren von Eisen-Ill-chlorid
sind. Bezüglich der Äther ist wie bei den Ketonen festzustellen, daos ein (italisch solcher Äther oder ein öemisch
von Äthem und Kohlenwasserstoff- oder chlorierten Kohlenwasser-
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otoffträgern der vorstehend erwähnten. Art als Extraktionsmittel
geeignet ist«
Als AusgangSBaterial für das Verfahren der Erfindung,: d.h. als
wässrige, Ferrlohlorid enthaltende Metallchloridlösung,ist ;Jede
beliebige salzsäure, wässrige Lösung, die Bisenchlorid und andere Metallchloride enthält, zu verwenden, jedoch sollte sie vorbereitend wie folgt eingestellt sein bzw. werdent
1) Es ist bevorzugt ? vorab das TeCIo in der wässrigen Lösung su
FeCl. zu oxydieren, da das erfindungsgemäss verwendete Keton-
und/oder XtherextraktionsBittel nur PeCl5 extrahiert. Wird
dieser Terfahrensschritt ausgelassen, so bleibt in Raffinat
Eisen als 74Cl2 zurück»
2) Ss ist erforderlich, dass pro Mol PeCl, Bindeβtens ein Mol
freie Salzsäure oder mehr als 1 Grammäquivalent von aus anderen Metallchloriden stammenden Chlorionen vorhanden 1st. Ist
diese Bedingung nicht erfüllt, so wird der Obergang ies PeCl, in die organischen Phase schlecht» Bas Verhältnis der
Konzentration von FeCl-. in der organische Phase zft der in
der wässrigen Phase schwankt in Abhängigkeit von dem Verhältnis von HCl zu FeCl^ oder dem Verhältnis von TiCl^ oder AlCl,
zu FeCl, in der wässrigen Lösung stark* Mit zunehaender Salzsäurekonzentration wird die Heigung des PeCl,,in die organische Phase zu gehen,stärkere
Weiterhin wird FeCl-, leichter und wirksamer in die organische
Phase extrahiert, wenn an Stelle von Salzsäure in der wässrigen Lösung Titanchlorid, Aluminiumchlorid oder andere Metallohloride vorhanden sind und die Konzentration dieser Verbindungen hoch ist ο
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3) Die FeClj-Konzentration in der wässrigen Metallchloridlösung
soll vorzugsweise mindestens über 100 g/Liter betragen« Der
übergang anderer Metallchloride als FeCl, in das organische
Extraktionsmittel nimmt mit zunehmender Konzentration an FeCl,
ab. Weiterhin nimmt die gegenseitige Löslichkeit zwisohen der wässrigen Blase und der organischen Phase zu, wenn die FeCl,-Konzentration
niedrig und die Konzentration an TiCl*, AlCl,
und anderen Me tall Chloriden hoch ist und es bildet sich in
einigen fällen eine einheitliche Phase, so dass die Extraktion
™ und Abtrennung des Ferrichloride schwierig wird. ;
. Dementsprechend ist es gewöhnlich günstig und vorzuziehen, dass
ν die ale Auegangematerial verwendete, Ferriohlorid enthaltende Lösung
von Mdtallchloridön eine HCl-Koxusentration von etwa 3 Ms
θ η besitzt, und dass ein Gemisch des erflndungsgemäse verwendeten
Keton- oder Ätherlösungsmittels mit einem geeigneten Träger der vorstehend beschriebenen Art, wie einem Kohlenwasserstoff
oder chlorierten Kohlenwasserstoff als Extraktionsmittel verwendet wird, um die gegenseitige Löslichkeit zwischen der organischen
Phase und der wässrigen Phase zu senken«
In der auf diese Weise erhaltenen organischen Phase, in der Ferrichlorid gelöst, ist, sind nur sehr wenig andere Metallionen
enthaltenο Selbst trenn in der als Auegangsmaterial verwendeten
Lösung beispielsweise die Chloride von Al5+, Mg2+, V4+, Kn2+,
Cr und dergleichen enthalten sind, gehen diese Chloride praktisch nicht in die organische Phase bzw» sind darin nicht enthalten.
Selbst wenn sie eine gewisse Neigung hätten, in die organische Phase zu gehen, so werden sie duroh PeCl, aus der organiflohen
Phase verdrängt und bleiben in der wässrigen Pfcaae, wenn
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PeCl, in einer wesentlichen Menge in die organieohe Pliase geht.
Um diesen Effekt «rirksam auszunützen, wird vorzugsweise eine
Gegenstromextraktion in mindestens zwei und in der Regel weniger als 6 Stufen angewendet«
Darm soll aus der alt Eisen beladenen organischen Phase die PeCl,-Komponente umgekehrt in eine wässrige Phase extrahiert werden, indem nan die organische Phase mit einem wässrigen Medium, wie Wasser, in Berührung bringt. Bei diesen Verfahrensschritt ist es
erforderlich, dass die Konsentration an Salzsäure oder ,Ferrichlorid in der wässrigen Phase niedrig ist. Auch bei der Durchführung
dieser Terfahrensstufe wird vorzugsweise eine Gegenstromextraktion in zwei bis sechs Stufen angewandt·
Die beim erfindungsgeiiässen Verfahren zum Extrahieren und Abtrennen des'Terrichlorlda aus der als Ausgangamaterlal verwendeten wässrigen Lösung erfcrderliche optimale Meiag© an Keton- oder
Itherextraktionemittel wird von der Salss8äurekonzentra$is& beeinflusst, wie aus der Tatsache ersichtlich 1st, dass das Terteilungsverhältnis von FeCl* in Abhängigkeit von der Konzentration
an Salzsäure in der wässrigen Lösung sehwankt. Ss sind jedoch
mindestens 2 Mol des Keton- oder Xtherextraktionsmittel auf 1 Hol
PeCl^ erforderlich, und auoh wenn ein Lusungsmittelgefliisch aus
Keton und einem Kohlenwasserstoff oder Xther und Kohlenwasserstoff als Extraktlonsmittel verwendet wird, sind mindestens
2 Mol Keton oder Xther je Mol FeCl, notwendig, um eine vollständige Wisdergewinnung an Ferriohloridwertstoff zu erzielen,,
In der durch die vorstehend erwähnte umgekehrte Extraktion erhaltenen wässrigen Eisen-III-chloridlöaung sind gewisse Mengen an
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als Extraktionsiaittel verwendetem Keton oder Äther enthalten« Daher
wird diese wässrige Lösung mit Kerosin oder einem ähnlichen
Lösungsmittel gewaschen; wodurch darin enthaltene Ketone oder
Äther fast vollständig entfernt werden» Se ist auch möglich, die
wässrige Lösung zu erhitzen« um einen Teil des Wassere ssu verdampfen und gleichseitig das Keton und/oder den Äther durch Wasserdampfdestillation
ssu entfernen.
Die so erhaltene wässrige Eisen-III-chloridlösung kann oan befriedigend
für viele technische Zwecke einschlieaslloh der Anwendung als chemisches Reagens und Rohmaterial für Eiaenoxyd verwenden, Z.Bo ist ans der nach dem Verfahren der Erfindung erhaltenen wässrigen Ferrichioridlösung hergestelltes Eisenoxyd «ehr
rein und eignet sich ausgezeichnet als Ausgangsmaterial star Her«
stellung reinen Sieer·, von Pigmenten und Ferrit Tonmaterial«.
Die erfindungsgemäss als Ausgangematerial su verwendende wässrige, Elsen-III-chlorid enthaltende Lösung, kann auf verschiedene
Weise hergestellt werden«, nachstehend werden einige Beispiele hierfür beschrieben, die bei der technischen Anwendung'am vorteilhaftesten
sein werden*
Sine durch Auslaugen von Ilmenlfc, einer stark ti tonhaltigen
Schlacke oder anderen titonhaltigen Materialien erhaltene wässrige
Lösung enthält Titanchloritl (TiCl4), Eisenchloride (FeCl2*
FeCIa) und eine kleine Menge anderer Metallchloride, a«B<>
Vanadium-, Chrom« und Magnesiumchlorid uew* Einer solchen wässrigen
Lösung wird Luft, S&uexstoff, Chlor oder oin anderes Oxydation»*·
mittel zugesetzt, um das zweiwertige Eisen zu dreiwertigem Eisen
au oxydieren ο Ausserdem werden andere in der wan er igen Lösung
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enthaltene Metallionen auf eine hohe Oxydationsstufe gebracht·
Wie vorstehend erwähnt, stehen folgende Oxydationsmittel eur Verfügung, um die Metallionen in der Lösung auf einer hohen Oxydati one 8 tufe zu halten: Molekularer Sauerstoff, Chlor, Wasserstoffperoxyd, Permanganate, Chromate und Gase, die eine solche
Verbindung enthalten. Von diesen Oxydationsmitteln sind Sauer» stoff, ein Sauerstoff enthaltendes Gas, Chlor, ein Chlor
enthaltendes Gas und Gemische solcher Oxydationsmittel besonders zweckmässig.
Wenn die auf diese Weise erhaltene salssaure wässrige Lösung, die
in der Hauptsache Si*+ und Fe5+ enthält, Bit einem Keton mit 4
bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Methyl!sobutylketon oder Cyclohexanon oder einem Äther mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen» wie Diisopropyläther, in Berührung gebracht wird, so gehen die in der
wässrigen Lösung enthaltenen PeCl^-Wertstoffe im wesentlichen in
die organische Phase über. Bei dieser Behandlung wird nur FeCl*
In die organische Phase überführt und TiCl,, VOL., MnCIg, CrCl^
und andere Metallchloride bleiben vollständig in der wässrigen . Lösung ο 3a wurden bereite Amine und organische
Phosphorsäureester als organische Sxtraktionsmittel fürBisen-Ill-chlorld beschriebene Diese organischen Lösungsmittel haben
jedοoh verschiedene Nachtelle. Wenn z.B. ein Amin oder ein organischer Phosphorsäureester anstelle des erfindungegemäsl verwendeten Ketone oder Äthers als Extraktionemittel verwendet wird,
so entsteh»oeioi Extraktioneverfahren ein gefärbtes Material und
Feststoffe«, Auseerdem sind Amine und organische Phosphorsäureester durch Destillation schwer zu reinigen, de, sie im allgemeinen hohe Siedepunkte besitzen und dazu neigen, eich während des
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Destillierens zu zersetzen. Weiterhin haben organische Phosphorsäureester die Neigung, sich bei Berührung mit Salzsäure zu zersetzen« Im Gegensatz dazu, besitzen die beim Verfahren der Erfindung als Extraktionsmittel verwendeten Ketone und Äther mit 4
bis 10 Kohlenstoffatome keine solchen Nachteile > vie sie bei den
vorstehend erwähnten herkömmlichen organischen Extraktionsaittelns
wie Aminen und organischen Phosphorsäureester» festzustellen sind» und kOnnen dennoch aus der als Ausgangsmaterial verwendeten,
Perriohlorid enthaltenden,wässrigen Lösung wirksam Eisen-XII-" Chlorid extrahieren. Als Ketone oder Ither sind für die Zwecke
der Erfindung solche mit einen Siedepunkt von etwa 100 bis 20O0C,
wie Hethylisobutylketon, Cyclohexanon, Diieopropyläther und Anisol besonders günstig, jedooh sind alle Ketone und/oder Äther mit
4 bis 10 Kohlenetoff atomen geeignet. Biese Ketone und Ither können sehr leicht durch Destillation gereinigt werden und man kann
sie leicht bei der Extraktion wiedei^yerwenden, wodurch das Verfahren der Erfindung wirtschaftlich vorteilhaft wird.
Das vorstehend erwähnte erfindungsgemässe Extraktionsverfahren
' unter Verwendung von Keton oder Äther als Extraktionsmittel 1st
besonders wirksam für die Behandlung einer salzsauren wässrigen . Lösung, die durch Auslaugen eines titanhaltigen Materials, wie
Ilmenlt oder eines Erzes mit hohem Titangehalt,mit Salzsäure erhalten wurde. Es wird angenommen, dass die wirksame Extraktion
▼on Ferriohlorid auf die Tatsache surttokzufUhren ist, dass das
Verteilungeverhältnis von Pe zwischen dem organischen Jäxtrak
tionsmittel und der wässrigen Phase durch den Auesais »ffekt
4-+
von Ti , das in der wässrigen Phase bleibt, beträchtlich erhöht
wird.
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Das Raffinat, das eine ferriChloridfreiβ wässrige Lösung von
TiCl* und anderen Metallchloriden ist, soll dann auf eine Temperatur von mehr als 8O0C, vorzugsweise 100 bis HO0C erhitzt werden,
um ein Hydrat von Titandioxyd av-szufällen.
In diesem Fall ist es auch vorteilhaft, ein Titanoxyd- oder Titanoxychloridsol als keimbildende Lösung zuzusetzen, die getrennt
hergestellt wurde„ Diese keimbildende Lösung kann hergestellt
werden, indem man einen Teil der wässrigen Titantetrachloridlösung, die hydrolysiert'werden soll, entnimmt, mit Natriumhydroxyd
teilweise neutralisiert, sojäass das Titan als
TiCl(OH)5 oder TiCl2(OE)2 vorliegt und sohliesslich verdünnt»
Diese Keimbildungslösung wird der auf 100 bis 1100C erhitzten
Hauptmenge der Lösung zugesetzt. Da die wässrige TiCl.-Lösung eine nur sehr geringe Menge anderer Metallchloride enthält, sind
diese Hydrolyse und die anschliessende Filtration vergleichsweise
einfacher durchzuführen t als die entsprechenden "bei de? herkSüm-
Hohen Sohwefeleäuremethode angewendeten Terfahrensachfitt«·
Das auf diese Weise hergestellte Titandioxydhydrat wird, in einem
Drehrohrofen auf über 60O0C erhitzt, wodurch man ein Titandioxyd
mit einer Kristallstruktur vom Rutil-Typ erhält» Nach uem Verfahren
der Erfindung erhaltenes Titandioxyd ist frei von Titandioxyd vom Anatas-Gitteityp und besitzt hervorragende Eigenschaften
als Pigmente
Als titanhaltige Erze, die für die Zwecke der Erfindung verwendet werden können, sind diejenigen vorzuziehen, die mehr als
20 Gewo-jt Ti02-Wertetoff enthalten und am vorteilhaftesten ist
die Verwendung von Eisensand oder Ilmenit» Die Umsetzung eines
titanhaltigen Erzes mit Salzsäure kann vorteilhafterweise bei
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einer Temperatur von 60 bis 10O0O und insbesondere 70 bis 800C
durchgeführt werden. Weiterhin soll beim Beginn der Umsetzung
die Salzsäure konzentrisch mindestens 6n sein.Besonder« bevorzugt
ist ««,dl· Ouetsung io dureh»iftihr«i9daß man daa Beafctiontgraiaoh
durch Zufuhr τοη HCl-Gas während der Umsetzung standig mit Chlorwasserstoff
gesättigt hält. Das Gewiohtsverhältnis der Salzsäure
in Form einer 35 £-igen Lösung sua titanhalt ige η Material beträgt
vorzugsweise 2 bis 4.
Ausser den vorstehend erwähnten titanhaltigen Erzen können auch
W Limonit, Käaatit und andere Eisenerze, Eisen enthaltende Aluminiumerze,
wie Laterit und Bauxit,mit Salzsäure ausgelaugt werden,
um eine als Ausgangsmaterial für das Verfahren der Erfindung geeignete
salzsaure, Eisen-III-ohlorid enthaltende,wässrige Lösung
zu erhalten. Z.B. konnte eine durch Auflösen von Bauxit in Salzsäure
erhaltene wässrige Lösung erfolgreich mit Diisopropyläther
behandelt werden, um eine mit Eisen beladene Extraktionsmittelphase
zu extrahieren und eine wässrige Alüminiumohloridlösung als
Raffinat zu erhalten» Aus der genannten Extraktionsmittelphase
. konnte reines FerriChlorid durch Rückextrahieren in der vorstehend
beschriebenen Weise erhalten werden<,
Das Verfahren der Erfindung kann vorteilhaft zur Behandlung von
beim Abbeizen von Stahl und dergleichen mit Salzsäure anfallenden Ablaugen verwendet werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung=
Eine durch Auflösen von in der JPräfektur Uhiba, Japan, gewonnenem
Eisensand in konzentrierter Salzsäure erhaltene wässrige Lösung
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hatte folgende analytisch ermittelte Zusammensetzung:
183 g/ΐϊ FeCl2 103 g/lj
48 g/l; HCl 50 g/l.
1 Liter dieses sauren Auszugs wird rait I Liter Methylisobutylketon gemischt und hei Baumtemperatur geschüttelt. Bann liess man
eich die organische und die saure wässrige Schicht voneinander trennen und dekantierte die obere organische Schicht von dem
Zweiphaseaieystem ab. Die Analyse der organischen Phase ergab,
dass 165 g FeCl, und 31 g HCl in die Methylisobutylketpnphase
übergegangen waren» Die Methylisobutylketonphase wurde Bit 0,5
Liter Wasser versetzt und bei Raumtemperatur gesohUtteXt, ua das
Eisen mit Wasser aus der organischen Phase abzustreifen ( zu extrahieren), wobei man eine wässrige FeCIv-Lo*sung erhielt, in
der 145 g PeCl, wiedergewonnen wurden· In der so erhaltenen wäss-
2+ rigen PeCl,-Lösung wurden keine wesentlichen Mengen Fe ■ und
4+
Ti gefundene Ausserdem blieben, obwohl die rohe, durch Auflösen
von Eieensand in Salzsäure erhaltene wässrige Lösung Mg, Al, Mn,
Cr, V und dergleichen in kleinen Mengen enthielt, diese Bestandteile im wesentlichen im wässrigen Raffinat, ohne durch Methylisobutylketon extrahiert zu werden. Demgemäss war die durch Extrahieren der organischen Phase mit Wasser erhaltene wässrige
IeCl,-LÖ8ung im wesentlichen frei von den genannten Verunreinigungen O
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch Cyclohexanon anstelle
von Methylisobutylketon verwendet wurde. In der dabei erhaltenen wässrigen FeCW-Löeung wurden 135 g FoCl, wiedergewonnen. Xn dieser wässrigen Lösung wurden im wesentlichen keine Eiaen-Il-
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ionen und £itan~X7~ionen sowie Zonen anderer Verunreinigungen
gefundene Beispiel 1 wurde auch unter Verwendung vpn Diisopropyläther
anstelle von Mat&yiisobutyllEeton wiederholt 9 wobei man
im. wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie im Beispiel 1 erhielt
0
In 1 Liter der in in Beispiel 1 als Ausgangsmaterial verwendeten
wässrigen Lösung wird Chlorgas eingeblasen, woduroh darin enthaltenes
zweiwertiges Sisensale in dreiwertiges Bisensalz über»
führt wurde. Die dabei erhaltene Lösung hatte folgende analytisch
ermittelte Zusammensetzungs
317 g/lj PeCl2 1,2 g/1?
4 49 g/ΐϊ HCl 55 g/l,
1 Liter dieser sauren Lösung wurde mit 1 Liter Metbylisobutylketon
gemischt und bei Raumtemperatur geschüttelt, worauf man sich die organische und die wässrige saure Sohicht voneinander
abtrennen Hess und die obere organische Sohicht von diesem Zwaiphasensystem abdekantierte· Die Analyse der organischen Blase
ergab, das 206 g FeCl* in die Methylisobutylketonphase übergegangen waren» Die ICstonphase wurde mit 1,5 Liter Wasser versetzt
und geschüttelt, um das Eisen aus der organischen Phase zu extrahieren, wobei man eine wässrige Lösung erhielt, in die 183 g
PeCl, und 36 g HCl überführt worden waren0 In der so erhaltenen
2+ 4.+ wässrigen FeCl^-LSsung waren keine Spuren von Pe und Ti
festzustellen· Verglichen alt dem Ergebnis von Beispiel 1 stieg die Menge an wiedergewonnenem PeCl- um 38 g„ Dann wurden etwa
0,6 Liter der so erhaltenen gereinigten wässrigen FeCl.-Lösung
oit 0,2 Liter Kerosin in swei Hälften versetzt und geschüttelt,
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so dass das in der wässrigen Lösung enthaltene Methylisobutylketon
im wesentlichen vollständig in die Keroeinphaae überführt
wurdeο Die so erhaltene wässrige FeCl^-Lösung wurde, wie sie war',-■-eingedampft,
wobei man 660 g 24 #~ige Salzsäure als Destillat und
90 g eines rötlich braunen Ferrioxyda (Fe2O5) als Abdampfrückstand
erhieltο Dieses Ferrioxid wurde dann bis zu 50O0C calciniert, wobei
man ein Eisen-II-oxyd mit einer Reinheit von über 99 # und
frei von Chlor erhielte Dieses Ferrioxyd eignete sich als Rohmaterial
zur Herstellung von Ferrit und Eisenpigment.
Durch Einblasen von Chlorgas in eine konzentrierte Salzsäurelösung,
die Eisensohrott enthielt, wurde eine wässrige Salzsäurelösung hergestellt» die folgende Zusammensetzung aufwiest
fed, 525 g/1? FeCl2 62 g/l und HCl 2,1 g/1«
Ein Liter dieser wässrigen Lösung wurde mit 1 Liter Hethylisobutylketon
gemischt und geschüttelt, worauf man sich die organische und die wässrige Schicht voneinander abtrennen liesso Die
Analyse der organischen Phase ergab, dass 4,5 g FeCl* in die
Kethylisobutyllcetonphase übergegangen waren0
Vhirde jedoch der vorstehend erwähnten als Ausgaugsmaterial verwendeten
wässrigen Lösung soviel Salzsäure zugesetzt, dass die HCl-Konzentration auf 120 g/L erhöht wurde, (Molverhältnis
FeCl5 ι HCl - etwa 1:1) und diese Lösung mit 1 Liter Methylisobutylketon
gemischt und ausgeschüttelt, so ergab die Analyse der erhaltenen Extraktphase, dass die in die MethyliBobutylketonphase
überführte Menge an FeClx auf 219 g gestiegen war. Bei
der5
einer weiteren Erhöhung dejjTwässrigen, als Ausgangsmaterial verwendeten Lösung zugesetzten HCl~Henge, wurde auch die Menge des
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in die Methylisobutylketonphase überführten Eisen-III-chlorids
weiter erhöhte Je höher die Konzentration an FeCl*.in der ^ethyl
isobutylketonphaee ist, desto höher wird auch die PeCl,-Konzentrat
ion in der beim Rückextrahieren bder organischen Phase mit Wasser erhaltenen wässrigen Eisen-III-ohloridlösungo
Eine beim Abbeizen von Stahl mit Salzsäure angefallene Abfallsäure
hatte folgende analytisch ermittelte Zusammensetzung:
240 g/lι HCl 58 g/1»
) -Die Abfallsäure wurde durch Einblasen von Sauerstoff gas oxydiert,
' 2+ 3+
um Pe in Fe' umzuwandeln« Sie durch Zugabe von Salzsäure zu
der genannten Abfallsäure erhaltene Lösung hatte folgende analytisch ermittelte Zusammensetzungt
FeCl5 233 g/l,· HCl 98 g/l.
1 Liter dieser Lösung wurde mit 1 Liter eines Gemisches aus Diisopropyläther
und Kerosin gemischt und geschüttelt, worauf man sich
/die organische und die saure wässrige Phase sich voneinander abtrennen
ließ· Die Analyse der organischen Phase ergab, dass
170 g FeCl* und 34 g HCl in die organische Phase übergegangen
waren« Dann wurde die organische, PeCl, enthaltende Phase mit
0,5 Liter Wasser versetzt und geschüttelt, um das Eisen aus der organischen Phase au extrahieren, wobei man eine wässrige Lösung von PeClα erhielt, in der 164 g FeCl, wiedergewonnen wurden0
Obgleich in der als Ausgangsmaterial verwendeten Abfallsäure
Hn, Cr und dergl. enthalten war, blieben im wesentlichen alle
diese Elemente nach dem Extrahieren mit dem Extraktionsmittelgemisch aus Äther und Kerosin im Raffinate Demgemäss enthielt die
bei der vorstehend erwähnten Rückextraktion erhaltene wässrige
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-"■- 194712?
PeCl^-Löswng kein Mn, Cr und andere Verunreinigungen»
Eine wässrige Lösungs hergestellt durch Zugabe von Salzsäure zu
einer sauren Auszuglösung, die durch Versetzen von 100 g Bauxit mit einem Gehalt von 20 $ Bisenoxyd (Pe2O,) mit 1000 g 20 J<-iger
Salzsäure und Auflösen des Bauxits durch Erhitzen erhalten worden war, hatte folgende analytisch ermittelte Zusammensetzungι
PeCl3 34 g/1; AlCl5 242 g/l;
HCl 102 g/lο
100 ml der vorstehend genannten wässrigen Lösung wurden alt 200 ml eines Gemisches aus Methylisobutylketon und Benzol ausgeschüttelt,
worauf man sich die sauren organischen und wässrigen Schichten voneinander trennen Hessο Die Analyse der wässrigen
Phase ergab, dass im wesentlichen kein PeCl^ in der wässrigen Phase gefunden wurde» Durch Hydrolyse der wässrigen, in der
Hauptsache AlCl5 enthaltenden Phase wurde Al^O- hergestellt, wobei
man ein im wesentlichen elsenfreies Aluminiumoxyd erhielte Dieses A^O^-Produkt ist als sodafreies Aluminiumoxyd sehr wertvolle
Die reine wässrige Eisen-III-chlorid-lösung wurde duroh
Rückextrahieren der organischen, PeCl* enthaltenden Phase erhalten«
1 Liter einer sauren wässrigen Lösung, die pro Liter 250 g TiGl., 13 g PeCl, und 230 g HCl entfcÄLt, wurde bei Raumtemperatur
mit 1 Liter Methylisobutylketon ausgeschüttelt, worauf man die organische und die saure wässrige Schicht sich voneinander
abtrennen llesso Man erhielt 1,5 Liter der wässrigen Phase«
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Doho, das» Wasaer in beträchtlichen Mengen in aar Methyl?.®©butyl·»
ketonphase gelöst wurde und das Volumen der Ketonphaae beträchtlich zunahmo Weiterhin gingen nur 2,7 g FsCl^ in die Ketonphaee
über. Diese Tatsache bedeutet t dass, wenn die Konzentration des
PeCl, niedrig ist, und die Konzentration an TiCl. sowie die von.
HCl in der als Ausgangsmaterial verwendeten wässrigen Lösung hoci:
ist, der Extraktionsgrad von FeCl« gering ist«, Dann wurde die
vorstehende Extraktion wiederholt, wobei jedoch abstelle von Methyl
i so butylke ton ein Liter eines Gemisches aus gleichen YoIu-
w menteilen Hethylisobutylketon und Kerosin verwendet wurde. In
diesem Fall betrug das Volumen der Methylisobutylketon-Kerosin-Phase,
in die 12,6 g PeCl, extrahiert worden waren, 0,°/3 Liter
und in der wässrigen Phase waren wox 0,4 g FeCl,, zurückgeblieben..
Diese Ergebnisse zeigen, dase, ann die gegenseitige Löslichkeit
und dc-r wäegrifjjsjjat iipBung
zwischen der organischen Extraktionemittelphäse/hoch iel } das
Verteilungsverhältnis von FeCl, in der organischen Phase zu
FeCl* in der wässrigen Phase klein wird, und dass, wenn anstelle
des reinen Ketone ein Extraktionsmittelgemiech aus Kerosin und
dem vorstehend genannten Keton verwendet wird, die gegenseitige Löslichkeit zwischen der Ketonphase und der wässrigen Phase abnimmt
und damit auch der Extraktionsgrad des FeCl, verbessert wird.
50 g in Australien gewonnener Ilmenit (IiO2 55,4 #, FeO 15,0 $9
Ve2Oy 25,9'$t Rest 3»7 #) werden 12 Stunden unter Erhitzen auf
70°C mit 200 g 35 ?i-iger Salzsäure geschüttelte Während dieser
Zeit wird HCl-Gas in das Reaktionsgefäss eingeblasen, um des Gemisch
ständig mit HCl-Gas zu sättigen, !lach 12 Stunden liese man
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das Beaktionegemisch stehen und trennte nicht gelöstea Resterz
von der wässrigen Auszuglösung ab. Die Menge an Resterz betrug
4,4 g.Das Reaktionsverhältnis als Erz betrug 91,2 £. Xn diese«
wässrigen Auezug enthaltenes PeCl2 wurde durch Einblasen von
Sauerstoff in die Lösung zu PeCl, oxydiert. 100 ml dieser oxydierten wässrigen Lösung wurden mit 200 ml eines Extrakt!onamlttelgeaisohee aus Methylisobutylketon und Kerosin im Volumenverhältnis von 1:1 ausgeschüttelt. Es ging im wesentlichen alles
in der wässrigen Lösung enthaltene FeCl, in die organische Extraktionaaittelphase über. Sie so erhaltene FeCl* enthaltende
organische Phase wurde dann mit Wasser in Berührung gebracht, wobei duroh die Rüokextraktion im wesentlichen das gesamte
PeCl, in die wäserige Phase übergeführt wurde. Sie so erhaltene
wässrige PeCla-Lösung besass einen hohen Reinheitsgrad, der berechnet auf Oxydbasis 99 + betrug.
Sas Raffinat war eine wässrige Salzsäurelösung, die hauptsächlich TiClj enthielt» Siese Lösung wurde bei einer Temperatur von
über 100 C gehalten oder gekocht, wobei eine Titanhydroxydfällung erzeugt wurde. Die Fällung wurde abfiltriert, mit Wasser gewaschen und dann bei einer Temperatur von über 60O0C calciniert.
wobei man ein weisses Titanoxyd von hoher Reinheit erhielte
In Australien gewonnener Ilmenit wurde in der in Beispiel 8 beschriebenen Weise mit Salzsäure el friert und dann mit Sauerstoff
oxydiert. Die dabei erhaltene wässrige Ausaugalösung hatte folgende Zusammensetzung:
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TiOl4 | 316 g/1j |
FeCl5 | 235 g/l; |
HnCl2 | 8,15 g/l; |
MgCl2 | 7,45 g/l; |
AlCl5 | 2,70 g/l; |
VC]L4 | 1,54 g/l; |
ZnCl2 | 0,12 g/l; |
HCl | 159 g/lο |
Unter Verwendung von 0,75 Liter einer Mischung aus Methyliso-
^ butylketon und Benzol (Volumenverhältnis «1:1) als Extraktionsmittel
auf 1 Liter der vorstehend erwähnten Auszuglösung wurde eine dreistufige Gegenstromextraktion durchgeführt. Die da
bei erhaltene organische Phase wurde unter Verwendung von 0,5 Liter Wasser mittels einer vierstufigen Gegenstromextraktion rück-
extrahiert t wobei man eine wässrige Lösung erhielt s die FeCl5 in
einer Konzentration von etwa 470 g/Liter enthielte Die Reinheit des in dieser wässrigen Lösung enthaltenen FeCl7 betrug 99»97 £<>
Dieses hervorragende Ergebnis wird auf die Tatsache zurückzuführen
sein? dass; obwohl zunächst zusammen mit dem FeCl*
w Chloride von Cr, V, Mn und anderen Metallen bei der vorstehenden
Gegenstromextraktion in die Ketonphase extrahiert werden t diese
Verunreinigungen mit wachsender FeCl5~Konzentration in der Ketonphase
im Gegenstromextraktor aus der Ketonphase in die Wasserphase
gedrückt v/erden und schliesslioh nur noch FeCl5 als Metallchlorid
in der Ketonphase enthalten ist»
Auf der anderen Seite wurde als Raffinat eine hauptsächlich
TiCIi enthaltende wässrige Lösung erhalten, in der die FeCl5-.
Konzentration auf weniger als 0,05 g/Liter verringert waro
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100 cm dieser wässrigen Raffinatphase wurden pro Mol SiCl^
2,5 Mol Hatriumhydroxyd zugemischt, d„he die stöohiometrisch der
Bildung von Ti(OH)g c Cl^ c entsprechende Menge und weiter so-
viel Wasser zugesetzt, dass das Gesamtvolumen der Lösung 700cnr
betrug» Diese Lösung wurde den restlicnen 900 cm der vorstehenden
wässrigen Raffinatlösung zugesetzt und das Gemisch 1 Stunde auf 1000C erhitzt. Durch Hydrolyse von TiCl^ wurde das Hydrat von
TiO2 ausgefälltο Dieses Hydrat wurde abfiltriert, mit reinem Wasser gewaschen, bei 9000C 12 Stunden calciniert,E«rkl«inert und
einer Endbehandlung unterworfen, wodurch man ein weisses Titanoxydpulver
mit Pigmentqualität erhielte
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Claims (4)
1) die Eisen-III-chlorid enthaltende wässrige Met&llohloridlö-
mm$ alt der, bezogen auf das vorhanden« Eisen-III-chlorid,
mindestens zweifachen stöchionetrischen Moläquivalenimenge
mindestens eines Ketone und/oder mindestens eines Xtners,
das bzw ο der etwa 4- bis etwa 10 Kohlenstoff atome enthält, als
Extraktionsmittel in Berührung bringt und das Eisen-III-chlorid
aus der wässrigen in die organische Phase extrahiert,
2) den mit- Eisen heladenen organischen Extrakt von der im wesentlichen
• ieen-III-chlcrMfreien ^S&srigen Lösung von Metallohloriden
als Raffinat abtrennt, ' .
3) den dabei erhaltenen organischen Extrakt mit einem wässrigen
Medium in Berührung bringt, um daraus das Eisen-III-chlorid in
ψ das wässrige Medium zu extrahieren und
4-) die dabei erhaltene wässrige Eisen-III-chloridlösung von dem
nunmehr im wesentlichen eisenfreien organischen Extrakt abtrennt.
2 ο Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Ferrichloridlß<sung
und einer wässrigen, im wesentlichen f 2rrichlorid.fr ei en
Lösung von Metallchloriden, d a d u r c h g e.k e η η zeichnet,
dass man
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1) ein Eisen- und Metallverbindungen enthaltendes Material mit
Salzsäure auslaugt,
2) den salssauren Auszug mit einem Oxydationsmittel in Berührung
μ bringt, um die vorhandenen Eisen-II-ionen zu Eisen-rlll-ionen; ·.
su oxydieren, '
3)
die so erhaltene, Eisen-III-chlorid enthaltende wässrige Lösung von Hetallchloriden mit der, besagen auf das vorhandene
Eieen-IIX-chlorid, mindestens «weifachen stbOhioae trie oben
Holäquivalentmenge mindestens eines Ketone und/oder mindestens eines Äthers, das bzw. der etwa 4 his etwa 10 Kohlenstoffatome enthält, als Extraktionemittel in Berührung bringt und
das Eiaen-III-ohlorid aus der wässrigen in die organische Pha-
-se extrahiert,
4) den mit Bisen beladenen organischen Extrakt von dem im weaentliohen eisenfreien wässrigen Raffinat abtrennt, das eine im
wesentlichen ferrichloridfreie wässrige Lösung von Metall-Chloriden 1st,
5) den organischen Extrakt mit einem wässrigen Medium in Berührung bringt, um das Perrichlorid aus dem organischen Extrakt
in das wässrige Medium rUcksuextrahieren und
6) die so erhaltene wässrige Eisen-IlI-chloridlöeung von dem nunmehr im wesentlichen eisenfreien organischen Extrakt abtrennt.
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenns e i c h η et, dass die als Ausgangematerial verwendete wäss^
rige LUBung von Metallchloriden außen Ferrlohlorid als weitere
Metallchloride mindestens Titan- und/oder Aluminiumchlorid enthält.
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ie Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasβ als Keton Methylieobutylketon und/oder
Cyclohexanon verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Keton Methylisobutylketon und/oder
Cyclohexanon verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Äther Diisopropylather verwendet wird.
7· Verfahren naoh Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Äther Diisopropylather verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η -ze lehnet, dass das Extraktionemittel in mindestens einem
Kohlenwasserstoff und/oder halogenierten Kohlenwasserstoff gelöst wird.
9» Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Extraktionsmittel in mindestens einem
Kohlenwasserstoff und/oder halogenierten Kohlenwasserstoff gelöst wird.
10. Verfahren naoh Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Kohlenwasserstoff Benzol und/oder Toluol und/oder Xylol verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Kohlenwasserstoff Benzol und/oder
Toluol und/oder Xylol verwendet wird.
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12. Verfahren nach Anspruch 8 g dadurch gekennzeichnet,
dass als Kohlenwasserstoff Kerosin verwendet wird ο
13. Verfahren nach Anspruch 9S dadurch gekennzeichnet»
dass als Kohlenwasserstoff Kerosin verwendet wird«
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Chlorionenkonzentration der als Ausgangsmaterial verwendeten, Ferrichlorid enthaltenden wässrigen
Lösung von Metallchloriden, mindestens dem vierfachen Äquivalent der Eisen-III-ionen-Konzentration entspricht ο
15. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass die Chlorionenkonzentration der Ferrichlorid enthaltenden wässrigen Lösung von Metallchloriden mindestens
dem vierfachen Äquivalent der Eisen-III-ionen-Konzentration entspricht.
16. Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, dass die Chlorionenkonzentration in der wässrigen
Lösung durch Zugabe von Salzsäure erhöht wird, wobei die Menge der zugesetzten Salzsäure mindestens einem Moläquivalent der
in der wässrigen Lösung vorhandenen Ferrichloridmenge entspricht»
17β Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet,
dass die Chlorionenkonzentration der wässrigen
Lösung durch Zugabe von Salzsäure erhöht wird, wobei die zugegebene Salzsäuremenge mindestens einem Moläquivalent, bezogen auf
die in der wässrigen Lösung vorhandene Ferrichloridmenge
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entsprichto
18. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
das β als Eisen- und Metallverbindungen enthaltendes Material mindestens ein Eieenerz und/oder Limonit und/
oder Magnetit und/oder H&aatit und/oder mindestens ein titanhaltiges
£rzr und/oder Eiseneanö. und/oder Later!t und/oder Bauxit
und/oder lisenschrott verwendet wird,«
19* Verfahren isur Herstellung einer wässrigen"Lösung von Eisen-P
IH-chlorid und einer wässrigen, im wesentlichen ferrichloridfreien
Titantetrachloridlösungj dadurch gekennzeichnet,
dass nan
1) einen Ilmenit bei einer Temperatur von etwa 60 bis etwa 800C
mit Salzsäure auelaugt,
2) diesen wässrigen Auszug mit molekularem Sauerstoff und/oder
Chlor behandelt, ua all® vorhande&sn Msen-II-ionen zu .Bisen-IIX-ionen
au oxydieren,
3) aus der dabei erhaltenen sauren Lösung die darin enthaltenen
. Eisenwertstoffe mit der, bezogen auf das vorhandene, Perriöhlorid,
mindestens zweifachen stöchiometriechen. Menge üinde=-
8tens eines Ketone und/oder Äthers mit etwa 4 bis 10 Kohlenstoff
atomen als Extraktionsmittel extrahiert,
4) den mit Eisen beladenen organischen Extrakt von dem im wesentlichen
eisenfreien Raffinat abtrennt, das im wesentlichen ©ine
wässrige' Lösung von Titantetrachlorid ist,
5) den organischen Extrakt mit Wasser in Berührung bringt 9 um .
daraus das in ihm enthaltene Ferri Chlorid in die wässrig©
se zurUokjsuextrahieren und
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6) die βο erhaltene wässrige FerriChloridlösung von der organischen Phase abtrennt.
20. Verfahren nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass man
1) das in wesentlichen aus einer wässrigen Titantetrachlorid bestehende sisenfreie saure Baffinat mit einer wässrigen keiobildenden Impflösung von Ti tanoxychlorid mischt,
2) aus der dabei erhaltenen lösung durch Erhitzen auf etwa 90 bis
etwa HO0C hydratisiertes Titanoxyd, ausfällt,
3) das ausgefällte hydratieierte Titanoxyd von der Mutterlauge
abfiltriert und
4) das abfiltrierte hydratieierte Titanoxyd bei einer Temperatur
von über 600°C zu wasserfreiem Titandioxyd calciniert.
21ο Verfahren nach Anspruch 19f dadurch gekennzeichnet, dasB als Extraktionsmittel Methylisobutylketon,
gelöst in Kerosin oder Benzol als Träger verwendet wird.
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