-
Nutzbarmachung eisenhaltiger Titanmaterialien Für die Ausnutzung eisenhaltiger
Titanverbindungen ist es von Wichtigkeit, daß die Trennung von Eisen und Titan möglichst
derart stattfinden kann, daß Titan und Eisen in nutzbarer Form gewonnen werden.
-
Bei einigen der bisher bekannten Verfahren werden die eisenhaltigen
Titanmaterialien einer Behandlung mit Schwefelsäure unterworfen, wodurch Eisen und
Titan in schwefelsaure Lösungen übergeführt werden, aus denen die Titansäure durch
Kochen ausgeschieden wird, während das Eisensulfat nebst anderen Verunreinigungen
und freier Schwefelsäure in Lösung bleiben. Diese Verfahren gestatten keine wirtschaftliche
Ausnutzung des Eisengehaltes der Ausgangsstoffe, weil eine gleichzeitige Auflösung
des Titans und des Eisens erforderlich ist.
-
Bei anderen Verfahren werden die Titanmaterialien zuerst einer Erhitzung
mit reduzierend 'wirkenden Substanzen unterworfen unter Reduktion der Eisenverbindungen
zu metallischem Eisen, wonach eine erhaltene Reduktionsmischung mit einem Lösungsmittel,
z. B. verdünnte Säure, behandelt wird, um das Eisen zu lösen. Die Konzentration
dieses Lösungsmittels ist derart, daß nur das Eisen gelöst wird. Das Titan bleibt
ungelöst zurück und wird sodann durch Behandlung mit starker Schwefelsäure in Lösung
gebracht.
-
Bei diesen bekannten Verfahren ist eine bedeutende Menge Schwefelsäure
erforderlich zur Auflösung des Titans und des Eisens. Das Eisen läßt sich als erhaltene
dünne Sulfatlauge schwer nutzbar machen.
-
Es hat sich nun gezeigt, daß die Nachteile der bekannten Verfahren
vermieden werden können, wenn man durch reduzierende Vorbehandlung der eisenhaltigen
Titanmaterialien das Eisen in metallische Form überführt und dann das reduzierte
Material in der Weise mit Schwefelsäure behandelt, daß nur das Titan gelöst bzw.
aufgeschlossen wird. Hierdurch wird die zur Lösung des Eisens erforderliche Säuremenge
gespart. Weiter wird metallisches Eisen in fein verteiltem Zustand als Nebenprodukt
gewonnen.
-
Das Verfahren kann beispielsweise folgendermaßen durchgeführt werden.
-
Das benutzte Titanmaterial wird mit einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel
gemischt und ohne Luftzufuhr einige Stunden in einem gewöhnlichen oder elektrischen
Ofen auf Rotglut erhitzt. Dem Reduktionsprodukt wird dann, gegebenenfalls nach Zerkleinerung,
Schwefelsäure
zugegeben und mit dieser unter Erhitzen so lange behandelt, bis der erwünschte Aufschluß
erreicht ist. In der Reaktionsmasse liegt das Eisen im wesentlichen als ungelöstes
fein verteiltes metallisches Eisen vor, während der größte Teil des Titans in gelöster
oder leicht löslicher Form vorhanden ist. Verdünnt man die Reaktionsmasse mit Wasser
über eine gewisse Grenze hinaus, so beginnt das Eisen sich zu lösen unter Reduktion
des Titans zu Titansesquioxyd. Da in den meisten Fällen Verdünnung notwendig ist,
um eine für die weitere Verarbeitung geeignete Titanlösung zu erhalten, darf der
Zusatz von Wasser oder Säure nicht über die obengenannte Grenze hinaus stattfinden,
bevor das metallische Eisen entfernt ist. Die Abtrennung des Eisens geschieht am
besten nach bekann: ten Verfahren durch magnetische Scheidung. Um die Oxydation
des Eisens nach der Scheidung zu vermeiden, setzt man Basen oder Flotationsmittel
usw. zu. Nach Abscheidung des Eisens wird es durch Waschen, Trocknen. Pressen usw.
in ein direkt verkäufliches Eisen übergeführt.
-
Nach Entfernung des Eisens wird die Titanlösung in bekannter Weise
mit Wasser oder verdünnten Lösungen von Säuren- oder Salzen weiterbehandelt.
-
Gegenüber der bekannten magnetischen Scheidung des Eisens vom Titan
besteht der besondere Vorteil des vorliegenden Verfahrens darin, daß die Trennung
der beiden Bestandteile durch eine chemische Operation vorgenommen wird. Man erzielt
auf diese Weise unmittelbar Titanlösungen. Ausführung sbeispiel iooo kg Ilmenit
mit 4a °1o TiO2, 35 °/o Fe nebst Bergart werden auf eine Korngröße von weniger als
etwa i mm zerkleinert und mit ioo kg Koks oder Holzkohlenpulver gemischt. Das Gemisch
wird in einem elektrischen Muffelofen 6 bis io Stunden auf eine Temperatur von goo
bis iooo° erhitzt. Man läßt die Charge ohne Luftzutritt erkalten; das reduzierte
Material wird hierauf mit 140o kg etwa 75prozentiger Schwefelsäure versetzt und
das Gemisch unter Rühren einige Stunden auf i5o° erhitzt. Nach 3 bis 6 Stunden ist
der Aufschluß beendet. Die Masse ist dann gewöhnlich von dickflüssiger Konsistenz.
Wenn das Rühren infolge der Dickflüssigkeit der Masse erschwert wird, verdünnt man
durch Zufügen von etwas Wasser oder einer Salzlösung. Nach Beendigung des Lösens
wird die Masse so weit verdünnt, daß sie sich zum Behandeln in einem magnetischen
Separator eignet. Man muß hierbei beachten, daß die Verdünnung nicht so weit getrieben
werden darf, daß eine Auflösung des während des Reduktionsprozesses gebildeten fein
verteilten metallischen Eisens eintritt. Gewöhnlich ist es ausreichend, das Verdünnungsmittel
in einer Menge von 5o °/o des Volumens der Reaktionsmasse zuzuführen. Das Gemisch
wird dann in einem magnetischen Separator behandelt, wobei in bekannter Weise eine
Trennung des metallischen Eisens von der titansulfathaltigen aber eisenarmen Lösung
erreicht wird. Die getrennten Materialien werden dann weiterverarbeitet. Das gewonnene
Eisen wird gegebenenfalls nach weiterem Waschen getrocknet. Es kann in diesem Zustand
verwertet oder aber einer weiteren Behandlung unterworfen werden. Die Titanlösung
wird erforderlichenfalls weiterverdünnt, gewöhnlich auf eine Konzentration von etwa
i2o g TiO, pro Liter. Die Lösung wird hierauf, wenn nötig, geklärt oder filtriert
und kann dann zur Herstellung von Titanpigmenten oder Titansalzen in bekannter Weise
benutzt werden.
-
Das Verfahren kann natürlich weitgehend modifiziert werden. Dies gilt
sowohl für den benutzten Reduktionsprozeß als für das nachfolgende Auflösungs-,
VerdünnungsundTrennverfahren mit den erforderlichen Nachbehandlungen.
-
Das titanhaltige Material kann nach Abtrennung des Eisens mit Säure,
z. B. Schwefelsäure, in an sich bekannter Weise bei Anwesenheit von Reduktionsmitteln
weiterbehandelt werden zur Herstellung von zur Weiterverwendung geeigneten Titanlösungen.
Ebenso kann man auch in an sich bekannter Weise bei Anwesenheit eines Oxydationsmittels
oder Einführung von Luft, Sauerstoff u. dgl. arbeiten. Die Behandlung mit Oxydationsmitteln
kann vorgenommen werden, um eine Lösung, die zu weit reduziert ist, wieder auf den
gewünschten Oxydationsgrad zu bringen.
-
Um den Reduktionsprozeß zu erleichtern und ein Produkt zu erhalten,
das sich für die Weiterbehandlung besser eignet, kann man vor oder während des Reduktionsprozesses
in an sich bekannter Weise Magnesium-, Alkali- oder Erdalkaliverbindungen zusetzen.
-
Neben der Reduktion der Eisenoxyde kann je nach der gewählten Arbeitsweise
eine größere oder kleinere Reduktion der Titanverbindungen stattfinden. In diesem
Falle kann es dann zweckmäßig sein, den Auflösungsprozeß in Anwesenheit eines Oxydationsmittels
bzw. unter Einführung von Luft, Sauerstoff o. dgl. auszuführen.
-
Der Reduktionsprozeß kann auch in bekannter Weise in Anwesenheit von
Stickstoff und entsprechend größeren Mengen von
Reduktionsmaterial
ausgeführt werden, wodurch das Titan des Materials ganz oder teilweise in Stickstoffverbindungen
übergeführt wird. Bei dem nachfolgenden Auflösungsprozeß, der auch unter einem Druck
von über einer Atmosphäre und entsprechender höherer Temperatur ausgeführt werden
kann, wird der Stickstoff in Ammoniumsulfat übergeführt, das in bekannter Weise
weiter ausgenutzt werden kann.
-
Die Stärke der benutzten Säure kann innerhalb weiter Grenzen wechseln.
Wenn man eine konzentrierte Säure benutzt, so erhält man eine mehr oder weniger
feste Masse, deren weitere Auflösung und Behandlung, wie im Beispiel angegeben,
ausgeführt wird. Vorzugsweise benutzt man verdünntere Säure, z. B. Gloversäure.
Die Grenze für diese Säurekonzentration hängt jedoch von der Art des Materials und
von der gewählten Arbeitstemperatur ab.