DE534968C

DE534968C - Process for the direct production of titanium solutions by digesting titanium-containing substances with acid

Info

Publication number: DE534968C
Application number: DET33552D
Authority: DE
Inventors: Dr P Farup
Original assignee: Titan Co A S
Current assignee: Titan Co A S
Priority date: 1926-08-03
Filing date: 1927-05-25
Publication date: 1931-10-13

Description

Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von Titanlösungeh durch Aufschließen titanhaltiger Stoffe mit Säure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschließen von titanhältigen Stoffen, z. B. Ilmenit, Rutil, Titanit oder aus diesen Stoffen hergestellten Produkten, das gestattet; derartige Stoffe unmittelbar in Lösung zu bringen, ohne fein gepulverte Materialien oder einen Überschuß an Säure verwenden zu müssen.Process for the immediate preparation of titanium solution by digestion Titanium-containing substances with acid The invention relates to a method for digesting of titanium-containing substances, e.g. B. ilmenite, rutile, titanite or from these substances manufactured products that allow; such substances directly in solution without using finely powdered materials or an excess of acid to have to.

Bei einer systematischen Untersuchung der Einwirkung von Schwefelsäure auf Ilmenit und ähnliche Stoffe unter verschiedenen Bedingungen (wie z. B. wechselnde Säurekonzentration, Mengenverhältnisse, Temperatur, Reaktionszeit, Ausführungsform), hat sich gezeigt, daß die Wirksamkeit des Aufschließungsprozesses in der Regel mit dem Feinheitsgrad ,des Materials und mit der Stärke und Temperatur der Säure steigt. Besondere Umstände beim Verfahren können aber diese Verhältnisse vollkommen ändern und dies gilt besonders in solchen Fällen, in denen eine Ausscheidung einer der Bestandteile der Lösung stattfindet, da eine hydrolytische Fällung oder Kristallisation eintreten kann.During a systematic study of the effects of sulfuric acid on ilmenite and similar substances under different conditions (such as changing Acid concentration, proportions, temperature, reaction time, embodiment), it has been shown that the effectiveness of the digestion process is usually with the degree of fineness, the material and the strength and temperature of the acid increases. However, special circumstances in the proceedings can completely change these circumstances and this is especially true in those cases where there is an elimination of one of the Components of the solution takes place as a hydrolytic precipitation or crystallization can occur.

Es wurde gefunden, daß die Aufschließung sehr rasch erreicht werden kann, wenn gleichzeitig eine Ausscheidung der Verbindungen der Lösung entweder vermieden wird oder in solchen Formen stattfindet, daß sie sich beim nachfolgenden Verdünnen mit Leichtigkeit wieder in Lösung bringen lassen. Das Verfahren besteht darin, daß während der Aufschließung eine Verdünnung der Reaktionsmasse mit einer Lösung, die eine oder mehrere Säuren, Salze oder Mischungen derartiger Stoffe enthält, vorgenommen wird. Auf diese Weise kann man ohne Eindampfen Lösungen darstellen mit z. B. ioo bis i5o g oder mehr TiO2 im Liter neben Salzen von Eisen und anderen Metallen, die aus den benutzten Rohstoffen stammen können.It has been found that unlocking can be achieved very quickly can be avoided if at the same time an excretion of the compounds of the solution either takes place or takes place in such forms that it becomes in the subsequent dilution Bring back into solution with ease. The procedure is that during the digestion a dilution of the reaction mass with a solution that contains one or more acids, salts or mixtures of such substances will. In this way one can represent solutions without evaporation with z. B. ioo up to i5o g or more TiO2 per liter in addition to salts of iron and other metals, the can come from the raw materials used.

Wenn ein grob zerkleinerter Ilmenit z. B. mit Gloversäure behandelt wird, so zeigt es sich, daß der Siedepunkt der entstehenden Lösung allmählich sinkt, vielleicht wegen des geänderten Dissoziationsgrades -der Molekülarten der Lösung oder weil eine Ausfällung einer oder mehrerer der in der Lösung befindlichen Verbindungen stattfindet. Nach dem vorliegenden Verfahren wird die Lösung allmählich verdünnt, wodurch eine solche Ausfällung bzw. Auskristallisation vermieden oder herabgesetzt wird, und man erhält deshalb immer eine ausreichend leichtflüssige Lösung. Die Verdünnung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich stattfinden.If a coarsely crushed ilmenite z. B. treated with gloversic acid it turns out that the boiling point of the resulting solution gradually decreases, perhaps because of the changed degree of dissociation - the types of molecules in the solution or because of a precipitation of one or more of the compounds in the solution takes place. According to the present method, the solution is gradually diluted, whereby such a precipitation or crystallization is avoided or reduced is, and you therefore always get a sufficiently light fluid Solution. The dilution can take place continuously or discontinuously.

Als Verdünnungsmittel kann man mit Vorteil Lösungen von verschiedenen Stufen der nachfolgenden Verfahren zur Herstellung der erwünschten Titanverbindungen benutzen. Ein geeignetes Verdünnungsmittel bildet z. B. die Lösung; die durch Waschen des nichtgelösten Restes -des angewendeten Rohstoffes er- erhalten wird, oder auch die Lösung, die dann ,halten wenn die Titansäure durch hydrolytische Spaltung ganz oder teilweise entfernt worden ist. Eine solche Lösung enthält beträchtliche Mengen freie Säure, die auf diese Weise verwertet werden. Da der Siedepunkt der schwefelsauren Lösung beim Fortschreiten des Verfahrens sinkt, so ist es zweckmäßig, das Verfahren bei sinkender Temperatur auszuführen. Z. B. kann das Verfahren bei etwa 170' C eingeleitet und bei etwa 13o° C beendet werden. Dieses Temperaturgebiet ist übrigens sowohl von der Stärke der angewendeten Säure als auch von der Zusammensetzung des benutzten Titanmaterials abhängig.As a diluent one can advantageously use solutions of various Steps of the following processes to produce the desired titanium compounds use. A suitable diluent is e.g. B. the solution; those by washing of the undissolved residue of the raw material used is obtained, or else the solution, which then, hold when the titanic acid is whole by hydrolytic cleavage or has been partially removed. Such a solution contains considerable quantities free acid, which can be used in this way. Since the boiling point of sulfuric acid Solution decreases as the procedure progresses, so it is expedient to use the procedure to be carried out when the temperature drops. For example, the process can be initiated at about 170 ° C and terminated at about 130 ° C. Incidentally, this temperature range is both on the strength of the acid used as well as on the composition of the one used Dependent on titanium material.

Praktisch kann das Verfahren natürlich verschieden ausgeführt werden; es muß der verwendeten Apparatur angepaßt werden. Das Verfahren kann auch ganz oder teilweise bei einem höheren als Atmosphärendruck durchgeführt werden, wodurch der Auflösungsvorgang beschleunigt wird, aber die Temperatur darf dann nicht so hoch steigen, daß eine hydrolytische Ausfällung einer bei einer eventuellen späteren Verdünnung schwer löslichen Titansäure stattfindet.In practice, of course, the process can be carried out in different ways; it must be adapted to the equipment used. The procedure can also be whole or partially carried out at a pressure higher than atmospheric pressure, whereby the The dissolution process is accelerated, but the temperature must then not be so high that a hydrolytic precipitation increases with a possible later Dilution of poorly soluble titanic acid takes place.

Es ist gewöhnlich vorteilhaft; eine größere Menge Titanmaterial anzuwenden als der angewendeten Menge Lösungsmittel theoretisch entspricht. Man kann auch vorteilhaft in den Auflösungsprozeß ungelöste Reste titanhaltiger Stoffe von einer vorhergehenden Auflösung zurückführen, eventuell nachdem diese von Gangart und Schlamm befreit sind. Eine solche Zurückführung kann, wenn erwünscht, mit der obenerwähnten Zurückführung von Lösung zu Verdiinnungszwecken zusammen ausgeführt werden.It is usually beneficial; to use a larger amount of titanium material than theoretically corresponds to the amount of solvent used. One can also be beneficial Residues of titanium-containing substances undissolved in the dissolution process from a previous one Bring back the dissolution, possibly after it has been freed of gait and mud are. Such recycling can, if desired, with the aforementioned recycling of solution can be run together for dilution purposes.

Der Aufschließungsprozeß selbst kann kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgeführt werden und sowohl in feststehenden Gefäßen mit Rührwerk als in rotierenden Behältern oder anderen Apparaten, in denen die Massen in Bewegung gehalten werden können.The digestion process itself can be continuous or discontinuous are carried out and both in fixed vessels with agitators and in rotating ones Containers or other apparatus in which the masses are kept in motion can.

Er kann auch nach einem Durchströmungs-oder Überrieselungsprinzip. ausgeführt werden. Meist ist es vorteilhaft, -.das Aufschließen mit einer Schwefelsäure von etwa 8o°4 (Gloversäure) zu beginnen, aber es hindert nichts die Anwendung einer Schwefelsäure von sowohl' niedrigem als höherem Stärkegrad. Wenn für die Ausführung des Verfahrens eine andere Säure oder Säuremischung gewählt wird, so muß der Stärkegrad im Verhältnis zu den Eigenschaften der Säure und den vorliegenden Verhältnissen gewählt werden.It can also be based on a flow-through or trickle-over principle. are executed. In most cases it is advantageous to digest with sulfuric acid from about 80 ° 4 (gloversic acid), but nothing prevents the application of one Sulfuric acid of both low and high strength. If for execution If a different acid or acid mixture is selected during the process, the degree of starch must be used in relation to the properties of the acid and the ratios present to get voted.

Die Verdünnung während des Aufschließens kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen wechseln. Die zu benutzende Menge Verdünnungsmittel hängt in hohem Grade davon ab, welcher Verlauf des Aufschließungsprozesses erwünscht ist. Als Regel kann man sagen, daß man mindestens so viel verdünnen muß, daß die Masse eine geeignete Fluidität erhält. Es kann aber auch in vielen Fällen notwendig sein, viel mehr zu verdünnen, um Ausfällung zu verhindern. Sehr oft ist es auch nicht wünschenswert, daß die fertigen ' Lösungen eine hohe Konzentration haben wegen der nachfolgenden Behandlung. Die letzte Verdünnung kann auch ausgeführt werden, nachdem der eigentliche Aufschließungsprozeß ganz oder im wesentlichen beendigt ist, gegebenenfalls nachdem das rückständige ungelöste Titanmaterial aus der Lösung entfernt worden ist.The dilution during digestion can continue within quite a bit Change boundaries. The amount of diluent to be used depends to a large extent depends on which course of the unlocking process is desired. As a rule can it is said that one must dilute at least so much that the mass is a suitable one Maintains fluidity. But in many cases it may also be necessary to do a lot more dilute to prevent precipitation. Very often it is also undesirable that the finished 'solutions have a high concentration because of the subsequent Treatment. The final dilution can also be carried out after the actual one The digestion process is completely or substantially terminated, if necessary after the remaining undissolved titanium material has been removed from the solution.

Nach dem vorliegenden Verfahren kann die Zusammensetzung der hergestellten- titanhaltigen Lösungen innerhalb weiter Grenzen wechseln, und zwar sowohl im Verhältnis zwischen den jonen der Lösung, z. B. im Verhältnis zwischen Säure und Basen, wie in der Art der "einzelnen jonen; so kann die Lösung sauer, neutral oder basisch sein.According to the present process, the composition of the manufactured- titanium-containing solutions change within wide limits, both in relation between the ions of the solution, e.g. B. in the relationship between acid and bases, such as in the manner of the "individual ions; the solution can be acidic, neutral or basic be.

Die titanhaltige Lösung wird in bekannter Weise weiterbehandelt; sie kann von suspendierten Teilchen, gegebenfalls auch von kolloiden Stoffen befreit, einer Kristallisation, einer Reduktion usw. unterworfen werden. Sie eignet sich dann ausgezeichnet zur Herstellung von Titänverbindungen und zur hydrolitischen Ausfällung von Titansäuren, entweder allein oder mit anderen Stoffen zusammen.The titanium-containing solution is further treated in a known manner; she can be freed from suspended particles, if necessary also from colloidal substances, crystallization, reduction, and so on. She is suitable then excellent for the production of titanium compounds and for hydrolytic Precipitation of titanium acids, either alone or together with other substances.

Das vorliegende Verfahren ist auch in den Fällen verwendbar, in denen während des Aufschließens Zusätze gemacht werden, um das Verfahren schneller verlaufen zu lassen.The present method can also be used in cases where Additions are made during the digestion to make the process faster allow.

Man hat bereits vorgeschlagen, Titanlösungen unmittelbar aus Ilmenit durch Behandeln desselben mit Schwefelsäure unter Einleiten von Dampf herzustellen. Bei diesem Verfahren findet eine allmähliche Verdünnung der Charge durch Kondensation des eingeleiteten Dampfes statt.It has already been proposed to use titanium solutions directly from ilmenite by treating it with sulfuric acid while passing in steam. In this process there is a gradual dilution of the batch through condensation of the steam introduced.

Diesem Verfahren gegenüber weist das vorliegende erhebliche technische Vorteile auf. Man kann nämlich hier so arbeiten, daß praktisch keine Verdünnung der Charge während der Aufschließung stattfindet, da das: zugefügte Verdünnungsmittel auch dazu dient, das bei der lebhaften Reaktion verdampfte Wasser zu ersetzen. Man hat es also in der Hand, eine Titanlösung von beliebig hoher Konzentration herzustellen.Compared to this method, the present one has considerable technical Benefits on. You can work here in such a way that there is practically no dilution of the batch takes place during the digestion, because the: added diluent also serves to the water evaporated in the vigorous reaction to replace. So you have it in your hand, a titanium solution of any concentration to manufacture.

Weiterhin bestehen aber bei dem Zusatz von saurem Waschwasser gegenüber dem Zusatz von Wasser noch weitere wichtige Vorteile. Einerseits läuft man nämlich bei der Verwendung von saurem Waschwasser nicht das Risiko einer hydrolytischen Fällung der Titansäure, andererseits ermöglicht diese Arbeitsweise eine bessere Ausnutzung der Abfallösungen als bei den bisher bekannten Verfahren.However, there are still opposed to the addition of acidic wash water the addition of water has other important advantages. On the one hand, you run When using acidic wash water there is no risk of hydrolytic Precipitation of the titanic acid, on the other hand this way of working enables a better way of working Utilization of the waste solutions than with the previously known methods.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the direct production of titanium solutions by digesting titanium-containing substances with acid, characterized in that during the digestion a diluent containing one or more acids, salts or mixtures of these substances.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that as a diluent solutions that are washed out by the after the acid treatment of undissolved titanium material can be used.

3. Procedure according to claim i, characterized in that the diluents are solutions, their The titanium content has been completely or partially removed by hydrolysis. q ..

Process according to claims i to 3, characterized in that the digestion is carried out at a gradually decreasing temperature.

5. The method according to the claims i to q., characterized in that the digestion is wholly or partially with a higher than atmospheric pressure.

6. The method according to claims i to 5, characterized in that after completion of the actual digestion and optionally further diluents after removing the undissolved raw material can be added.