DE2030398B2

DE2030398B2 - Verfahren zur zersetzung von ilmenit

Info

Publication number: DE2030398B2
Application number: DE19702030398
Authority: DE
Inventors: Moshe Rudolf Dr Beer Sheba Schnerb Isaac Dr Jerusalem Sadan Abraham Beer Sheba Bloch, (Israel)
Original assignee: Dead Sea Works Ltd , Beer Sheba (Israel)
Priority date: 1969-07-23
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1973-06-07
Also published as: IL32685A0; IL32685A; FR2054364A5; DE2030398C3; GB1261700A; DE2030398A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zersetzung von Ilmenit.

Ilmenit ist ein Eiseu-Titan-Oxyd-Minerai, das hauptsächlich als Rohmaterial zur Herstellung von reinem TiO., dient. Üblicherweise wird TiO., aus Ilmenit hergestellt durch das bekannte Sulfatverfahreu oder durch ein Verfahren, das als erste Stute die Behandlung des Ilmenits mit Chlor und Kohlenstoff bei erhöhter Temperatur umfaßt, was eine Mischung von Γ-CLj und TiCl₄ ergibt. Diese beiden Verbindungen sind destillierbar und können auf diese Art und Weise fraktioniert werden. Die fraktionierte Destillation stellt somit die zweite Stufe des bekannten Verfahrens dar. In einer dritten Stu'e wird das reine TiCl₄ hydrolysiert, so daß man einerseits HCl und andererseits Ti(OH)₄ erhält, welches durch CaI-cinieren in TiO., überführt wiru.

In der britischen Patentschrift 1 104 780 ist ein Verfahren beschrieben zur Zersetzung von Ilmenit, das dai in besteht, daß man Ilmenit mit elementarem Kohlenstoff und Brom in Anwesenheit eines inerten Trägergases bei erhöhter Temperatur, die 1000° C nicht übersteigt, behandelt und aus der Reaktionsmischung getrennt Eisentribromid und nichtumgesetztes Titandioxyd gewinnt. Gemäß diesem Verfahren ist die Zersetzung von Ilmenit vollständig selektiv, da das Brom nur mit dem Eisenoxydbestandteil unter Bildung von FeBr., reagiert, das kontinuierlich aus der Reaktionsmischung abgezogen und danach in fester Form kondensiert wird. Auf diese Weise verbleibt im wesentlichen reines TiO₂ als Rückstand und bildet das gewünschte Reaktionsprodukt.

Die selektive Zersetzung des Eisenoxyds, Bestandteil des Ilmenits, gemäß diesem Verfahren wird einer Zwei-Stufen-Reaktion zugeschrieben, wobei in der ersten Stufe der Kohlenstoff eine selektive Reduktion des Eisenoxyds unter Bildung von elementarem Eisen bewirkt und wobei in der zweiten Stufe das aus der ersten Stufe entstandene Eisen mit dem elementaren Brom der Reaktionsmischung unter Bildung von FeBr₁ reagiert.

Obwohl dieses Verfahren eine beträchtliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dai stellt, besitzt es den Nachteil, daß es sowohl elementaren Kohlenstoff als auch elementares Brom benötigt, was das Verfahren und die notwendigen Vorrichtungen aufwendig werden läßt. Dies betrifft insbesondere die Verwendung von elementarem Brom, das bekanntlich hochkorrosiv ist, so daß seine Anwendung Korrosionsprcbleme aufwirft, die es notwendig machen, daß man spezielle bromresistente Vorrich^ tunsen verwendet.

Bei dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 752 300 handelt es sich um ein Zweistufenverfahren, bei dem in der ersten Stufe das Ausgangsn.aterial einer Reduktion bei 1100 bis 1450° C unterworfen wird, um im wesentlichen sämtliche Eisenoxydkomponenten des Erzes in metallisches Eisen überzuführen (siehe hierzu Anspruch 1 und Spalte 2, Zeile 44 und 45). In der zweiten Stufe wird das reduzierte Eisenoxyd einer Chlorierungsstufe unterworfen, in der im wesentlichen sämtliches Eisen in FeCl₂ übergeführt und sublimiert wird, um so ein im wesenti^;.:hen eisenfreies Titandioxyd zu ergeben (siehe hierzu Anspruch 1 und Spalte 2 Zeile 48 bis 51). Als bevorzugtes Chlorierungsmittel wird gemäß der USA.-Patentschrift trockenes HCl verwendet (siehe hier/« Spalte 6, Zeile 69 und 70).

In Anbetracht des oben Ausgeführten ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessern Verfahren zur Zersetzung von Ilmenit zu schalkn.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise gefunden, daß eine selektive Z>.:- setzung von Ilmenit erzielbar ist mit Hilfe von Bromwasserstoff. Demzufolge schafft die vorliegende Hifindung ein Verfahren zur Zersetzung von linien;·. das darin besteht, daß man Ilmenit mit Bromwas⁵· rstofi bei einer Temperatur von mindestens 650 C kontaktiert und Eisenbromid aus der Reaktion·-- mischung abtrennt und das verbleibende Titandiox_;. J gewinnt.

Die obige Reaktion wird vorzugsweise bei ein::r Temperatur im Bereich von 650 bis 800 "C durchgeführt. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren war es völlig überraschend, daß HBr anders mit Ilmenit reagiert als HCl, und zwar wesentlich rasch. ■: und in einem solchen Ausmaß, daß keine vorhc;-gehende Reduktion nutwendig ist und bereits [n einem Temperaturbereich von 650 bis 800^c C eine selektive Reaktion zwischen dem HBr und dem Eisenoxyd stattfindet. Auf Grund dieser völlig überraschenden Feststellung ist es nunmehr möglich, auf die bisherige erste Reduktionsstuff· zu verzichten und bei einer wesentlich niedrigeren Temperatur, vorzugswe^:se im Bereich von 650 bis 800° C, zu arbeiten.

Der Ilmenit kann z. B. mit Hilfe eines elektrischen Ofens oder mit Verbrennungsgasen auf eine Temperatur von 650^c C erhitzt werden, und dann wird Bromwasserstoff durch den Ilmenit geleitet. Bei dieser Stufe wird die Temperatur vorzugsweise etwas gesteigert, z. B. bis zu 800' C. Nach einiger Zeit erhält man ein weiß-graues Produkt als Rückstand, während das entweichende Eisenbror.jd (FrBr₀) außerhalb des Reaktionsgefäßes kondensiert und gesammelt wird.

Somit erhält man erfindungsgemäß einerseits Eisenbromid und andererseits TiO₂. Das erhaltene TiO., ist im wesentlichen rein und stellt ein im Handel verwertbares Konzentrat von etwa 97% TiO., dar.

Das erfindungsgemäß erhaltene Eisenbromid kann in bekannter Weise unter Bildung von Fe₂O₃ und Br., zersetzt werden. Das so wiedergewonnene Br., kann so, wie es ist, verwendet werden oder kann in HBr übergeführt und recyclisiert werden. Es ist auch möglich, das Eisenbromid mit Dampf zu zersetzen, wodurch man direkt HBr erhält, das man dann recyclisiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen beträchtlichen technischen Fortschritt gegenüber dem Verfahren dar. wie es in der britischen Patentschrift 1 104 780 beschrieben ist. dadurch, daß man an Stelle von zwei Reaktionstcilnehmcrn, von denen einer hochkorrosiv ist, lediglich einen einzigen Reaktionsteilnehmer benötigt. Weiterhin erhält man Bromwasserstoff in vielen Verfahren, so bei verschiedenen Bromiemngen, als Nebenprodukt, und es kann so. wie es erhalten wird, für die Zwecke der vorliegenden Erfindung genutzt werden.

Die vorliegende Erfindung wird durch das folgende Beispiel weiter erläutert, soll aber dadurch nicht beschränkt werden.

Beispiel

10 Gewichtsteile westaustralischen Hmenits, der 57 Gewichtsprozent TiO., und 41 Gewichtsprozent F.O (teilweist >^re₂O..) enthält, werden kontinuierlich oder intermittierend in einen Drehofen oder einen senkrechten Ofen eingebracht, der in üblicher Weise (elektrisch oder durch Verbrennungsgase) erhitzt wird. Bei einer Temperatur von 65ο^ C wird eine Mischung aus 20 Gewichtsteilen Bromwasserstoff säuregas und 7 Gewichtsteilen Stickstoffgas im Verlaufe einer Stunde in den Ofen eingebracht. Die Temperatur wird rasch auf 800° C gesteigert, so daß der Hauptteil der Reaktion zwischen den?. Ilmenit und der Bromwasserstoffsäure bei dieser Temperatur stattfindet.

Es werden etwa 15 Gewichtsteile Eisenbromid (FeBrJ gebildet, die den Ofen mit den heißen Gasen verlassen. Die Verbrennungsgase werden mit Wasser oder Luft gekühlt und in einen Abscheider eingebracht, in dem die festen Bromide von den Verbrennungsgasen abgetrennt werden.

Die verbleibenden Verbrennungsgase, die überschüssiges HBr und durch die Reaktion von HBr mit Ilmenit gebildetes Wasser enthalten, werden entwässert und dem Verfahren wieder zugeführt.

Das verbleibende Produkt, 5,7 Gewichtsteile eines hellgrauen Materials, enthält 97 bis 99»Ό TiO., mit einer geringen Menge Eisenoxyd. Der Chromgehait beträgt 0.01 Gewichtsprozent (verglichen mit dem ursprünglichen Ilmenit, der 0,02 Cr enthielt).

Das in dem Abscheider abgetrennte Eisenbromid kann durch Dampf bei einer Temperatur von 500° C zu Fe₀O₃ und HBr, mit Luft bei einer Temperatur von 4Ö0 bis 600° C zu Fe₂O₃ und Brom oder durch Elektrolyse zu Eisenmetall und Brom zersetzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zersetzung von Ilmenit, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ilmenit mit Bromwasserstoff bei einer Temperatur von mindestens 650" C kontaktiert, aus der Reaktionsmischung Eisenbromid abtrennt und das verbleibende Titandioxyd gewinnt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur im Bereich von 650 bis S00^c C liest.