DE2944239A1 - Verfahren zur gewinnung von titandioxid - Google Patents

Verfahren zur gewinnung von titandioxid

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    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/10Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
    • C22B34/1236Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching
    • C22B34/1259Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching treatment or purification of titanium containing solutions or liquors or slurries

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Description

  • Verfahren zur Gewinnung von Titandioxid
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es ist daher ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung von Titan bzw. Titanverbindungen zu erhalten.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Andere Ziele und Ausführungsformen werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung offenbar.
  • Wie oben ausgeführt wurde, befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung von leicht erhältlichem Rutil aus einer Auslaugflüssigkeit, die lösliche Titanhalogenide enthält.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der große Überschuß wird der beladenen Auslaugflüssigkeit zugesetzt, während die Lösung in einem gerührten Zustand gehalten wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Es liegt auch innerhalb des Erfindungsgedankens, daß das Verfahren in kontinuierlicher Weise durchgeführt werdenkann.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Gewinnung von Titandioxid Patentansprüche 1. Verfahren zur Gewinnung von Titandioxid aus einer titanhaltigen Quelle, durch Zerkleinern der titanhaltigen Quelle, reduktive Röstung der zerkleinerten titanhaltigen Quelle bei erhöhter Temperatur in einem reduzierenden Medium, Auslaugen der reduzierten titanhaltigen Quelle mit einer eine halogenhaltige Verbindung umfassenden Auslauglösung, Abtrennung von unlöslichem Material von der Titanhalogenide enthaltenden Auslaugflüssigkeit, Behandlung der Auslaugflüssigkeit unter Ausfällung von Titandioxid und Gewinnung des Titandioxids, dadurch gekennzeichnet, daß man die Auslaugflüssigkeit mit einem Überschuß an Eisen-III-oxid behandelt, während man die Lösung in einem bewegten oder gerührten Zustand hält, daß man die bei der Eisen-III-oxid-Behandlung des Titanhalogenids gebildeten Feststoffe gewinnt und daß man diese Feststoffe mit einer zweiten Auslauglösung vermischt und so das restliche Eisen-III-oxid verbraucht und das resultierende Titandioxid gewinnt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Überschuß an Eisen-III-oxid im Bereich von etwa dem 2,5fachen bis zu etwa dem 50fachen der stöchiometrischen Menge verwendet, die erforderlich ist, um mit dem Titanhalogenid zu reagieren.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Titandioxid durch Zugabe von Eisen-III-oxid bei einer Temperatur im Bereich von etwa 70 bis 100 OC ausfällt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Auslaugflüssigkeit mit dem Eisen-III-oxid während einer Zeit von etwa 1 bis 10 Minuten behandelt.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die reduktive Röstung bei einer Temperatur im Bereich von etwa 600 bis 1000 OC durchführt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als reduzierendes Medium Wasserstoff oder ein Gemisch von Wasserstoff und Kohlenmonoxid verwendet.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die reduzierte titanhaltige Quelle bei einer Temperatur im Bereich von etwa Umgebungstemperatur bis etwa 110 OC auslaugt.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als halogenhaltige Verbindung in der Auslauglösung Chlorwasserstoffsäure verwendet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115591538A (zh) * 2022-11-01 2023-01-13 陈思佳(Cn) 一种除甲醛的复合材料及其制备方法

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