DE4027105A1 - Verfahren zur aufarbeitung von aufschlussrueckstaenden aus der titandioxidproduktion - Google Patents
Verfahren zur aufarbeitung von aufschlussrueckstaenden aus der titandioxidproduktionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufarbeitung
des Aufschlußrückstandes aus der Titandioxidproduktion
nach dem Sulfatverfahren, bei der Ilmenit und/oder
Schlacke mit Schwefelsäure aufgeschlossen wird und nach
der Aufarbeitung des aufgeschlossenen Gemisches ein
Feststoff mit Titandioxidgehalten von 20 bis 60%, bezo
gen auf den Feststoffgehalt, als Rückstand anfällt.
Bei der Herstellung von Titandioxidpigmenten nach dem
sogenannten Sulfatverfahren wird Ilmenit und/oder
Schlacke mit Schwefelsäure aufgeschlossen (Ullmanns En
cyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 18,
Pigmente anorganisch, S. 574 bis 575). Nach dem Auflösen
des dabei entstehenden Kuchens wird der ungelöste Fest
stoff über Eindicker und Drehfilter gegebenenfalls mit
Filterhilfsmitteln abgetrennt und anschließend depo
niert. Der deponierte Feststoff enthält noch 20 bis 60%
TiO2, das jedoch unter den üblichen Bedingungen des Ver
fahrens nicht aufgeschlossen werden kann und deshalb
verworfen werden muß.
Es ist allerdings bekannt, den anfallenden Aufschluß
rückstand mit Schlacke abzumischen und wieder in den
Aufschlußprozeß zurückzuführen (DE 29 51 749). So ist
es möglich, gemeinsam mit Schlacke noch weiteres TiO2
aus dem Rückstand herauszulösen. Der Nachteil dabei ist
jedoch, daß die Gesamtausbeute beim Aufschluß und damit
die Kapazität deutlich verringert wird. Zudem wird so
der Rückstand kontinuierlich im Aufschluß angereichert,
was zu Schwierigkeiten bei der Prozeßführung führt.
Aufgabe war es daher, die Menge des Aufschlußrückstandes
aus der Titandioxidproduktion zu reduzieren, ohne das
Verfahren der Titandioxidpigmentherstellung negativ zu
beeinflussen, und die Titandioxidausbeute möglichst
nicht gleichzeitig zu vermindern bzw. die Ausbeute sogar
noch zu vergrößern.
Diese Aufgabe konnte durch das erfindungsgemäße Verfah
ren gelöst werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Aufarbei
tung des Aufschlußrückstandes aus der Titandioxidproduk
tion nach dem Sulfatverfahren, bei der Ilmenit und/oder
Schlacke mit Schwefelsäure aufgeschlossen wird und nach
der Aufarbeitung des dabei entstehenden Kuchens ein
Feststoff mit Titandioxidgehalten von 20 bis 60%, bezo
gen auf den Feststoffgehalt als Rückstand verbleibt,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Aufschluß
rückstand mit Schwefelsäure in einem Gewichtsverhältnis
von TiO2 zu H2SO4 von 1 : 1 bis 1 : 3,5 gemischt wird und
die Mischung durch Zufuhr von Energie auf Temperaturen
von 120°C bis 300°C, vorzugsweise von 140°C bis 250°C
erhitzt wird, bei dieser Temperatur 15 Minuten bis 20
Stunden, vorzugsweise 30 Minuten bis 8 Stunden, verweilt
und der daraus erhaltene Aufschlußkuchen weiter aufgear
beitet und der Hydrolyse zugeführt wird.
Überraschenderweise läßt sich aus dem "nicht mehr auf
schließbaren" Aufschlußrückstand mit dem erfindungsge
mäßen Verfahren weiteres TiO2 herauslösen.
Bevorzugt wird als Aufschlußrückstand das Material ein
gesetzt, welches bei der Aufarbeitung der Aufschlußmasse
am Eindickerunterlauf, auf dem Precoatfilter, bei der
Feinfiltration und/oder an anderen Stellen bei der Auf
schlußaufarbeitung anfällt.
Als Schwefelsäure wird vorzugsweise frische 96%ige
Schwefelsäure, Schwefelsäure aus der Aufarbeitung und/
oder Oleum eingesetzt.
Die Aufarbeitung des Aufschlußrückstandes erfolgt bevor
zugt in Schnecken, Drehrohren oder ähnlichen Aggregaten
oder einer Kombination dieser Aggregate oder in Rührbe
hältern.
Vorzugsweise erfolgt der Aufschluß des Rückstandes in
zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe die Mischung aus
Rückstand und Schwefelsäure bis zu einer Temperatur von
120 bis 300°C erhitzt wird und in der zweiten Stufe die
Reifung bei dieser Temperatur erfolgt.
Die Aufheizphase auf 120 bis 300°C beträgt bevorzugt
15 Minuten bis 3 Stunden.
Vor der Aufheizphase wird die Mischung gegebenenfalls
im Trockenschrank, Sprühtrockner oder Spin-Flash-Trock
ner getrocknet, um dann die aufgeheizte Mischung reifen
zu lassen.
Die Zufuhr der Energie im erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt wie in DE-A-17 92 623, US 20 98 025 oder US
20 98 055 beschrieben.
Die Aufarbeitung des aufgeschlossenen Rückstandes er
folgt derart, daß die Aufschlußmasse zuerst mit Wasser
verdünnt wird und dann nach den üblichen Bedingungen des
Sulfatprozesses weiterverarbeitet wird.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt
von der gewählten Temperatur und der Verweilzeit ab.
Wählt man eine niedrige Temperatur und eine hohe Ver
weilzeit, so ist es möglich, das Verfahren in einem ge
rührten Behälter durchzuführen. Nimmt man eine hohe Tem
peratur, bei der sich das Material verfestigt, dann bie
ten sich Aufschlußschnecken (US 20 98 025, US
20 98 055), Drehrohre oder ähnliche Aggregate an.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher
erläutert werden.
3 kg Drehfilterabwurf aus der Aufschlußsuspension der
Titandioxidproduktion mit einem Feststoffgehalt von 56%
und einem TiO2-Gehalt von 51%, bezogen auf den Fest
stoff, wird mit 70%iger Schwefelsäure aus der Wieder
aufarbeitung so vermischt, daß ein Gewichtsverhältnis
von TiO2 zu H2SO4 von 1 : 2 entsteht. Die Mischung wird
in einem Rührbehälter 7 Stunden unter Rückfluß erhitzt.
Hierbei stellt sich eine Temperatur von 150 bis 155°C
ein. Der ungelöste Rückstand wird abfiltriert und dann
der Titangehalt in Lösung und im zurückbleibenden Fest
stoff, gerechnet als TiO2, nach den üblichen naßchemi
schen Methoden der Analytik ermittelt. Hieraus ergibt
sich ein Aufschlußgrad von 57%, bezogen auf den Fest
stoffanteil TiO2, im Drehfilterabwurf. Anschließend wird
die übliche Hydrolyse durchgeführt, abfiltriert und das
Titanoxidhydrat kalziniert.
Die Mischung aus Beispiel 1 wurde in ein indirekt be
heiztes Drehrohr bei einer Innentemperatur von 250°C ge
geben. Die Verweilzeit betrug 3,5 Stunden. Der Auf
schlußgrad beträgt 65%.
In der Mischung aus Beispiel 1 wird das TiO2 zu H2SO4-
Verhältnis mit 1 : 1,6 eingestellt. 5 l der Suspension
werden in einen Rührbehälter, der auf 210°C vorgeheizt
ist, gegeben. Das gesamte Abgas wird abgeleitet. Nach
105 Minuten hat die Mischung, die unter intensiver
Durchmischung getrocknet ist, die Reifetemperatur er
reicht und wird noch weitere 100 Minuten bei 210°C ge
halten. Die Aufarbeitung des fertigen Produktes führt
zu einem Aufschlußgrad von 84%, bezogen auf den TiO2-
Gehalt im eingesetzten Feststoff. Anschließend wird
hydrolysiert.
Es wird wie in Beispiel 3 gearbeitet, jedoch sind die
Behälter auf 180°C vorgeheizt, und die Reifung erfolgt
über 6 Stunden bei dieser Temperatur. Es ergibt sich ein
Aufschlußgrad von 79%.
Material aus dem Eindickerunterlauf, d. h. vor dem Dreh
filter, somit ohne Filterhilfsmittel, wird filtriert,
gewaschen, getrocknet und gemahlen. Der Feststoff, der
51% TiO2 enthält, wird mit 96%iger H2SO4 so gemischt,
daß ein Gewichtsverhältnis von TiO2 zu H2SO4 von 1 : 3
entsteht. Das Gemisch wird getrocknet und bei 220°C
30 Minuten erhitzt. Man erhält einen Aufschlußgrad von
66%.
Der Versuch wurde unter den Bedingungen des Beispiels
1 durchgeführt mit dem Unterschied, daß ein TiO2-
H2SO4-Verhältnis von 1 : 4 entsteht. Der Aufschlußgrad
beträgt 56%. Die übliche Hydrolyse kann anschließend
nicht mehr durchgeführt werden (kaum und dann schlechte
bzw. gar keine Ausfällung).
Der Versuch wurde unter den Bedingungen des Beispiels
3 durchgeführt mit dem Unterschied, daß ein Verhältnis
von TiO2 zu H2SO4 von 1 : 0,8 eingestellt wird. Das Lösen
des Aufschlußkuchens ist nicht möglich. Wahrscheinlich
beginnt gleichzeitig mit dem Lösevorgang bereits
unkontrolliert die Hydrolye.
Claims (7)
1. Verfahren zur Aufarbeitung des Rückstandes aus der
Titandioxidproduktion nach dem Sulfatverfahren, bei
der Ilmenit und/oder Schlacke mit Schwefelsäure
aufgeschlossen wird und nach der Aufarbeitung ein
Feststoff mit Titandioxidgehalten von 20 bis 60%,
bezogen auf den Feststoffgehalt als Rückstand, ver
bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß
rückstand mit Schwefelsäure in einem Gewichtsver
hältnis von TiO2 zu H2SO4 von 1 : 1 bis 1 : 3,5 ge
mischt wird und die Mischung durch Zufuhr von Ener
gie auf Temperaturen von 120°C bis 300°C, vorzugs
weise von 140°C bis 250°C, erhitzt wird, bei dieser
Temperatur 15 Minuten bis 20 Stunden, vorzugsweise
30 Minuten bis 8 Stunden, verweilt und der daraus
erhaltene Aufschlußkuchen weiter aufgearbeitet und
der Hydrolyse zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Rückstand das Material auf dem Eindickerun
terlauf, vom Precoatfilter, aus der Feinfiltration
und/oder von anderen Positionen der Aufschlußaufar
beitung eingesetzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß als Schwefelsäure frische
96%ige Schwefelsäure, Schwefelsäure aus der Aufar
beitung und/oder Oleum eingesetzt wird.
4. Verfahren zur Aufarbeitung des Rückstandes aus der
Titandioxidproduktion nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß
rückstand in Schnecken, Drehrohren oder ähnlichen
Aggregaten oder einer Kombination dieser Aggregate
oder in Rührbehältern, aufgeschlossen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Aufschluß in zwei Stufen
verläuft, wobei in der ersten Stufe die Mischung
aus Rückstand und Schwefelsäure bis zu einer Tempe
ratur von 120 bis 300°C erhitzt wird und in der
zweiten Stufe die Reifung bei dieser Temperatur er
folgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufheizphase auf eine Tem
peratur von 120 bis 300°C 15 Minuten bis 3 Stunden
beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß vor der Aufheizphase die Mi
schung im Trockenschrank, Sprühtrockner oder Spin
flash-Trockner getrocknet wird und dann die Reifung
erfolgt.
Priority Applications (7)
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