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Verfahren zur Gewinnung von Titanoxyd aus titan- und eisenhaltigem
Material. Die Erfindung betrifft die Gewinnung von Titanoxyd aus titanhaltigen und
eisenschüssigen Stoffen, z. B. Ilmenit. Die Erfindung besteht in einem neuen Verfahren,
wodurch die gewünschte Trennung unterstützt wird und die Endprodukte schneller und
in wirtschaftlicher Weise erhalten werden, abgesehen davon, daß sie sich auch für
gewisse Zwecke besser eignen.
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Bisher hat man titanhaltige, eisenschüssige Materialien, z. B. gewöhnliche,
titanhaltige Eisenerze (Ilmenit), in der Gegenwart des Sulfids eines Alkalimetalls
geschmolzen, und zwar wird das Sulfid entweder als solches zugesetzt oder durch
Reaktion in der Charge während des Schmelzens erzeugt, und zwar aus dem beigemengten,
Kohlenstoff enthaltenden Material und dem Sulfat eines Alkalimetalls. Die sich ergebenden
Schmelzen, die Ferro-Natriumsulfidund das Titanat eines Alkalimetalls enthalten,
wurden in Formen von absichtlich geringer Tiefe gegossen, damit sich die Schmelze
rascher abkühlte und zu einer festen und vollständig homogenen Masse erstarrte.
Die so gegossenen Produkte wurden dann gemahlen und vorzugsweise nach vorhergehender
Auslaugung mit Wasser oder auch ohne eine solche mit einem Bad behandelt, das Schwefelsäure
oder Salzsäure so verdünnt enthielt, daß es das Eisen und die Eisenverbindungen,
aber nicht die Titanverbindungen löste. Die aus dem Bad entfernten unlöslichen'
Rückstände wurden gewaschen, getrocknet und auf Wunsch geröstet. Die so gebildeten,
in der R egel pulverisierten Produkte waren vor dem Rösten von etwas dunkler bis
zu hellgrauer Farbe und nach dem Rösten gelblich. Wie durch Analyse festgestellt
wurde, bestanden sie in der Hauptsache aus Titanoxyd, dessen Prozentsatz durch die
Röstung etwas erhöht wurde. Sie enthielten ferner etwas Natron und Schwefel und
eine verhältnismäßig kleine Menge Eisenoxyd.
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Die vorliegende Erfindung stützt sich auf die Entdeckung, daß dadurch,
daß der Schwere Zeit gegeben wird, vor der Erstarrung der Charge genügend zur Wirkung
zu kommen, die Bestandteile sich in zwei Lagen oder Zonen abscheiden, deren oberste
die meisten Eisenverbindungen enthält, während die unterste die meisten Titanverbindungen
enthält. Dies ist den verschiedenen spezifischen Gewichten derTitan- und Eisenverbindungen
zuzuschreiben in den Formen, wie sie durch die besondere Auswahl und Abmessung erzeugt
worden sind. Dadurch wird Gelegenheit für eine beträchtliche mechanische Trennung
gegeben, und die Abscheidung wird dadurch nicht nur verbilligt, sondern es werden
auch bessere Titanoxyd-Endprodukte erzeugt.
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Wenn die Erfindung in der beschriebenen Weise ausgeführt wird, besteht
die oberste Lage der Schmelze 'zum größten Teil aus Ferro-Natriumsulfid, das als
»Stein« angesehen werden kann, während die unterste Lage
hauptsächlich
aus Titanverbindungen in der Form von »Schlacke« oder Titankonzentraten besteht.
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Die Erfindung wird wie folgt ausgeübt Die, wie oben erwähnt, geschmolzene
Charge wird lange genug in dem geschmolzenen Zustand gehalten, so daß durch die
Schwere die Trennung der geschmolzenen Bestandteile in Lagen herbeigeführt wird.
Die diese Lagen darstellenden verschiedenen Materialgruppen werden dann mechanisch
voneinander getrennt, indem sie entweder in verschiedenen Höhen aus dem Ofen oder
nacheinander aus demselben abgelassen werden. Wird die ganze Schmelze auf einmal
abgegossen, so muß dafür gesorgt werden, daß die Abkühlung der Güsse geregelt wird,
z. B. durch Gußformen, die eine größere Tiefe als Breite haben, so daß der Schwere
Zeit gegeben wird, die gewünschte Trennung in den Formen herbeizuführen, ehe die
Masse erstarrt.
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Nach dem Guß wird man finden, daß die »Stein«-Mengen verhältnismäßig
spröde sind und sich von dem darunter befindlichen Titankonzentrat, das verhältnismäßig
hart und zähe ist, leicht wegbrechen lassen. Der »Stein« kann schnell und billig
in nützliche Nebenprodukte verwandelt werden, während das durch die Schwere abgeschiedene
Titankonzentrat verhältnismäßig wenig Arbeit und Aufwand an Chemikalien erfordert,
um in ein überlegenes Titanoxydprodukt übergeführt zu werden.
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Man verwendet vorzugsweise, wie an sich bekannt, Salpeterkuchen (zweifach
schwefelsaures Natrium) als das Sulfat eines Alkalimetalls. Seine Überlegenheit
für vorliegenden Zweck über. andere Arten von Alkalisulfat, z. B. Sulfat von der
Kochsalzzersetzung oder neutrales Natriumsulfat, ist dem verhältnismäßig höheren
Gehalt an Schwefel zuzuschreiben, wodurch in der Schmelze die Bildung einer solchen
Ferro-Natriumsulfidverbindung begünstigt wird, die sich am leichtesten und vollständigsten
von den anderen Bestandteilen trennt.'. Außerdern ist-die beabsichtigteTrennung
vollständiger, wenn die Eifindung so ausgeführt wird, daß das Bisulfat und das titanhaltige,
eisenschüssige Material, ehe sie in den Ofen gebracht werden, zusammen erhitzt werden.
Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, das Bisulfat zunächst bei etwa z65° C in einem
offenen Eisengefäß zu erhitzen. Dieser Schmelze wird dann das titanhaltige, eisenschüssige
Material zugesetzt, das auf eine gewisse Maschenweite pulverisiert worden ist, worauf
die Charge weiter bei etwa 175' C erwärmt wird, bis das eintretende Steifwerden
eine annähernde Vervollständigung der folgenden Reaktion anzeigt Fe Ti 03 + Z (Na
H S 04) - Nag SO, -f- Fe S04 + T'02 + H2 0. Dann wird das kohlenstoffhaltige
Reduktionsmittel zugesetzt und mit der Charge vermengt.
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Ein weiterer Vorteil, der sich aus der voraufgehenden Erwärmung ergibt,
ist der, daß während der Erwärmung das verbundene Wasser aus dem Salpeterkuchen
entweicht und nicht nachher in dem Ofen. Die folgenden Mengenverhältnisse ergeben
die besten Resultate:
| Titanhaltiges, eisenschüssiges Material . . . . . . . . . .
. . . . . . . zoo Gewichtsteile, |
| Bisulfat .......................................... 20o - |
| Kohlenstoff ....................................... 4o - |
Zum besseren Verständnis mögen die nachstehenden Resultate einer wirklichen Ausführung
der Erfindung dienen
| Gewicht des Gußstücks............................ 6o kg, |
| Obere Lage »Stein« . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 28 - 47,7 Prozent, |
| Untere Lage,-Titankonzentrat .... _ .. .............
39 - 52,3 - |
| Spezifisches Gewicht des Steins . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 1,25 - |
| Spezifisches Gewicht des Titankonzentrats . . . . . . . . .
. 438 - . |
Analyse.
| Stein Titankonzentrat |
| Titanoxyd .... 6,24 Prozent 45,43 Prozent |
| Eisen (Fe) .... 30,97 - 5,81 - |
| Schwefel...... 3435 - 6,29 - |
| Natrium (Na).. 24,88 - 22,i8 - |
Das vorläufig durch die Schwere konzentrierte Titanprodukt kann in derselben Weise
behandelt werden wie die Schmelzen der vorher erwähnten Verfahren, d. h. in einem
Säure enthaltenden Bad, und nach den sich darin vollziehenden Reaktionen können
die ungelösten Rückständeherausgenommen, gewaschen, getrocknet und auf Wunsch geröstet
werden, wodurch sie in das Titanoxydprödukt überführt werden, dessen Überlegenheit
dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung zuzuschreiben ist.