DE3138054C2 - Verfahren zur Herstellung von Alkalien und Titansulfat - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Alkalien und Titansulfat

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Kazimierz Bohdan Krakau / Kraków Bogdanowicz
Anna Derdacka-Grzymek
Jerzy Prof. Dr.-Ing.-Chem. Warschau / Warszawa Grzymek
Wiesław M.Sc. Ing.-Chem.-Cheramist Grzymek
Zofia Dr.-Chem. Krakau / Kraków Konik
Zygmunt M.Sc. Electromechanic-Ing. Olear
Bronisław Opole Werynski
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Abstract

Das Verfahren zur Herstellung von Alkalien und Titansulfat besteht darin, daß Rotschlamm oder ein ähnlicher Rohstoff in einer Reduktionsatmosphäre mit Kalk und unter Calciumsulfatzugabe geschmolzen und dann aus den zu Metall reduzierten Alkalien bereits bei einer Temperatur von etwa 1623 ° K die Alkalien in Form von Sublimat wiedergewonnen werden, wonach nach der Abtrennung des Eisens, Abkühlung der Schlacke und Auslaugen des Aluminiumoxids in an sich bekannter Weise der eine Hochtemperaturmodifikation von Perowskit CaO TiO ↓2 enthaltende Rückstand mit Schwefelsäure angesetzt und dadurch eine Titansulfatlösung erhalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkalien und von Titansulfat aus den Rotschlämmen oder anderen ähnlichen natürlichen Rohstoffen oder aus industriellen Abfallprodukten.
Es ist bisher ein Verfahren zur teilweisen Wiedergewinnung von Natriumoxid aus dem Schlamm durch Einwirkung des Calciumhydroxids unter Gewinnung von Natriumhydroxid bekannt.
Das Verfahren besteht darin, daß der Abfall-Rotschlamm in einer 6 bis 12%igen Suspension mit Branntkalk angesetzt wird, wobei jedoch sogar nach 4 bis 8 Stunden der bei einer Temperatur von 358 bis 373° K Gcirchgeführten Reaktion lediglich 10 bis 25% wiedergewonnen werden können. Da der Calciumgehalt erhöht wird, steigt die wiedergewonnene Natriumhydroxidmenge nur bis zu einem Punkt, nach dessen Oberschreiten bereits keine Wiedergewinnung erfolgt.
Ein anderes Verfahren zur Wiedergewinnung von Alkalien aus dem Rotschlamm besteht darin, daß ein Gemisch aus Rotschlamm, Branntkalk und Huminsäure oder Huminsäurederivaten in einem wässerigen Medium aufgelöst wird. Die dadurch entstandene Suspension wird unter einer Temperatur von ca. 353° K bis ca. 373° K während 1 bis 6 Stunden intensiv gerührt. In dieser Zeit geht ein großer Teil der Alkalimetalle vom Rotschlamm in die Lösung als Alkalihuminate über, welche entweder direkt ausgenutzt oder von dem Gebrauch zu Hydroxiden oder Carbonaten überführt werden können.
Ein aus der DE-AS 12 02 297 bekanntes Verfahren zur Herstellung von Eisen und von hochwertigen Titan- und Aluminiumverbindungen aus Bauxiten mit hohem Eisengehalt, aus Abfall-Rotschlämmen, Titaneisenerzen und ähnlichen Rohstoffen besteht darin, daß die Rohstoffe vorgeröstet, dann das Eisen in einem Elektroofen reduziert und eine Y1O2, Al2Oj und S1O2 enthaltende Schlacke erhalten wird, worauf zwecks Wiedergewinnung von T1O2 und AI2OJ diese Schlacke zerkleinert und durch Schwefelsäure aufgeschlossen wird. Als Flußmittel werden in diesem Verfahren Aluminiumoxid und Siliziumdioxid eingesetzt. Sie enthalten keine zusätzlichen alkalischen oder basischen Gemische von Alkalimetallen oder Erdalkalien.
Ein anderes, aus der DE-AS 8 78 638 bekanntes Verfahren besteht in der Reduktion der eisen- und titanhaltigen Rohstoffe unter Zugabe von Erdalkalioxiden, eventuell von Alkalioxiden oder erdalkalioxid- bzw. alkalioxidhaltigen Verbindungen.
Nach der Eisenabtrennung wird die Schlacke durch eine Säure (HCl oder H2SO4) gelaugt und dann geröstet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Bedingungen zur Verarbeitung von Rotschlämmen zu schaffen, bei welchen die darin enthaltenen Alkalien leicht sublimieren sowie das Titan in solche Verbindungen umzuwandeln, aus welchen das Titan auf einfache Weise wiedergewonnen werden kann.
Diese Aufgabe wird wie aus den vorstehenden Patentansprüchen ersichtlich gelöst.
Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß der Rotschlamm bzw. ein ähnlicher Rohstoff in einer Reduktionsatmosphäre mit Kalk und unter Calciumsulfatzugabe verschmolzen wird. Im Ergebnis werden die alkalihaltigen Mineralien zersetzt, welche durch Reduktion auf eine metallische Form bereits bei einer Temperatur von 1623° K bis zu 80% leicht destillr* rsn und dann sich mit Schwefelsäureanhydrid zu Sulfaten verbinden, welche in Sublimatform nach Abkühlung auf Elektrofiltern ausgeschieden werden.
Gleichzeitig reagiert der aus der Zersetzung des CaI-ciumsulfates entstandene Calciumoxidüberschuß mit dem Calciumtitanat und bildet ehe feste Lösung mit defekter Struktur, d. h. eine Hochtemperaturform von Perowskit CaO ■ T1O2. Nachdem das Eisen in bekannter Weise abgeschieden, die Schlacke abgekühlt und das Aluminiumoxid ausgelaugt wird, wird der CaO · TiO2-haltige Rückstand mit Schwefelsäure angesetzt, wodurch eine Titansulfatlösung entsteht, aus weleher durch weitere Verarbeitung entweder metallisches Titan oder Titanoxid erhalten werden kann.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind folgende:
Spontane Pulverisation der Schlacke, ohne den Einsatz von mechanischen Einrichtungen, niedrigere Temperatur der Behandlung von Titan, Wiedergewinnung von Alkalien bei niedrigeren Temperaturen.
Beispiel
Getrockneter Rotschlamm mit folgender chemischer Zusammensetzung:
SiOi 12,8%
Fe2O, 25,6%
AI2O, 24.7%
TiO2 9,7%
CaO 8,8%
SO1 0,7%
Na2O 5,9%
K2O 0,6%
M11O2 0,1%
Rest 0,2%
Röstverlust 10,9%
wurde mit dem Kalkrohstoff zu einem Gemisch von 57% getrockneter Rotschlamm, 41% Calciumcarbonat und 2% Anhydrid vermischt und vermählen und darauf unter einer Reduktionsatmosphäre geschmolzen. Während des Schmelzens erfolgt bereits bei einer Temperatur von 1623° K eine Zersetzung der alkalihaltigen Mineralien, welche durch ihre Reduzierung zur metallischen Form bereits unter einer Temperatur von 1623°K zu 80% leicht destillieren und dann mit Schwefelsäureanhydrid zu Sulfaten verbunden werden, welche in Sublimatform nach der Abkühlung auf Elektrofiltern ausgeschieden werden. Gleichzeitig reagiert der aus der Zersetzung des Calciumsulfates entstandene Calciumoxid-
Überschuß im Moment seiner Entstehung mit dem CaI-ciumtitanat, wodurch eine feste Lösung mit defekter Struktur, & h. eine Hochtemperaturabart von Perowskit CaO - TiO2 gebildet wird.
Nachdem die Alkalien absublimiert sind und eine Temperatur von 1823° K erreicht wird, wird das reduzierte Eisen von der geschmolzenen Schlacke abgetrennt. Dann wird die Schlacke nach einem bekannten Verfahren mit einer Geschwindigkeit von ca. 283° KV min bis auf 973° K abgekühlt Infolge dieser Abkühlung unterliegt die Schlacke 100%ig einer spontanen Zersetzung zu einem feinen Staub mit einer durchschnittlichen Korngröße von ca. 30 μίτι. Die zersetzte Schlacke enthält eine kristalline, polymorphe Hochtemperaturmodifikation von 12 CaO · 7 Al2O3 und eine Hochtemperaturmodifikation von Perowskit CaO · TiO2.
Dann wird die zersetzte Schlacke mit einer 6%igen wässerigen Sodaiösung zwecks Wiedergewinnung des Aluminiumoxids ausgelaugt, welches in die Lösung in Form von Natriiunaluminat übergeht Der Rückstand nach der Ausiaugung weist folgende chemische Zusammensetzung auf:
SiO2
Fe2O3
Al2O3
TiO2
CaO
SO2
Na2O
K2O
Röstver'.ust
13,8%
0,05%
5,0%
10,2%
553%
0,07% 0,5%
0,0%
15.08%
0,151
0,068 0,057 0,920
erhalten.
Gewichtsteile Titan in Form von TiO2 · SO, ■ H2O, darunter Gewichtsteile TiO2 Gewichtsteile Alkalien Gewichtsteile Bindemittel
Der Extraktionsrückstand wii ä mit verdünnter heißer Schwefelsäure durchgewaschen, um die Aluminiumoxidreste vom Niederschlag vollkommen zu entfernen.
Nach dem ersten Durchwaschen mit heißer verdünnter Schwefelsäure wird der Rückstand, enthaltend 173 Gew.-% CaO · TiO2, während einer halben Stunde mit 62%iger Schwefelsäure in einem Verhältnis von 1 :5 bei einer Temperatur von ca. 363° K gerührt. Unter der Einwirkung der Schwefelsäure geht das Titan in eine 70gewichtsprozentige Titansulfatlösung über. Die dekantierte und abfiltrierte Titansulfatlösung wird verdichtet. Der Filtrierniederschlag nach der Abfiltrierung von der Titansulfatlösung wird bei einer Temperatur von 623° K geröstet, wobei gleichzeitig die darin enthaltene Schwefelsäure wiedergewonnen wird. Dann wird der Niederschlag pulverisiert. Der restliche Stoff mit weißer Färbung weist gute Eigenschaften eines Baubin- so degipses auf, ist leicht einzufärben und kann zur Herstellung von Edelputz und von Farbmörteln angewandt werden. Das erhaltene Bindemittel weist die folgende chemische Zusammensetzung auf:
SiO2 8,4%
Fe2O3 0,0%
TiO2 1,7%
CaO 33,5%
SO3 48,2%
Röstverlust 8,0%
Rest 0,2%
Aus einem Gewichtsteil des Rotschlammes wurden
0,177 Gewichtsteile Roheisen — Fe 0.198 Gewichtsteile Aluminiumoxid Al2O3

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Herstellung von Alkalien und von Titansulfat aus Rotschlämmen bzw. anderen ähnlichen Rohstoffen durch Schmelzen der Ausgangsprodukte mit Kalk in einer Reduktionsatmosphäre, Gewinnung der absublimierten Alkalien als Sulfat, Abscheiden von Eisen, Abkühlen der Schlacke unter deren Selbstzersetzung und Auslaugung des Aluminiumoxids. Versetzen des Rückstands enthaltend eine Hochtemperaturmodifikation von Perowskit CaO -TiOi mit Schwefelsäure und Gewinnung einer Titansulfatlösung und von Calciumsulfat, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rohstoffe unter Zugabe von Calciumsulfat verschmilzt.
DE3138054A 1981-09-24 1981-09-24 Verfahren zur Herstellung von Alkalien und Titansulfat Expired DE3138054C2 (de)

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NL98812C (de) * 1955-12-16 1900-01-01

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