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 Metallchloriden

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DE1947122A1
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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=
Beispiel 1
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 2
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
Beispiel 3
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.
Beispiel 4
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
Beispiel 5
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»
Beispiel 6
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«
Beispiel 7
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.
Beispiel 8
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
Beispiel 9
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)

Patent ansprüehe Io Verfahren zum Gewinnen einer wässrigen Eisea-III-chloridlösung sowie einer im wesentlichen eisen-III-oliloridfreien wässrigen Lösung von Metallchloriden aus einer lisen-IIl-chlorid enthaltenden wässrigen MetallchloridlOsung, dadurch ge» kennzeichnet, dass man
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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Date Code Title Description
SH Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee