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Verfahren zur Gewinnung von Titandioxid
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Titan in metallischer Form oder als eine Verbindung ist ein wichtiges
Element in der chemischen Reihe. Beispielsweise wird Titandioxid in Anstrichmittelpigmenten,
in weissen Kautschuksorten und Kunststoffsorten,in Fußbodenbelägen, Glaswaren und
Keramikerzeugnissen, in Anstrichfarben, als opakmachendes Mittel in Papier usw.
verwendet. Die anderen Titanverbindungen werden in der Elektronik, als feuerhemmende
Mittel, als wasserabstoßende Mittel usw. benützt. Das Metall kann als solches oder
in Legierungsform als Werkstoff in der Luftfahrt, in Düsenmaschinen, in Schiffsausrüstungen,
in Textilmaschinen, in chirurgischen Instrumenten, in orthopädischen Geräten, in
Sporteinrichtungen und in Einrichtungen zur Handhabung von Nahrungsmitteln usw.
verwendet werden.
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Bisher wurde bei der Gewinnung des Titans aus titanhaltigen Quellen,
wie Ilmenit, Rutil usw., das Titan Trennstufen unterzogen, bei denen eine Titanverbindung
in einem Wertigkeitszustand +4 gebildet wurde, wie Verbindungen, die gewöhnlich
Titanoxid einschlossen. Wenn man jedoch versucht, Titandioxid von Verunreinigungen
zu trennen, die auch in dem Erz enthalten sind, wie von Eisen, führt die Hydrolyse
des Titandioxids bei erhöhten Temperaturen gewöhnlich dazu, daß man auch relativ
große Mengen an Eisen zusammen mit dem Titan bekommt.
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Bisher wurden nach dem Stand der Technik verschiedene Methoden benützt,
um Titanverbindungen aus titanhaltigen Quelle zu gewinnen.
Beispielsweise
gemäß der US-PS 3 236 596 wird ein ungerösteter Ilmenit mit Chlorwasserstoffsäure
bei erhöhter Temperatur ausgelaugt. Danach wird gelöstes Eisen mit Eisen oder anderen
Reduktionsmitteln reduziert, um Eisen-II-chlorid durch Sättigung der Flüssigkeit
mit Chlorwasserstoffgas auszufällen. Die Chlorwasserstoffsäure wird dann aus der
Flüssigkeit durch Vakuumdestillation extrahiert, und das Titan wird mit herkömmlichen
Mitteln gewonnen. Auch die US-PS 3 825 419 reduziert ein Ilmeniterz, um Eisen-II-oxide
zu erzeugen. Das reduzierte Erz wird dann etwa vier Stunden unter mäßigem Druck
ausgelaugt, wobei das Eisen in der Säure zusammen mit etwa 15 % des Titans gelöst
wird. Das Eisen wird als Eisen-III-oxid mit einem Gehalt an Verunreinigungen in
dem Sprühröster gewonnen, während das unlösliche Produkt, das hauptsächlich Titandioxid
ist, aber die gesamte im dem ursprünglichen Erz enthaltene Kieselsäure enthält,
gewonnen wird. Die US-PS 3 859 077 beschreibt auch ein Verfahren zur Gewinnung von
Titan, in welchem ein Titantetrahalogenid mit Eisenoxid in Schlacke oder einem titanhaltigen
Erz bei einer 0 extrem hohen Temperatur von etwa 1000 c vermischt wird, um flüchtige
Chloride der Verunreinigungen und Titandioxid zu erzeugen. Eine ähnliche Patentschrift,
die US-PS 3 929 962 reduziert auch ein titanhaltiges Erz bei hoher Temperatur, um
Titansesquioxid zu erzeugen, das in einer Form vorliegt, bei der es leichter ist,
für eine Titan-Eisentrennung zu behandeln. Eine andere Literaturstelle, die US-PS
3 903 230 lehrt eine Methode zur Gewinnung von Titan, bei der ungerösteter
Ilmenit
während einer Zeit von Tagen bei Raumtemperatur ausgelaugt wird, um etwa 80 % des
Titans zu gewinnen.
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Schwefeldioxid wird während der Auslaugung zugesetzt, um eine Ausfällung
des Eisen-II-chlorids zu bewirken, wonach Titandioxid durch Verdünnung und Erhitzen
der Lösung gewonnen wird.
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Wie nachfolgend in größeren Einzelheiten gezeigt wird, wurde nun gefunden,
daß verbesserte Ausbeuten an Titandioxid erhalten werden können, indem man Titanhalogenide
in einer bevorzugten Weise behandelt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung ausgezeichneter
Ausbeuten an Titanverbindungen,wie Titandioxid. Spezieller betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Gewinnung wirtschaftlicher Ausbeuten an Titanverbindungen aus
einer titanhaltigen Quelle, wie Ilmenit. Durch Anwendung des Verfahrens nach der
Erfindung ist es möglich, eine ausgezeichnete Ausbeute an Titan bzw. Titanverbindungen
unter Verwendung relativ niedrigwertiger Erze als Ausgangsmaterial zu bekommen.
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Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur
Gewinnung von Titan bzw. Titanverbindungen zu erhalten.
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Einteiteres Ziel der Erfindung ist es, ein hydrometallurgisches Verfahren
zur Gewinnung hoher Ausbeuten an Titan in der Form von Rutil aus titanhaltigen Quellen,
wie Ilmenit, zu bekommen.
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Nach einem Aspekt besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Gewinnung
von Titan bzw. Titanverbindungen aus einer titanhaltigen Quelle, das darin besteht,
daß man die titanhaltige Quelle bricht bzw. zerkleinert, die gebrochene bzw.
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zerkleinerte titanhaltige Quelle einer reduktiven Röstung bei erhöhter
Temperatur in einem reduzierenden Medium unterzieht, die reduzierte titanhaltige
Quelle mit einer Auslauglösung, die eine halogenhaltige Verbindung umfaßt, auslaugt,
unlösliches Material von der Titanhalogenide enthaltenden Frischlauge abtrennt,
die Auslaugflüssigkeit so behandelt, daß Titandioxid ausgefällt wird, und dieses
Titandioxid gewinnt. Die Verbesserung des Verfahrens besteht darin, daß man die
Auslaugflüssigkeit mit einem Überschuß an Eisen-II-oxid behandelt, während man die
Lösung in einem gerührten Zustand hält, die durch die Eisen-III-oxid-Behandlung
des Titanhalogenids gebildeten Feststoffe gewinnt und diese Feststoffe mit einer
zweiten Auslauglösung vermischt und so das restliche Eisen-III-oxid verbraucht und
das resultierende Titandioxid gewinnt.
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Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung besteht in einem Verfahren
zur Gewinnung von Titan bzw. Titanverbindungen aus Ilmenit, das darin besteht, daß
man den Ilmenit auf eine gewünschte Tälchengröße zerkleinert bzw. bricht, den zerkleinerten
Ilmenit einer reduktiven Röstung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 600 bis
1000 OC in einem reduzierenden Medium, das ein Gemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff
umfaßt, unterzieht, den reduzierten Ilmenit mit einer wässrigen Chlorwasserstoffsäurelösung
auslaugt,
unlösliches Material von der Frischlauge abtrennt, diese Auslaugflüssigkeit kühlt
und so Eisen-II-chlorid ausfällt, das Eisen-II-chlorid von der Auslaugflüssigkeit
abtrennt, die Auslaugflüssigkeit mit einem Überschuß an Eisen-III-oxid in einer
Menge von etwa dem 2,5fachen bis etwa 50fachen der stöchiometrischen Menge, die
erforderlich ist, um mit dem Titanchlorid zu reagieren, behandelt, die bei der Eisen-III-oxid-Behandlung
gebildeten Feststoffe entfernt, diese Feststoffe mit einer zweiten Auslauglösung
vermischt und so das restliche Eisen-III-oxid verbraucht und schließlich das erwünschte
Titandioxid gewinnt.
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Andere Ziele und Ausführungsformen werden aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung der Erfindung offenbar.
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Wie oben ausgeführt wurde, befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren
zur Herstellung von leicht erhältlichem Rutil aus einer Auslaugflüssigkeit, die
lösliche Titanhalogenide enthält.
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Das Verfahren zur Gewinnung der erwünschten Titanverbindungen erfolgt
in der Weise, daß man eine Erzquelle, wie Ilmenit, oder andere Quellen, wie Sand,
welcher die erwünschten Metalle, hauptsächlich Titan sowie Mengen anderer Metalle,
wie Eisen, Vanadin, Chrom, Mangan usw. enthält, auf eine Teilchengröße zerkleinert
oder bricht, die kleiner als etwa 35 Maschen (US Standard-Siebreihe) ist. Danach
wird die zerkleinerte metallhaltige Quelle einer reduktiven Röstung bei erhöhter
Temperatur unterzogen, die im Bereich von etwa 600 bis 1000 OC oder höher liegt
und vorzugsweise im Bereich von etwa 600 bis
etwa 900 OC ist. Dieses
reduktive Rösten erfolgt in Gegenwart eines reduzierenden Gases, wie von Wasserstoff,
Kohlenmonoxid, Kombinationen von Kohlenmonoxid und Wasserstoff usw.
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oder in Gegenwart irgendeines anderen geeigneten Reduktionsmittels.
Die reduktive Lösung erfolgt während einer Zeit im Bereich von etwa 0,5 bis etwa
zwei Stunden oder mehr. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt
die reduzierende Atmosphäre, die verwendet wird, um den Zweck der Röstung zu erreichen,
gewöhnlich ein Gemisch von etwa 50 % Kohlenmonoxid und 50 % Wasserstoff, wobei ein
Überschuß an Reduktionsmittel benützt wird, um das Eisen, welches in dem System
enthalten ist, vollständig zu dem Metall zu reduzieren.
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Es liegt auch innerhalb des Erfindungsgedankens, daß das zerkleinerte
Erz, wenn dies erwünscht ist, vor der reduktiven Röstung einer Oxidationsröstung
unterzogen werden kann, wobei diese oxidative Röstung bei einer Temperatur im Bereich
von etwa 600 bis etwa 900 OC in Gegenwart einer oxidierenden Atmosphäre durchgeführt
wird, die durch die Gegenwart von Luft oder Sauerstoff erzeugt wird. Es sei aber
darauf hingewiesen, daß diese Stufe nicht ein notwendiger Teil der Erfindung ist.
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Nach der reduktiven Röstung der metallhaltigen Quelle wird diese Quelle
dann mit wässriger Halogenwasserstoffsäurelösung ausgelaugt, die bei der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung eine wässrige Salzsäureauslaugflüssigkeit umfaßt,
obwohl auch andere Halogenwasserstoffsäuren, wie Bromwasserstoffsäure und Jodwasserstoffsäure,
benützt werden können, wenn auch nicht notwendigerweise mit äquivalenten Ergebnissen.
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Die obige Auslaugung der metallhaltigen Quelle erfolgt gewöhnlich
bei
einer Temperatur, die im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis etwa 110 OC liegen
kann, wobei der bevorzugte Bereich bei etwa 80 bis 100 OC liegt. Das Auslaugen erfolgt
während einer Zeit von 0,25 Stunden bis zu etwa 1 Stunde oder mehr.
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Nach dem Auslaugen der metallhaltigen Quelle, das lösliche Eisenhalogenide
und Titanhalogenide, wie Eisen-II-chlorid, Titantrichlorid usw. bildet, wird das
Gemisch einer Trennstufe unterzogen, in welcher die feste Gangart bzw. das taube
Gestein von den löslichen Metallchloriden abgetrennt und beseitigt wird. Die Abtrennung
der festen Gangart von den löslichen Metallchloriden kann in irgendeiner geeigneten
Weise mit Hilfe bekannter Methoden erfolgen, wie durch Dekantieren, Filtrieren usw.
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Bei einer Ausführungsform des Ve r fahrens können die löslichen Metallhalogenide
dann auf eine ausreichende Temperatur gekühlt werden, um die Kristallisation oder
Ausfällung des Eisen-II-chlorids zu bewirken. Beispielsweise kann die Temperatur,
bei der die Kristallisation oder Ausfällung des Eisen-II-chlorids bewirkt wird,
im Bereich von etwa 0 ° bis etwas oberhalb der Umgebungstemperatur oder so hoch
wie 90 0C in Extremfällen liegen.Wenn Temperaturen unterhalb Umgebungstemperatur
verwenden werden, wird die gekühlte Lösung in dem Bereich unterhalb Umgebungstemperatur
durch äußere Kühlmittel, wie ein Eisbad, Kühlwicklungen usw., gehalten. Nach vollständiger
Kristallisation des Eisen-II-chlorids werden die Feststoffe
von
dem gelösten Titanchlorid, wie Titantrichlorid, mit herkömmlichen Mitteln, wie durch
Filtration, Dekantieren usw., abgetrennt.
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Das erwünschte Titandioxid in der Form von Rutil bekommt man durch
Behandlung der verbleibenden Auslauglösung, die wässriges Titantrichlorid enthält,
mit einem Metalloxid und vorzugsweise einem Eisenoxid, wie Eisen-III-oxid. Die letztere
Verbindung kann durch Oxidation des festen Eisen-II-chlorids, das von der festen
Auslauglösung abgetrennt und gewonnen wurde, in irgendeiner bekannten Weise erhalten
werden. Beispielsweise kann das Eisen-II-chlorid bei Temperaturen im Bereich von
etwa 300 bis 800 OC in Kontakt mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft oder Sauerstoff,
oxidiert werden, wobei das Eisen-II-chlorid in Eisen-II-oxid und Eisen-III-oxid
umgewandelt wird, wobei die letztere Verbindung die vorherrschende Form des Eisenoxids
ist.
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Die Behandlung der Titantrichlorid enthaltenden Auslauglösung, um
die Hydrolysereaktion auszulösen, erfolgt durch Zugabe des Eisenoxidmaterials zu
der Auslauglösung. Um eine wirksame Keimbildung für den Rutil zu bekommen, wurde
nun festgestellt, daß die zu verwendende Menge an Eisen-III-oxid in einem großen
Überschuß vorliegen sollte, und sie ist vorzugsweise in einer Menge im Bereich von
etwa dem 2,5fachen bis etwa 50fachen der stöchiometrischen Menge vorhanden, die
erforderlich ist, um mit dem Titanhalogenid, wie Titantrichlorid, zu reagieren.
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Der große Überschuß wird der beladenen Auslaugflüssigkeit zugesetzt,
während die Lösung in einem gerührten Zustand gehalten wird.
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Nachdem man die Reaktion während einer Zeit ablaufen ließ, die im
Bereich von etwa 1 bis 10 Minuten oder mehr liegen kann, werden die gebildeten Feststoffe
aus der Lösung entfernt und danach mit einer zweiten Auslauglösung vermischt, die
eine ausreichende Menge an Titanhalogenid enthält, um vollständig mit dem Eisenoxid,
das in den Feststoffen verbleibt, zu reagieren. Die Umsetzung des Eisen-III-oxids
mit der Titanverbindung erfolgt bei erhöhten Temperaturen, die im Bereich von etwa
70 bis etwa 100 OC oder höher liegen kann und vorzugsweise im Bereich von etwa 75
bis 95 OC liegt.
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Nach der zweiten Umsetzung können die Feststoffe dann durch Abtrennung
von der verbrauchten Auslaugflüssigkeit, die Eisen-II-chlorid enthält, mit herkömmlichen
Mitteln gewonnen werden, oder, wenn erwünscht, kann das Titandioxid weiterbehandelt
werden, um Titanmetall zu gewinnen.
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Wenn erwünscht, kann das Verfahren auch in anderer Weise ausgeführt
werden, indem man die Frischlauge, die die löslichen Metallhalogenide enthält, welche
von dem unlöslichen Gangartmaterial abgetrennt wurden, unter Verwendung eines Uberschusses
an Eisen-III-oxid in der oben im einzelnen ausgeführten Menge behandelt. Nach der
Keimbildung und Ausfällung der Titanverbindung in zwei Stufen, wie oben beschrieben
wurde, werden die Feststoffe, die Titandioxid umfassen, dann von der Flüssigkeit
abgetrennt. Nach der Abtrennung wird dann die Flüssigkeit auf eine Temperatur im
Bereich, der oben angegeben wurde, abgekühlt, um eine Kristallisation des Eisen-II-chlorids
zu bewirken. Das feste Eisen-II-chlorid kann dann entweder
in
einer direkten Reduktionsstufe unter Bildung von metallischem Eisen und Chlorwasserstoffsäure
behandelt werden oder gegebenenfalls einer Oxidationsstufe durch Behandlung mit
Luft oder anderen sauerstoffhaltigen Gasen bei einer Temperatur im Bereich von 300
bis etwa 800 OC unter Bildung von Eisen-III-oxid unterzogen werden.
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Dieses Eisen-III-oxid kann dann zu der Stufe zurückgeführt werden,
worin die Frischlauge mit dem überschüssigen Eisen-III-oxid unter Bildung des erwünschten
Titandioxids behandelt wird.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann in irgendeiner geeigneten Weise
durchgeführt werden, und zwar entweder ansatzweise oder kontinuierlich. Beispielsweise
wird bei einer Ausführungsform des Verfahrens, wenn ansatzweise gearbeitet werden
soll, die titanhaltige Quelle, die auf die erwünschte Teilchengröße gebrochen oder
vermahlen wurde, etwa gewöhnlich in einem Bereich von etwa -35 bis etwa -100 Maschen
(US-Siebreihe) in eine Apparatur, wie einen Ofen gegeben, worin sie bei einer Temperatur
in dem oben angegebenen Bereich geröstet wird, während das Erz einer reduzierenden
Atmosphäre, wie einem Gemisch von Kohlenmonoxid und Wasserstoff, ausgesetzt wird.
Nach Beendigung des reduktiven Röstens wird dann das zerkleinerte Erz in einen zweiten
Kessel gegeben, worin es einer Auslaugbehandlung unterzogen wird, indem es mit wässriger
Halogenwasserstoffsäure, wie konzentrierter Salzsäure behandelt wird, während die
Temperatur im Bereich von etwa 80 bis etwa 105 OC gehalten wird. Nach Beendigung
der erwünschten
Auslaugoperation werden das feste Material, wie
Gangart und/oder unlösliche Metallverbindungen, von der Frischlauge, die dann gewonnen
wird, abgetrennt. Eine Methode zur Behandlung der Frischlauge ist die, diese Auslaugflüssigkeit
anschließend in einen Kolben oder eine andere solche Apparatur zu geben, die dann
gekühlt oder auf einer relativ gekühlten Temperatur gehalten wird, um das Eisen-II-chlorid
auszukristallisieren. Nach der Ausfällung des Eisen-II-chlorids wird die Auslaugflüssigkeit,
die das lösliche Titanchlorid enthält, von dem festen Eisen-II-chlorid mit herkömmlichen
Mitteln, wie durch Filtration, Zentrifugieren usw. abgetrennt und in noch eine andere
Apparatur überführt, wo sie mit überschüssigem Eisen-III-oxid in der oben angegebenen
Größenanordnung behandelt wird. Die für die Eisen-III-oxid-Behandlung benützte Apparatur
enthält Heizeinrichtungen sowie Rühreinrichtungen, so daß das Gemisch mit Hilfe
mechanischer Rührer oder anderer Einrichtungen bewegt werden kann, um die Lösung
in der Keimbildungszonenperiode in einem gerührten Zustand zu halten. Diese Keimbildungsperiode
kann im Bereich von etwa 1 bis 10 Minuten oder mehr liegen.
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Nach Beendigung der erwünschten Keimbildungsperiode und der damit
verbundenen Bildung von Titandioxid werden die Feststoffe abgetrennt und mit einer
zweiten Menge Titanchlorid enthaltender Auslaugflüssigkeit behandelt, um die restliche
Menge an Eisen-III-oxid, die vorhanden ist, zu verbrauchen. Danach wird das feste
Titandioxid von dem löslichen Eisenchlorid abgetrennt, das durch die Umsetzung gebildet
wurde, und gewonnen.
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Alternativ kann, wenn erwünscht, die Auslaugflüssigkeit nach der Gewinnung,
die der Abtrennung von der unlöslichen Gangart folgt, bei erhöhter Temperatur mit
Eisen-III-oxid vor der Entfernung des Eisen-II-chlorids behandelt werden, welches
in der Auslaugflüssigkeit zusammen mit dem Titanchlorid vorhanden ist. Nach der
Behandlung der Auslaugflüssigkeit mit dem überschüssigen Eisen-III-oxid in ähnlicher
Weise, wie oben dargelegt wurde,wird das feste Titandioxid gewonnen, während das
ursprünglich in der Auslaugflüssigkeit vorhandene lösliche Eisen-II-chlorid und
das zusätzliche Eisen-II-chlorid, welches durch die Umsetzung zwischen Eisen-III-oxid
und Titanchlorid gebildet wurde, dann durch Kühlen der Flüssigkeit unter Bildung
von festem Eisen-II-chlorid ausgefällt werden kann. Das Eisen-II-chlorid kann dann
entweder in einer Reduktionsstufe oder in einer Oxidationsstufe behandelt werden.
Wenn die erstere Stufe durchgeführt wird, d. h. die direkte Reduktion von Eisen-II-chlorid
durch Behandlung mit Wasserstoff bei erhöhter Temperatur, kann das resultierende
metallische Eisen, das gebildet wird, gewonnen werden, während Chlorwasserstoffsäure
zu der Auslaugflüssigkeit zurückgeführt werden kann. Wenn das Eisen-II-chlorid alternativ
einer Oxidationsstufe durch Behandlung mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen
Gas bei erhöhter Temperatur unterzogen wird, kann das Eisen-III-oxid, das dabei
gebildet wird, zu der Titandioxidgewinnungsstufe zurückgeführt werden, wobei das
Eisen-III-oxid als das keimbildende Mittel wirkt.
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Es liegt auch innerhalb des Erfindungsgedankens, daß das Verfahren
in kontinuierlicher Weise durchgeführt werdenkann.
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Wenn ein solcher Verfahrenstyp angewendet wird, wird das Erz, welches
auf die erwünschte Teilchengröße gebrochen oder gemahlen wurde, durch eine Apparatur,
wie einen Ofen, mit vorbestimmter Geschwindigkeit durchgeführt, während es in der
Wirkung einer reduzierenden Atmosphäre, wie von Wasserstoff oder einer Kombination
von Kohlenmonoxid und Wasserstoff, ausgesetzt wird und die Temperatur des Ofens
im Bereich von etwa 600 bis 1000 OC gehalten wird. Nach vollständigem Hindurchführen
durch den Ofen wird das reduzierte Erz kontinuierlich in eine Auslaugzone eingespeist,
worin es mit einer wässrigen Auslauglösung behandelt wird, die eine Halogenwasserstoffsäure,
wie Chlorwasserstoffsäure, umfaßt, und nach dem Durchgang durch die Auslaugzone,
die auf einer erhöhten Temperatur in dem oben angegebenen Bereich gehalten wird,
wird die das lösliche Metallchlorid, wie Eisenchlorid und Titanchlorid, enthaltende
Lösung von dem festen Gangartmaterial abgetrennt. Bei einer Ausführungsform wird
die Waschlauge bzw. Auslaugflüssigkeit dann kontinuierlich in eine Kristallisationszone
eingeführt, die auf einer niedrigeren Temperatur gehalten wird, um die Ausfällung
oder Kristallisation des Eisen-II-chlorids zu erleichtern. Die das lösliche Titanchlorid
enthaltende Auslaugflüssigkeit wird kontinuierlich aus dieser Zone abgezogen und
zu einer Ausfällzone geführt, worin sie mit einem Ueberschuß an Eisen-III-oxid behandelt
wird, während die Lösung in einem gerührten oder bewegten Zustand gehalten wird.
Die Feststoffe, die überschüssiges Eisen-III-oxid und Titandioxid umfassen, werden
von dem resultierenden
löslichen Eisen-II-chlorid abgetrennt und
mit einer zweiten Auslaugflüssigkeit behandelt, die lösliches Titanchlorid enthält,
um das obengenannte überschüssige Eisen-III-oxid zu verbrauchen. Die Feststoffe,
die aus dieser zweiten Behandlung resultieren und die Titandioxid umfassen, werden
gewonnen und in herkömmlicher Weise behandelt.
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Das Eisen-II-chlorid, das von der Auslaugflüssigkeit abgetrennt wurde,
kann , wenn erwünscht, zu einer Oxidationszone geführt werden, worin es mit einem
sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur von etwa 300 bis 800 OC behandelt
wird, um Eisen-III-oxid zu bilden. Diese Verbindung wird dann verwendet, um die
lösliches Titanchlorid enthaltende Auslaugflüssigkeit zu be -handeln, während die
Chlorwasserstoffsäure, die während der Oxidationsreaktion gebildet wird, zu der
Auslaugzone zurückgeführt wird, um einen Teil der Auslauglösung zu bilden.
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Alternativ kann die Frischlauge bzw. Auslaugflüssigkeit, die von dem
festen Gangartmaterial abgetrennt wurde, mit Eisen-III-oxid behandelt werden, bevor
das Eisen-II-chlorid ausgefällt wurde. Die Behandlung mit dem Eisen-III-oxid erfolgt
in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben wurde, wonach das feste Titandioxid, das
gebildet wird, kontinuierlich abgezogen und gewonnen wird. Die Lösung von löslichem
Eisen-II-chlorid, die an diesem Punkt eine zusätzliche Menge von Eisen-II-chlorid
infolge der Bildung desselben während der Ausfällung von Titandioxid enthält, kristallisiert,
indem sie kontinuierlich zu einer Kristallisationszone geführt wird, die auf einer
niedrigeren Temperatur gehalten wird. Danach kann das feste Eisen-II-chlorid kontinuierlich
aus
dieser Kristallisationszone abgezogen und entweder in einer direkten Reduktionsstufe
oder in einer Oxidationsstufe behandelt werden, um je nach Wunsch das metallische
Eisen oder Eisen-III-oxid zu ergeben.
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Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
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Beispiel Ein canadisches Ilmeniterz wurde in einem Brecher grob auf
-65 Maschen zerkleinert und während einer Zeit von 1 Stunde bei 750 OC unter einem
Strom von jeweils 650 ml/Min. Wasserstoff und Kohlenmonoxid geröstet. Am Ende dieser
Röstungszeit wurden 50 g des reduzierten Erzes mit 300 ml Chlorwasserstoffsäure
vermischt und auf eine Temperatur von 100 OC erhitzt.
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Das Erz wurde bei dieser Temperatur während 15 Minuten ausgelaugt,und
anschließend wurde die Lösung filtriert. Nach der Filtration wurde das Filtrat auf
Raumtemperatur gekühlt, um Eisen-II-chlorid auszufällen. Die Feststoffe, die gewonnen
wurden, wurden gewaschen und getrocknet. Danach wurden 100 ml der Flüssigkeit, die
analysiert wurde und 25 g je Liter Eisen, 49 g Liter je Titan und 0,42 g je Liter
Vanadin enthielt, auf 80 OC erhitzt, und ein großer Überschuß an Eisen-III-oxid
in der Menge von 26,0 g wurde unter Rühren der Lösung zugesetzt.
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Man ließ die Reaktion während 5 Minuten unter Rühren ablaufen, wonach
die Feststoffe durch Filtration gewonnen, gewaschen,
getrocknet
und auf -80 Maschen zerkleinert wurden. Analyse der Flüssigkeit zeigte die Anwesenheit
Von 150 g je Liter Eisen und nur 0,12 g Liter je Titan, was einer Gewinnung des
Titans von 99,8 % entsprach. Die Feststoffe, die aus der ersten Umsetzung resultierten,
wurden dann zu einem anderen Anteil von 100 ml der Lösung, die aus der Eisen-II-chlorid
Abtrennung gewonnen worden waren, zugesetzt. Die Lösung wurde wiederum gerührt und
5 Minuten bei 80 OC umgesetzt.
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Am Ende dieser Zeit wurde die Lösung wieder filtriert, und die Feststoffe
wurden gewaschen und getrocknet. Die Feststoffe, die aus 12,58 g Rutil bestanden
und kleinere Mengen Eisen, Magnesium, Vanadin und Kobalt enthielten, wurden gewonnen.
Es sei festgestellt, daß, wie oben ausgeführt wurde, die erste Behandlung mit einem
Überschuß an Eisen-III-oxid zu einer 99,8 %igen Gewinnung von Titan führte, während
die zweite Umsetzung von Titandioxid, welches unumgesetztes Eisen-III-oxid enthielt,
mit der Titanchlorid enthaltenden Lösung zu einer 66 %igen Gewinnung von Titan führte,
was eine Gesamtgewinnung von 84 % ergab.
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Ein ähnlicher Test, in welchem nur ein kleiner Überschuß an Eisen-III-oxid
zu der Titanchloridflüssigkeit in einem einstufigen Ausfällungsverfahren zugesetzt
wurde, ergab keine Rutilausfällung. Der Vorteil einer Anwendung des Verfahrens nach
der Erfindung ist daher ersichtlich.