DE2103478A1

DE2103478A1 - Verfahren zur Gewinnung von TiO tief 2 aus seinen Erzen

Info

Publication number: DE2103478A1
Application number: DE19712103478
Authority: DE
Inventors: Wendall E Sydney Dunnjun (Australien)
Original assignee: DUNN Inc WENDELL E
Current assignee: DUNN Inc WENDELL E
Priority date: 1970-01-21
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1971-07-29
Also published as: FR2077258B1; DE2103478C3; NO130725C; NO130725B; GB1304635A; BE761866A; ZA71371B; DE2103478B2; JPS5327239B1; US4085189A; FR2077258A1

Description

"Verfahren zur Gewinnung von TiO₀ aus seinen Erzen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen eisenfreien TiOg aus Erzen, die TiOp, Eisenoxyde und geringe Mengen anderer Metalloxyde enthalten. Das Ausgangserz hat vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von unter mesh und insbesondere sind mindestens 90 % des Erzes kleiner als 75 mesh.(Die Proζentangaben sind Gewichtsangaben, wenn nichts anderes erwähnt).

Bekannte Verfahren zur Verarbeitung von titanhaltigen Erzen liefern TiO^-Produkte mit einem übergroßen Anteil von Ifein-

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stoffen und/oder haben einen übermäßigen Titanverlust, wenn der gewünschte Eisengehalt,(z.B.weniger als 0,5 # ie~0₇)erreicht ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine wesentliche Verbesserung der bekannten Verfahren erreicht und üDerraschenderweise ein Produkt mit einem Gehalt von 95-98 \o TiO₀, 0,1 bis 0,5 % Eisenoxyd und geringen Mengen(üblicherⁱ.;eise weniger als 0,2 oder 0,1 %) von anderen chlorierbaren Metalloxyden erhalten, wobei der Rückstand aus nicht chlorierfähigen Silikaten und anderen Materialien besteht. Das Produkt hat im allgemeinen eine weiße bis schwachgelbe Farbe, eine Oberfläche von 0,1 bis 0,5 mV Gramm und absorbiert kein Wasser, so daß keine Hydroxylgruppen gebunden werden. Es ist z.B. zur Herstellung von i'iOp-Piynent, als Füllstoff und als Flußmittel geeignet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Bett aus dem Erz unter reduzierenden Bedingungen bei erhöhter Temperatur mit Ohlorgas zusammengebracht, wobei ein teilweise chloriertes Bett erhalten wird; die Dämpfe aus Eisenchlox'id und anderen gebildeten Metallchloriden und für sich das teilweise chlorierte Bett, entweder kontinuierlich oder absatzweise, werden dann abgezogen und die abgezogene Menge abgetrennt und in eine erste, im wesentlichen eisenfreie TiOp-Fraktion als Produkt und eine zweite eisenhaltige Fraktion, vorzugsweise durch magnetische Trennung, getrennt und die zweite Fraktion entweder für sich oder mit frischem Erz gemischt in die erste Verfahrensstufe rückgeführt„

Die Reduktionsbedingungen des Bebtes können auf verschiedene Weise hergestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält das Bett ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, vorzugsweise in Anteilen von 2 bis 33 ^,insbesondere etwa 10 %, bezogen auf das Gewicht des Bsttes, beispielsweise Koks(der aus Erdöl oder Kohle erhalten wurde),Holzkohle, Ruß oder dergleichen.

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iiacli einer anderen Ausführungsform wird Chlor mit Kohlenmonoxyd in einem Holverhältnis von CO zu CI2 von vorzugsweise 0,9 J 1 bis10 : 1, insbesondere 0,9 * 1 **-^s 1,6 : 1, gemischt.

Die Reduktionsbedingungen in Stufe a können auch eingestellt werden, wenn man das kohlenstoffhaltige Material mit Chlor und bzw. oder Kohlenmonoxid mischt.

Bei diesen Ausführungsformen soll vorzugsweise ausreichend CO vorliegen, um mit dem durch die Chlorierung aus den Metalloxyden frei werdenden Sauerstoff zu reagieren. Der Anteil Cig soll vorzugsweise derart sein, daß er vollständig in dem Erzbett verbraucht wird.

Vorzugsweise werden das Chlor oder seine Mischung mit Kohlenmonoxid mit einer solchen Geschwindigkeit durch das Bett geführt, daß das Bett aufgewirbelt wird, jedoch keine Erzteilchen aus dem Bett mitgerissen x^erden, z.B. mit einer Geschwindigkeit von 5?8 bis 61, vorzugsweise 5»8 bis 38 cm/Sek. Die optimale Gasgeschwindigkeit hängt natürlich von der Tiefe des Bettes ab, die vorzugsweise 3 bis I5O cm, insbesondere 3 bis 30 cm, beträgt. Die Gasgeschwindigkeit ist vorzugsweise so groß, daß die Oberflächenfließgeschwindigkeit von heißem Gas durch den Reaktor etwa 7?6 cm/Sek. beträgt. Die Bettemperatur beträgt vorzugsitfeise 7OO bis 1150°C, insbesondere 950 bis 1050°C. Diese Temperatur kann durch Vorerwärmen der Reaktionsteilnehmer und/ oder durch Zufuhr einer geringen Menge Luft oder Sauerstoff in das Erzbett aufrechtgehalten werden. Vorzugsweise wird das teilweise chlorierte Erz, das in der Verfahrensstufe (c) abgezogen wurde, unter einer reduzierenden Atmosphäre gekühlt, z.B. unter Kohlenmonoxid oder Methan, bevor es in der Stufe (d) abgetrennt wird.

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Eine geeignete Einstellung der Rückführungsmenge des ^ entspricht vorzugsweise einer Konzentration über 5 7°, insbesondere über 10 %, z.B. 12 %, um einen zu großen Verlust an TiCT^, zu vermeiden.

Das Verfahren wird vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt, wobei frisches Erz in einer solchen Menge zugeführt wird, daß eine konstante Bettiefe aufrecht erhalten wird. Das Verfahren kann jecloch auch absatzweise durchgeführt werden. Die mittlere Verweilzeit beträgt dann vorzugsweise etwa 5 Minuten, wobei das Gesamtvolumen des Bettes im Mittel in etwa 10 Minuten ersetzt wird.

Die Teilchlorierung kann in jedem geeigneten wärme- oder korrosionsbeständigen Gas/Feststoff-Reaktor durchgeführt werden, ZoB. in einem Reaktor mit einer Fz-ittenplatte (Sinterplatte) oder einer perforierten Platte an der Basis zur Einführung des Chlors.

Wenn das Ausgangserz Calcium enthält, das in CaCl₀ umgewandelt wird, das nicht verdampft wird, wird die eisenfreie TiOp Fraktion vorzugsweise einer Auslaugestufe und anschließender Trocknung unterworfen.

Wenn das Erzbett kohlenstoffhaltiges Material enthält, verbleibt ein Überschuß an diesem Material in dem Produkt aus eisenfreiem TiOp, das in Stufe (d) erhalten wird. Es kann daraus leicht abgetrennt werden, z.B. durch Trennung mittels Luft (air-tabling) oder durch Sichten nach Dichte und man erhält das gewünschte TiOp-Produkt.

Die Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen erläutert.

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Beispiel 1

Die Vorrichtung umfaßt einen innen beheizten Reaktor mit einem Innendurchmesser von 5 cm mit einer perforierten Kieselsäureplatte an der Basis und Seitenöffnungen in einer Höhe von 7,6 und 25,4 cm über der Scheibe. Die Reaktortemperatur beträgt 100O⁰C. Eine Mischung von 01₂(2,62 Grammol/Stunde) und GO (4,03 Grammol/Stunde) wird durch die Platte geführt und eine heftige Fliidisierung und eine Oberflächengeschwindigkeit von 9,75 cm/Sek. erreicht, ohne daß x/esentliche Anteile mitgerissen werden. Ilmenit (462 Gramm/Stunde) und rückgeführtes Produkt (530 Gramm/Stunde) werden oben in den Reaktor geführt. Von der unteren Seitenöffnung abgezogenes, teilweise chloriertes Material wird unter einer reduzierenden Atmosphäre gekühlt und anschließend magnetisch abgetrennt. Im Gleichgewicht enthält die nichtmagnetische Fraktion 95 % ^iOp, weniger als 0,5 % ~SeJ3y. und weniger als 0,1 % MgO. Die ChI or ausnutzung ergibt 90 % FeCl₂ und 10 % FeCl₅ als gasförmiges Eisenchloridprodukt. Die Verluste an TiGIn betragen nicht mehr als 5 %·

Beispiel 2

Die Vorrichtung des Beispiels 1 wird bei Temperaturen von 1050⁰C betrieben. Das Bett enthält 10 % Erdölkoks. Eine Mischung von Gl₂ (1,61 Grammol/Stunde) und N₂ (3,2 Grammol/Stunde) wird durch die Platte geführt und erzeugt eine Oberflächengasgeschwindigkeit von 7,6 cm/Sek. Kabelilmenit (200 Gramm/Stunde), Koks (20 Gramm/Stunde) und rückgeführtes Produkt (645 Gramm/ Stunde) mit einem Gehalt von etwa 15 % Fe₂O₃,, FeO und Fe werden oben in den Reaktor geführt. Das teilweise chlorierte Material wird unter einer Co-Atmosphäre gekühlt und magnetisch abgetrennt. Die magnetische Fraktion enthält Teilchen mit einem von weniger als 0,5 %- Der Koks in der nichtmagne-

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tischen Fraktion kann abgetrennt >■·'erden, z.B. durch eine Lufttrennvorrichtung. Das Produkt enthält 95 ^c/o TiO₀ und v/eniyer als 0,1 % M₂O.

- Pateribanspriiche -

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Claims

Pat entansp ruche

1. Verfahren sur Herstellung von im wesentlichen eisenfreiem Tiü_o aus Erzen, die TiOp, Eisenoxyde und geringe Mengen raid er er Metalloxide enthalten, d e d u r c h Gekennzeichnet,

•\) daß man ein Bett des Erzes unter reduzierenden Bedingungen bei erhöhter Temperatur mit Chlorgas zusammenbringt,

um ein teilreise chloriertes Bett zu bilden, xn '

b) daß die Verfahrensstufe (a) gebildeten Dämpfe aus Eisenchlorid und anderen Iietallchloriden abgezogen v/erden,

c) daß kontinuierlich oder absatzweise ein Teil des teilweise chlorierten Bettes abgezogen wird,

d) daß die abgezogene Menge in ein im wesentlichen eisenfreies TiO₀-Produkt und eine eisenhaltige Fraktion, vorzugsweise magnetisch getrennt wird und

e) daß die eisenhaltige Fraktion entweder allein oder mit frischem E...¹ ζ gemischt in die Verf ahrens stuf e (a) rückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlor mit einer zur Fluidisiei-ung des Bottes ausreichenden Geschwindigkeit eingeführt wird, bei der jedoch keine Erzteilchen aus dem Bett geris'.-en werden, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 5,8 bis 61, insbesondere mit einer Geschwindigkeit von 5?8 bis 38 cm/Sek,

3. 'Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bett ein kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel, vorzugsweise in Anteilen von 2-33 %, insbesondere 10 %, bezogen auf das Gewicht des Bett e s, enthält.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chlor mit Kohlenmonoxid in einem Molverhältnis von CO zu GIp von vorzugsweise 0,9 ' 1 bis 10 : 1, insbesondere 0,9 : 1 bis 1,6 : 1, gemischt wird. _o_

109831/198? ■» «KKN«.

5» Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzbett bei Temperaturen von 700 bis 1150⁰O, vorzugsweise 950 bis 105O⁰C, gehalten

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5₅ dadurch ge kennzeichnet, daß die Bettiefe an Erz.3 bis 150 cm, vorzugsxtfeise 3 bis 30 cm, beträgt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß es kontinuierlich durchgeführt und ausreichend frisches Erz zur Aufrechterhaltung eines konstanten Bettspiegels zugeführt wird.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das zugeführte Chlor im wesentlichen vollständig durch die Umsetzung mit dem Erz verbraucht wird.

9· Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das in Stufe (c) abgezogene teilweise chlorierte Erz unter einer reduzierenden Atmosphäre, insbesondere aus Kohlenmonoxid oder Methan, vor der Trennstufe (d) gekühlt wird.

10. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 9» dadurch ge kennzeichnet, daß die zweite eisenhaltige Fraktion mit einer Geschwindigkeit zurückgeführt v/ird, durch die die Fe~0,-Konζentration des Bettes über 10 % gehalten wird.

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11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Kombination der Maßnahmen der Ansprüche 3 und 4 zur Schaffung der reduzierenden Bedingungen.

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