DE879546C

DE879546C - Process for the production of titanium tetrachloride and iron oxide from titanium and iron-containing raw materials

Info

Publication number: DE879546C
Application number: DET3417A
Authority: DE
Inventors: Lancelot Watson Rowe; Rollin Powers Smith
Original assignee: Titan Corp
Current assignee: Engility LLC
Priority date: 1949-10-19
Filing date: 1950-10-19
Publication date: 1953-06-15

Description

Verfahren zur Herstellung von Titantetrachlorid und Eisenoxyd aus titan- und eisenhaltigen Ausgangsmaterialien Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung titanhaltiger Eisenerze oder Konzentrate zwecks Darstellung von Titantetrachlorid und Eisenoxyd. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Chlorierungsprozeß zur Gewinnung der Eisen- und Titananteile des Erzes.Process for the production of titanium tetrachloride and iron oxide from Titanium and iron-containing starting materials The invention relates to a process for the treatment of iron ores containing titanium or concentrates for the preparation of titanium tetrachloride and iron oxide. In particular, the invention relates to a chlorination process for Extraction of the iron and titanium parts of the ore.

Es wurden bereits viele Arten von Chlorierungsprozessen vorgeschlagen zur Gewinnung der Metallanteile aus den verschiedensten Erztypen. Viele dieser Verfahren verwenden verschiedene Ofentypen, wie beispielsweise Schacht- und Drehöfen, während andere sich keramischer Brennöfen bedienen. Viele der bekannten Verfahren verlangen eine Brikettierung von Erz und Kohlenstoff vor der Chlorierung, wodurch wesentliche Zeitverluste und Kostenerhöhungen im Verfahren bedingt sind.Many types of chlorination processes have been proposed for the extraction of metal parts from the most varied of ore types. Many of these procedures use different types of ovens, such as shaft and rotary kilns, while others use ceramic kilns. Many of the known procedures require a briquetting of ore and carbon prior to chlorination, thereby making essential Loss of time and cost increases in the process are caused.

Gegenstand der Erfindung ist ein einheitliches, zu einem Ganzen zusammengefaßtes Verfahren zur Darstellung von Titantetrachlorid und Eisenoxyd aus titanhaltigen Eisenerzen oder Konzentraten bei möglichst geringer Bildung von Zwischenprodukten und unter wirkungsvoller Ausnutzung der benötigten Reagenzien, das bei geringeren Kosten einen größeren Wirkungsgrad besitzt und bequemer ist als die bekannten Verfahren.The subject of the invention is a uniform, combined into a whole Process for the preparation of titanium tetrachloride and iron oxide from titanium-containing Iron ores or concentrates with the lowest possible formation of intermediate products and with efficient use of the required reagents, the lower ones Cost has a greater efficiency and is more convenient than the known methods.

Im weitesten Umfang umfaßt die Erfindung einen einheitlichen Prozeß, bei dem titanhaltige Eisenerze oder Konzentrate mit Chlor behandelt werden zwecks Bildung von Eisenchlorid als Zwischenprodukt, -das seinerseits zu Eisenoxyd und Chlor aufgearbeitet wird, wobei der frei gewordene Chloranteil zur Chlorierung desTitananteiles derBeschickung benutzt wird.In the broadest scope, the invention comprises a unitary process, in which titanium-containing iron ores or concentrates are treated with chlorine for the purpose education of iron chloride as an intermediate product, which in turn is worked up to iron oxide and chlorine the chlorine content released to chlorinate the titanium content of the feed is used.

Im einzelnen umfaßt der Prozeß gemäß der Erfindung die Behandlung des Erzes mit einer solchen Chlormenge, die lediglich zur Chlorierung des Eisenanteiles ausreicht. Das so gebildete Eisenchlorid wird zwecks Bildung von Eisenoxyd und Chlor oxydiert. Das frei gewordene Chlor wird zur Hauptreaktion zurückgeführt zwecks Chlorierung des Titans. Beidem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrenwird ein Gemisch aus eisen- und titanhaltigem Erz und Kohlenstoff in feinverteilter Form benutzt, das in einem Schwebezustand bei erhöhter Temperatur mit Chlor und Luft behandelt wird. Das hierbei entstehende flüchtige Eisenchlorid ist im wesentlichen frei von Titanverbindungen und wird in dampfförmiger Phase oxydiert unter Bildung von Eisenoxydpartikeln und Chlorgas. Das Chlorgas wird unter Zugabe von Kohlenstoff und erforderlichenfalls von Chlor zurückgeleitet, um die in dem restlichen Ausgangsmaterial verbliebenen Titananteile in einem Schwebezustand zu chlorieren.In particular, the process according to the invention comprises the treatment of the ore with such an amount of chlorine that it only serves to chlorinate the iron content sufficient. The iron chloride thus formed is used to form iron oxide and chlorine oxidized. The chlorine released is returned to the main reaction for chlorination of titanium. In the method proposed according to the invention, a mixture of iron- and titanium-containing ore and carbon in finely divided form, the treated with chlorine and air in a suspended state at elevated temperature. The resulting volatile iron chloride is essentially free of titanium compounds and is oxidized in the vapor phase with the formation of iron oxide particles and Chlorine gas. The chlorine gas is added with carbon and if necessary of chlorine returned to that remaining in the remainder of the starting material To chlorinate titanium parts in a suspended state.

Das feinzerteilte Ausgangsmaterial wird mit Chlor und Luft vorzugsweise im Schwebezustand behandelt. Der Ausdruck Schwebezustand ist im Zusammenhang mit der Erfindung so zu verstehen, daß eine Schicht von feinverteiltem Material im Schwebezustand gehalten wird, wobei der Schwebezustand vorzugsweise durch einen geregelten, aufwärts gerichteten, die Schicht durchdringenden Gasstrom aufrechterhalten wird. Dadurch werden die durch eine statische Schicht bedingten Nachteile, nämlich das Sintern und die Bildung von Kanälen, vermieden.The finely divided raw material is preferred with chlorine and air treated in limbo. The term limbo is related to of the invention to be understood as meaning that a layer of finely divided material is in suspension is held, the levitation state preferably by a regulated, upward directed, the layer penetrating gas flow is maintained. Through this the disadvantages caused by a static layer, namely sintering and the formation of channels, avoided.

Die Chlorierung der Eisenanteile in dem titan- und eisenhaltigen Material wird dadurch erreicht, daß ein Gemisch von feinkörnigem Ausgangsmaterial und Kohlenstoff mit Chlor und Luft bei erhöhter Temperatur in Kontakt gebracht wird. Eine zweckmäßige Methode zur Durchführung dieser Reaktion besteht darin, daß das Erz und der Kohlenstoff als Schwebeschicht in dem aufwärts gerichteten Gasstrom suspendiert werden. Die Menge des Kohlenstoffes soll ausreichen, um die Chlorierung des Eisenanteiles zu unterstützen; befriedigende Ergebnisse wurden erzielt bei der Zugabe von so viel Kohlenstoff, daß sowohl mit dem aus dem Eisenoxyd während der Chlorierung des Eisenanteiles frei werdenden Sauerstoff als auch mit der zur Ausbildung der Schwebeschicht zugeführten Luft CO, gebildet wird unter Einschluß eines Überschusses von beispielsweise etwa 20 %. Die für ein wirkungsvolles und ökonomisches Arbeiten nötige Chlormenge entspricht tatsächlich der Menge, die benötigt wird zur Reaktion mit dem Eisenanteil des Ausgangsmaterials, nicht jedoch mit seinem Titananteil. Es wurde gefunden, daß die stöchiometrische Chlormenge ausreicht, um weniger als den gesamten Eisengehalt des Erzes zu chlorieren; im allgemeinen kann eine Nutzleistung von go °/o erwartet werden. Wenn Chlor im Überschuß über die vorgeschlagene Menge zugegeben wird, wird das flüchtige Eisenchlorid durch Titanchlorid verunreinigt, und es wird eine schlechte Trennung des Eisen- und Titangehaltes erreicht. Die Temperatur zur Chlorierung des Eisenanteiles liegt zweckmäßigerweise zwischen 8oo und goo°.The chlorination of the iron components in the titanium and iron-containing material is achieved by bringing a mixture of fine-grained starting material and carbon into contact with chlorine and air at an elevated temperature. A convenient method of carrying out this reaction is to suspend the ore and carbon as a floating layer in the upward gas stream. The amount of carbon should be sufficient to support the chlorination of the iron component; Satisfactory results were achieved with the addition of so much carbon that CO, is formed both with the oxygen released from the iron oxide during the chlorination of the iron component and with the air supplied to form the floating layer, including an excess of, for example, about 20% . The amount of chlorine required for effective and economical work actually corresponds to the amount that is required to react with the iron part of the starting material, but not with its titanium part. It has been found that the stoichiometric amount of chlorine is sufficient to chlorinate less than the total iron content of the ore; in general, a useful output of go ° / o can be expected. If chlorine is added in excess of the suggested amount, the volatile ferric chloride will be contaminated by titanium chloride and poor separation of the iron and titanium contents will be achieved. The temperature for the chlorination of the iron component is expediently between 800 and goo °.

Wenn der Schwebezustand durch den aufwärts gerichteten Gasstrom aufrechterhalten werden soll, 3nuß die Menge der mit dem Chlor zugeführten Luft ausreichend sein, um die Partikeln zu suspendieren, darf jedoch nicht so groß sein, daß diese aus der Reaktionszone getrieben werden. Befriedigende Resultate ließen sich mit Erzen oder Konzentraten erreichen, deren Körnchengröße der des sandförmigen Ilmenits entsprechen. (Passiert ein Nr. i4-DIN-Sieb, aber nicht ein Nr.5o-DIN-Sieb.) Die bei der Chlorierung des Eisenanteiles in Zusammenhang mit Chlor verwendete Luft soll etwas Feuchtigkeit enthalten. Es wurde gefunden, daß der Feuchtigkeitsgehalt innerhalb weiter Grenzen variieren kann, beispielsweise von einem geringen Feuchtigkeitsgehalt bis zu mit Wasserdampf gesättigter Luft; vorzugsweise beträgt der Feuchtigkeitsgehalt der Luft wenigstens o,7 Volumprozent.When the state of suspension is maintained by the upward gas flow the amount of air supplied with the chlorine must be sufficient, in order to suspend the particles, however, must not be so large that they come out the reaction zone are driven. Satisfactory results can be obtained with ores or concentrates, the grain size of which corresponds to that of the sand-shaped ilmenite. (Passes through a No. 14 DIN sieve, but not a No. 50 DIN sieve.) The one during the chlorination of the iron content, air used in connection with chlorine should have some moisture contain. It has been found that the moisture content is within wide limits can vary, for example from a low moisture content to with Water vapor of saturated air; preferably the moisture content of the air is at least 0.7 percent by volume.

Die Chlorierung des Eisenanteiles erfolgt im wesentlichen in einer sofortigen Reaktion, und das gebildete Eisenchlorid wird aus der Schicht verflüchtigt. Das Eisenchlorid zerfällt in dampfförmigem Zustand bei der Einführung von Sauerstoff und bildet Eisenoxyd und Chlorgas. Der Sauerstoff kann in Form von Luft zugegeben werden; es wurde jedoch gefunden, daß die Reaktion wirkungsvoller und schneller vor sich geht, wenn der Sauerstoff in konzentrierterer Form als in der Luft zugegeben wird, beispielsweise in Form von mit Sauerstoff angereicherter Luft oder in unverdünnter Form. Das in der obigen Reaktion gebildete Eisenoxyd ist fein verteilt und wird von dem freien gasförmigen Chlor, Kohlendioxyd und Stickstoff bei dem Austritt aus der Chlorierungsstufe mitgeführt. Das Eisenoxyd wird dann von den Gasen in geeigneter Weise, beispielsweise durch einen Staubabscheider oder auf elektrischem Wege, abgetrennt.The chlorination of the iron component takes place essentially in one immediate reaction, and the ferric chloride formed is volatilized from the layer. The ferric chloride decomposes in a vaporous state when oxygen is introduced and forms iron oxide and chlorine gas. The oxygen can be added in the form of air will; however, it has been found that the reaction is more effective and faster goes on when the oxygen is added in a more concentrated form than in air is, for example in the form of oxygen-enriched air or in undiluted air Shape. The iron oxide formed in the above reaction is finely divided and will from the free gaseous chlorine, carbon dioxide and nitrogen on the exit the chlorination stage carried along. The iron oxide then becomes more suitable from the gases Way, for example by a dust collector or electrically.

Das aus dem Chlorierungsprozeß verbleibende, den Titananteil enthaltende Ausgangsmaterial -wird abgetrennt, vorzugsweise durch Überführung in eine getrennte Stufe. Hier wird das Material in Gegenwart von Kohlenstoff suspendiert, und der Titananteil wird mit dem aus der Oxydation des Eisenchlorids frei gewordenen Chlor chloriert, erforderlichenfalls unter Zugabe von zusätzlichem Chlor. Die für ein wirkungsvolles und ökonomisches Arbeiten erforderliche Chlormenge entspricht wiederum der Menge, die zur theoretischen Reaktion mit dem Titananteil zwecks Bildung von Titantetrachlorid nötig- ist. Die Chlorierung des Titananteiles wird unter ähnlichen Bedingungen wie bei der Chlorierung des Eisenanteiles durchgeführt. Gegebenenfalls können die von dem freien Chlor mitgeführten Gase zur Aufrechterhaltung des Schwebezustandes während -der Chlorierung des Titananteiles verwendet werden.The remaining from the chlorination process, containing the titanium part Starting material is separated off, preferably by transferring it to a separate one Step. Here the material is suspended in the presence of carbon, and the The titanium part is combined with the chlorine released from the oxidation of the iron chloride chlorinated, if necessary with the addition of additional chlorine. The for one effective and economical work corresponds to the amount of chlorine required the amount that the theoretical reaction with the titanium content for the purpose of the formation of Titanium tetrachloride is necessary. The chlorination of the titanium part is among similar Conditions as for the chlorination of the iron component carried out. Possibly can use the gases carried along by the free chlorine to maintain the state of suspension can be used during the chlorination of the titanium component.

Im Wege des vorstehend beschriebenen einheitlichen und zu einem Ganzen zusammengefaßten Verfahrens gemäß der Erfindung kann Eisenoxyd und Titantetrachlorid in wirkungsvoller und ökonomischer Weise hergestellt werden. Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.By way of the above-described uniform and a whole summarized method according to the invention can iron oxide and titanium tetrachloride can be produced in an efficient and economical manner. the The following examples serve to further illustrate the invention.

Beispiel i Ungemahlener Ilmenitsand mit einem Gehalt von 58,81);1) Titandioxyd, g,81)/1) Eisenoxydul und 25,51)/0 Eisenoxyd mit einer Korngröße, die ein Nr. i4-DIN-Sieb, aber nicht ein Nr. So-DIN-Sieb passiert, wurde dem Boden einer Kammer zugeführt in einem Verhältnis von minütlich io,o Gewichtsteilen zu 17,o Teilen verkoktem Anthrazit. Das Material wurde einer in der Kammer befindlichen 6o cm starken suspendierten Schicht aus dem gleichen Gemisch zugegeben, das dadurch im Schwebezustand gehalten wurde, daß minütlich 4,7 Teile Chlor und 3,3 Teile Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 17,5 Volumprozent in einem aufwärts gerichteten Gasstrom durch die Suspension passierten. Die Temperatur der Schicht wurde auf 8503 gehalten. Die verwendete Chlormenge entsprach derjenigen, die theoretisch zur Reaktion mit dem Eisenanteil des Erzes erforderlich war. Der Eisenanteil des Erzes wurde zu go 0/0 zu Eisenchlorid umgesetzt. Die Chlorierung des Eisenanteiles erfolgte im wesentlichen sofort, und das gebildete, praktisch titanchloridfreie Eisenchlorid wurde aus der suspendierten Schicht verflüchtigt. Das Titan-Konzentrat wurde kontinuierlich von dem Spiegel der Schicht über ein in der Schichtoberfläche angeordnetes Überlaufrohr in eine andere Kammer übergeführt mit minütlich 6,3 Teilen.Example i Unmilled ilmenite sand with a content of 58.81); 1) titanium dioxide, g, 81) / 1) iron oxide and 25.51) / 0 iron oxide with a grain size that a No. 14 DIN sieve, but not a Passed no. So-DIN sieve, was fed to the bottom of a chamber in a ratio of 10.0 parts by weight to 17.0 parts of coked anthracite per minute. The material was added to a 6o cm thick suspended layer of the same mixture in the chamber, which was held in suspension by blowing 4.7 parts of chlorine and 3.3 parts of air with a moisture content of 17.5 percent by volume in one minute directed gas flow passed through the suspension. The temperature of the bed was kept at 8503. The amount of chlorine used corresponded to that which was theoretically required to react with the iron content of the ore. The iron content of the ore was converted to iron chloride to go 0/0. The chlorination of the iron component took place essentially immediately, and the practically titanium chloride-free iron chloride formed was volatilized from the suspended layer. The titanium concentrate was continuously transferred from the mirror of the layer via an overflow pipe arranged in the surface of the layer into another chamber with a rate of 6.3 parts every minute.

Oberhalb der suspendierten Schicht und in ihrer unmittelbaren Nähe wurden minütlich 17,o Teile Sauerstoff, entsprechend dem theoretis--hen Betrage zugeführt zur Oxydation des Eisenchlorids in dampfförmigem Zustand zwecks Darstellung von Eisenoxyd und Chlor. Das Eisenchlorid wurde zu go 1)/0 in Eisenoxyd umgewandelt. Die suspendierten Eisenoxydpartikeln wurden von den Gasen auf elektrischem Wege abgeschieden. Die austretenden Gase enthielten 3,9 Teile Chlor, 2,3 Teile Kohlendioxyd, 0,3 Teile Chlorwasserstoffgas und 2,3 Teile Stickstoff.Above the suspended layer and in its immediate vicinity were 17.0 parts of oxygen every minute, corresponding to the theoretical amount supplied for the oxidation of iron chloride in a vaporous state for the purpose of representation of iron oxide and chlorine. The ferric chloride was converted into iron oxide to go 1) / 0. The suspended iron oxide particles were electrically removed from the gases deposited. The escaping gases contained 3.9 parts of chlorine, 2.3 parts of carbon dioxide, 0.3 parts of hydrogen chloride gas and 2.3 parts of nitrogen.

Die aus der Oxydationsstufe resultierenden, chlorhaltigen Gase wurden dem Boden der zweiten, das Titankonzentrat enthaltenden Kammer in einem Verhältnis von minütlich 8,5 Teilen unter Zugabe von 7,17 Teilen zusätzlichem Chlor zugeführt, um das Titankonzentrat im Schwebezustand zu halten und den Titananteil zu Titantetrachlorid zu chlorieren. Verkokter Anthrazit wurde ebenfalls in minütlich 17,4 Teilen beigegeben. Der Betrag an zugeführtem Chlor entsprach dem theoretischen Betrag, der notwendig war zur Reaktion mit dem Titananteil und dem Eisenrest zuzüglich einem Überschuß von 5 0/1) zum Kompensieren der Verluste an festem Chlorid. Die Temperatur des suspendierten Titankonzentrates lag bei 85o°. Der Wirkungsgrad des Gesamtchlors lag bei 95,4 0/1) bei einer g80/0igen Umwandlung des Titananteiles zu Titantetrachlorid. Im wesentlichen wurde der gesamte Eisengehalt zu Eisenchlorid umgewandelt und go 0/0 des Eisenchlorids wurden zu Eisenoxyd umgesetzt. Die Abzugsgase der zweiten Kammer enthielten 4,8 Teile Kohlendioxyd, 0,4 Teile Kohlenmonoxyd, o,8 Teile Chlorwasserstoffgas und 2,6 Teile Stickstoff. Der Rückstand in der zweiten Kammer enthielt 14,5 0/1) des ursprünglichen Erzes bezogen auf das Totalgewicht und 8,3 0/1) Titandioxyd und o,6 0/1) Eisen.The chlorine-containing gases resulting from the oxidation stage were the bottom of the second chamber containing the titanium concentrate in a ratio of 8.5 parts added every minute with the addition of 7.17 parts of additional chlorine, to keep the titanium concentrate in suspension and the titanium part to titanium tetrachloride to chlorinate. Coked anthracite was also added in 17.4 parts every minute. The amount of chlorine added corresponded to the theoretical amount required was to react with the titanium component and the iron residue plus an excess of 5 0/1) to compensate for the loss of solid chloride. The temperature of the suspended Titanium concentrate was at 85o °. The efficiency of the total chlorine was 95.4 0/1) with a 80/0 conversion of the titanium content to titanium tetrachloride. Essentially the entire iron content was converted to ferric chloride and 0/0 of the ferric chloride were converted to iron oxide. The exhaust gases from the second chamber contained 4.8 Parts of carbon dioxide, 0.4 parts of carbon monoxide, 0.8 parts of hydrogen chloride gas and 2.6 parts Parts nitrogen. The residue in the second chamber contained 14.5% of the original Ore based on the total weight and 8.3 0/1) titanium dioxide and 0.6 0/1) iron.

Beispiel 2 Ein Ilmeniterz mit 3g,21)/1) Titandioxyd und 417 °1) Eisen in Form von Eisenoxyd wurde zu einer Korngröße entsprechend sandförmigem Ilmenit vermahlen. Das Verfahren verlief gemäß Beispiel i mit dem Unterschied, daß minütlich 8,4 Teile Chlor und 5,6 Teile Luft mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 17,8 Volumprozent beigegeben wurden zu 17o Teilen Erz und i Teil verkoktem Anthrazit. g6,51)/1) des im Erz enthaltenen Eisens wurden zu Eisenchlorid umgesetzt. Das Eisenchlorid wurde in dampfförmigem Zustand in gleicher Weise wie in Beispiel i mit Sauerstoff behandelt mit dem Unterschied, daß pro Minute 17,7 Teile Sauerstoff (theoretischer Betrag) dem dampfförmigen Eisenchlorid zugegeben wurden zur Oxydation des Eisenchlorids zu Eisenoxyd. Das bei der Oxydation des Eisenchlorids anfallende Chlor reichte aus, den Titananteil des Konzentrates zu chlorieren. Es wurde kein zusätzliches Chlor benötigt zur Suspendierung der Schicht oder zur Chlorierung des Titananteiles. Der Wirkungsgrad des Chlors lag bei g60/0 unter Umwandlung von 94,51)17o des Titangehaltes in Titantetrachlorid. Im wesentlichen wurde der gesamte Eisengehalt zu Eisenchlorid umgewandelt und 92 0/1) des Eisenchlorids zu Eisenoxyd umgesetzt. Der Rückstand der zweiten Kammer bestand aus i7,51)/0 des Totalgewichtes des ursprünglichen Erzes und enthielt 12,9 0/0 Titandioxyd und 2,31)/1) Eisen.Example 2 An ilmenite ore with 3g, 21) / 1) titanium dioxide and 417 ° 1) iron in the form of iron oxide became a grain size corresponding to sand-shaped ilmenite grind. The procedure was as in Example i, with the difference that every minute 8.4 parts of chlorine and 5.6 parts of air with a moisture content of 17.8 percent by volume 170 parts of ore and 1 part of coked anthracite were added. g6,51) / 1) des The iron contained in the ore was converted into iron chloride. The ferric chloride was made treated in the vapor state in the same way as in Example i with oxygen with the difference that 17.7 parts of oxygen per minute (theoretical amount) were added to the vaporous iron chloride to oxidize the iron chloride to iron oxide. The chlorine resulting from the oxidation of the iron chloride was sufficient to chlorinate the titanium part of the concentrate. There was no additional chlorine required to suspend the layer or to chlorinate the titanium part. Of the The efficiency of the chlorine was 60/0 with conversion of 94.51) 17o of the titanium content in titanium tetrachloride. Essentially all of the iron content became ferric chloride converted and converted 92 0/1) of the iron chloride to iron oxide. The residue the second chamber consisted of 17.51 / 0 of the total weight of the original ore and contained 12.9% titanium dioxide and 2.31) / 1) iron.

An Hand der in den obigen Beispielen gegebenen Zahlenwerte wurde gezeigt, daß wenigstens go 1)/o der im Ilmeniterz oder Konzentrat enthaltenen Eisenanteile zu Eisenchlorid umgewandelt werden können, ohne daß irgend ein Teil des Titangehaltes zu Titanchlorid chloriert wird. Bei der Oxydation des Eisenchlorids in dampfförmigem Zustand oberhalb der Schwebeschicht wird Chlor frei, das zur Chlorierung in der zweiten Stufe benutzt wird, wo Titantetrachlorid aus dem Titankonzentrat dargestellt wird. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens treten hohe Ausbeuten an Eisenoxyd und Titantetrachlorid auf.Using the numerical values given in the above examples, it was shown that that at least 1) / o of the iron components contained in the ilmenite ore or concentrate can be converted to ferric chloride without losing any of the titanium content is chlorinated to titanium chloride. In the oxidation of iron chloride in vapor form In the state above the floating layer, chlorine is released, which is used for chlorination in the second stage is used where titanium tetrachloride is made from the titanium concentrate will. When the process according to the invention is used, high yields of iron oxide occur and titanium tetrachloride.

Um die Vorteile und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens klar zu zeigen, soll es in Vergleich gestellt werden zu einem Verfahren, bei dem die bei der Oxydation des Eisenchlorids anfallenden Gase zur Chlorierung weiteren Ausgangsmaterials zurückgeleitet wurden an Stelle der Chlorierung des Titankonzentrates gemäß der Erfindung. Es wurde gefunden, daß bei diesen bekannten Verfahren die Chlorierung des im Ausgangsmaterial enthaltenen Eisenanteiles nicht über 7o 1)/0 durchgeführt werden kann, ohne daß Titantetrachlorid als Verunreinigung gebildet wird. Dieses Titantetrachlorid wird im weiteren Verfahren zu Titandioxyd in nicht rückführbarer Form oxydiert, d. h. es liegt in inniger Mischung mit dem feinverteilten abgeschiedenen Eisenoxydprodukt vor. Wird die Chlorierung des Eisengehaltes bei diesem Verfahren über 7o 0/1) getrieben, steigt die gleichzeitige Bildung von Titantetrachlorid schnell. Es wurde gefunden, daß gleichzeitig 2o bis 300/0 des im Ausgangsmaterial enthaltenen Titananteiles zu Titantetrachlorid umgesetzt werden, wenn die Chlorierung des Eisenanteiles zu go °/o erfolgt. Bei diesem Verfahren müssen daher die Umsetzungen und Ausbeuten niedrig gehalten werden, um Verunreinigungen der erzielten Produkte zu verhindern.To the advantages and mode of action of the method according to the invention to clearly show it is to be compared to a process in which the gases resulting from the oxidation of the iron chloride for chlorination are further The starting material was returned instead of chlorination of the titanium concentrate according to the invention. It has been found that in these known processes, the chlorination of the iron content in the starting material did not exceed 7o 1) / 0 without the formation of titanium tetrachloride as an impurity. This In the further process, titanium tetrachloride becomes titanium dioxide in a non-recyclable manner Form oxidized, d. H. it is intimately mixed with the finely divided deposited Iron oxide product. Is the chlorination of the iron content in this process driven over 7o 0/1), the simultaneous formation of titanium tetrachloride fast. It was found that at the same time 2o to 300/0 of that in the starting material contained titanium are converted to titanium tetrachloride when the chlorination of the iron content takes place to go ° / o. In this process, therefore, the implementations and yields are kept low to avoid impurities in the products obtained to prevent.

Bei Anwendung des einheitlichen und in sich geschlossenen Verfahrens gemäß der Erfindung können dagegen wenigstens go % des Eisenanteiles zu Eisenchlorid umgewandelt werden, ohne daß durch den Titananteil Verunreinigungen im Eisenchlorid und dem daraus gewonnenen Eisenoxyd entstehen.When using the uniform and self-contained process according to the invention, however, at least 20 % of the iron content can be converted to iron chloride without impurities in the iron chloride and the iron oxide obtained therefrom due to the titanium content.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können aus Titanerzen oder Konzentraten Eisenoxyd und Titanchlorid in einer wirkungsvollen und zweckmäßigen Weise dargestellt werden mit geringeren Kosten als bei den bekannten Verfahren. Bei der direkten Oxydation des Eisenchlorids unmittelbar oberhalb der suspendierten Schicht, wo das Eisenchlorid in dampfförmiger Phase bleibt, wird eine weitgehende Ausnutzung der Reagenzien in direktem Prozeß bei einem Minimum an Verwendung von Zwischenprodukten erreicht. Hohe Ausbeuten an Eisenoxyd und Titantetrachlorid werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, ohne daß Verunreinigungen der Endprodukte entstehen und ohne die bei den bekannten Verfahren unvermeidbaren, nicht rückführbaren Verluste.By means of the method according to the invention can be made of titanium ores or Concentrates of iron oxide and titanium chloride in an effective and functional way Ways to be represented at a lower cost than the known methods. In the direct oxidation of iron chloride immediately above the suspended one The layer where the ferric chloride remains in the vaporous phase becomes an extensive one Utilization of reagents in direct process with a minimum of use of Reached intermediates. High yields of iron oxide and titanium tetrachloride are made achieved in the process according to the invention without contamination of the end products arise and without the inevitable in the known processes, not traceable Losses.

In der Zeichnung ist eine schematische Darstellung gezeigt, die die einzelnen Stufen des erfindungsgemäßen, zu einem Ganzen vereinigten Verfahrens erkennen läßt.In the drawing, a schematic representation is shown, which Recognize individual stages of the process according to the invention, combined to form a whole leaves.

In der Abbildung ist ein ofenartiger Behälter dargestellt, der aus einer oberen Kammer i und einer darunterliegenden Kammer 2 besteht. Die beiden Kammern sind durch das V berlaufrohr 3 miteinander verbunden. Das titanreiche eisenhaltige Ausgangsmaterial wird in feinverteilter Form zusammen mit Kohlenstoff, feuchter Luft und Chlor durch die Öffnung 4 dem Boden der Kammer i derart zugeführt, daß ein aufwärts gerichteter Gasstrom 5 entsteht. Dieser Gasstrom bildet die Schwebeschicht 6, in der die Chlorierung des Eisenanteiles stattfindet. Aus der Schwebeschicht tritt FeC13 bei 7 aus. Der Titanantei18 wird durch das Überlaufrohr 3 der Kammer 2 zugeführt. In den oberen Teil der Kammer i wird durch die Öffnung g Sauerstoff zugeführt, der die Bildung von Eisenoxyd (Fe203) und gasförmigem Chlor (C12) veranlaßt. Das Chlor tritt zusammen mit dem Eisenoxyd aus der Öffnung io der Kammer i aus und wird durch die Öffnung 12 dem. Staubabscheider ii zugeführt, der eine mechanische Trennung des Eisenoxyds von dem Chlor vornimmt. Das Eisenoxyd wird durch die Öffnung 13 als das eine Endprodukt dem Staubabscheider ii entnommen.The figure shows an oven-like container that consists of an upper chamber i and a chamber 2 below it. The two chambers are connected to one another by the V overflow pipe 3. The ferrous one rich in titanium The starting material becomes more humid in finely divided form together with carbon Air and chlorine fed through the opening 4 to the bottom of the chamber i in such a way that an upwardly directed gas stream 5 arises. This gas flow forms the floating layer 6, in which the chlorination of the iron component takes place. From the floating layer FeC13 emerges at 7. The titanium content is through the overflow pipe 3 of the chamber 2 supplied. Oxygen is introduced through opening g into the upper part of chamber i which causes the formation of iron oxide (Fe203) and gaseous chlorine (C12). The chlorine emerges together with the iron oxide from the opening io of the chamber i and is through the opening 12 the. Dust separator ii fed to a mechanical Separates the iron oxide from the chlorine. The iron oxide gets through the opening 13 taken as the one end product from the dust collector ii.

Das Chlor tritt aus der Öffnung 14 des Staubabscheiders ii aus und wird der Leitung 15 zugeführt, durch die Kohlenstoff und erforderlichenfalls zusätzliches Chlor durch die Öffnung 16 dem Boden der Kammer 2 zugeführt wird. Dieses Chlor erzeugt ebenfalls einen aufwärts gerichteten Gasstrom, der das aus der Kammer i durch das überlaufrohT 3 der Kammer 2 zugeführte Titankonzentrat in einem Schwebezustand hält. Durch Reaktion zwischen dem Titankonzentrat und dem zugeführten Chlorgas entsteht gasförmiges Titantetrachlorid, das als zweites Endprodukt der Öffnung ig entnommen wird.The chlorine emerges from the opening 14 of the dust separator ii and is fed to line 15, through the carbon and, if necessary, additional Chlorine is fed through opening 16 to the bottom of chamber 2. This creates chlorine also an upward gas flow, which flows from the chamber i through the überlaufrohT 3 holds the titanium concentrate fed to the chamber 2 in a suspended state. The result is a reaction between the titanium concentrate and the supplied chlorine gas gaseous titanium tetrachloride, which is taken as the second end product of the opening ig will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of titanium tetrachloride and iron oxide from titanium and iron-containing starting materials, characterized in that the finely divided starting material is treated after admixing carbon at elevated temperature with moisture-containing air and a sufficient amount of chlorine to convert the iron content of the ore into FeC13 Reaction layer volatilized iron chloride is oxidized by supplied oxygen in the gas phase, the resulting reaction products iron oxide and chlorine are separated and the latter is fed to the carbon-added residue for chlorination of the titanium portion of the ore resulting from the chlorination of iron.

2. Process according to Claim i, characterized in that during the chlorination of iron as well as that of titanium, the finely divided solid material through a regulated, upwardly directed gas flow penetrating the layer in a suspended state is held.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that the Reaction of the volatile iron chloride with an oxidizing gas above and immediately takes place adjacent to the reaction layer serving to form iron chloride.

4. Procedure according to claim 2 and / or 3, characterized in that during the oxidation of the Iron chloride released chlorine using additional chlorine in the presence of carbon is made to react with the titanium concentrate.

5. Procedure according to claim i to 4, characterized in that the conversion of the titanium- and iron-containing Material to FeC13 and the conversion of the latter into Fe203 in a chamber and separately, the conversion of the resulting titanium concentrate with that in the first Chamber released chlorine is carried out in a second chamber, such that continuously the solid starting mixture together with those holding it in suspension Gases fed to the bottom of the first chamber and the titanium concentrate formed by peeled off the surface of the reaction layer and fed to the second chamber in which it is combined with the chlorine supplied at the bottom of this chamber added coal is kept in suspension.