ES2338847A1 - Proceso para la produccion de titanio a partir de la ilmenita con recuperacion de los reactivos empleados en el proceso. - Google Patents
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Abstract
Proceso para la producción de titanio a partir de la ilmenita con recuperación de los reactivos empleados en el proceso. En reactor (1) reacciona ilmenita -FeTiO{sub,3}-, de molino (3) con ácido clorhídrico -HCl, de depósito (5). Reacción genera dióxido de titanio -TiO{sub,2}- que es tratado en reactor (2) con gas de síntesis de depósito (6) y en reacción de reducción, se produce titanio -Ti- metal. El hidrógeno -H{sub,2}- y dióxido de carbono -CO{sub,2}-, son almacenados en depósito (8). La disolución cloruro férrico -FeCl{sub,3}- trasvasada depósito (9), se mezcla con amoniaco -NH{sub,3}- depósito (10); reacción genera hidróxido férrico -Fe(OH){sub,3}, que decanta y almacena depósito (11). Disolución resulta cloruro amónico -NH{sub,4}Cl- que trasvasamos a depósito (12) para cristalizar en cristalizador por nebulización (13); cristalizado pasa a instalación descomposición térmica (14); por calor, descompone cloruro amónico -NH{sub,4}Cl- en ácido clorhídrico -HCl- y amoniaco -NH{sub,3}-, trasladándose ambos productos a depósitos (5) y (10).
Description
Proceso para la producción de titanio a partir
de la ilmenita con recuperación de los reactivos empleados en el
proceso.
El uso de nuevos materiales más resistentes, que
sean reciclables y que abunden en la naturaleza es uno de los
objetivos que desde siempre ha sido la meta de la ciencia y de la
tecnología.
Desde su descubrimiento, el titanio -Ti-, posee
la ligereza del aluminio y la dureza del mejor acero, se ha
convertido en uno de los metales más apreciados para la industria,
especialmente para la industria aeronáutica.
Tradicionalmente, el titanio -Ti- se obtenía a
partir del mineral denominado rutilo cuya composición de dióxido de
titanio -TiO_{2}- ha permitido extraer el metal titanio -Ti- con
unos costes de trasformación aceptables para la industria. La
disminución, cuando no el agotamiento de las reservas de rutilo, ha
dirigido las investigaciones a obtener el titanio -Ti- a partir de
la ilmenita -FeTiO_{3}-, cuya abundancia en la naturaleza es muy
superior. No obstante los costes de obtención del titanio -Ti- a
partir de la ilmenita -FeTiO_{3}-, dada su composición de hierro
-Fe- y dióxido de titanio -TiO_{2}-, son muy superiores a los
costes de obtención partiendo del rutilo.
Por todo ello, el motivo de la presente
invención trata de obtener el titanio -Ti- metal a partir del
mineral denominado ilmenita -FeTiO_{3}-, abundante en la
naturaleza, que se encuentra en numerosas ocasiones en las playas,
como la playa de Castilla en Huelva ó en determinadas playas de la
India, además de las minas de Rusia y Madagascar, que son los
principales yacimientos del mundo, mediante un proceso novedoso que
hace que sea económicamente rentable la obtención del titanio -Ti- a
partir de la ilmenita -FeTiO_{3}-.
La presente invención, tal y como expresa el
enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un nuevo
Proceso para la producción de titanio a partir de la ilmenita con
recuperación de los reactivos empleados en el proceso, cuyo
funcionamiento viene determinado por la trituración ó molienda del
mineral ilmenita -FeTiO_{3}- en una granulometría de cincuenta
mieras aproximadamente, para introducirla en un "depósito de
reacción". A la ilmenita -FeTiO_{3}- micronizada le añadimos
ácido clorhídrico -HCl- con una concentración en la disolución del
cuarenta y cinco por cien. La temperatura óptima de la reacción es a
cien grados centígrados y a presión atmosférica.
Previamente a la introducción del ácido
clorhídrico -HCl-, crearemos dentro del deposito de reacción una
atmósfera inerte, a base de introducir argón -Ar- ó nitrógeno
-N_{2}-, evitando así la presencia del oxígeno -O_{2}- en el
deposito.
La reacción de la ilmenita -FeTiO_{3}- con el
ácido clorhídrico -HCl- es la siguiente: el ácido clorhídrico -HCl-
reacciona con el hierro -Fe-, para formar cloruro férrico
-FeCl_{3}- e hidrógeno -H_{2}-. El cloruro férrico -FeCl_{3}-
queda en la disolución. El hidrógeno -H_{2}-, producido en la
reacción es recogido en la parte superior del deposito de reacción,
y almacenado en un tanque para su uso posterior. El dióxido de
titanio -TiO_{2}- precipita y se queda en el fondo del depósito
reactor, para su retirada y posterior tratamiento en un segundo
depósito de reacción.
El cloruro férrico -FeCl_{3}-, en disolución
acuosa, lo retiraremos del reactor principal previa filtración y lo
introduciremos en otro depósito para su posterior tratamiento para
la recuperación de los reactivos empleados en el proceso. En este
depósito introduciremos amoniaco -NH_{3}-, para que en su
reacción con el cloruro férrico -FeCl_{3}-, se produzca cloruro
amónico -NH_{4}Cl-, que queda en la disolución, y el hidróxido
férrico -Fe(OH)_{3}-, que decantará al fondo del
depósito.
El cloruro amónico -NH_{4}Cl- previa
cristalización por nebulización, lo descompondremos térmicamente a
una temperatura de trescientos treinta y ocho grados centígrados,
para obtener ácido clorhídrico -HCl- concentrado y amoniaco
-NH_{3}-. Ambos productos se recuperan para ser reutilizados de
nuevo en el proceso inicial. Con este proceso el amoniaco -NH_{3}-
y el ácido clorhídrico -HCl-, tal como se dice en el título de la
invención, se recuperan para iniciar de nuevo el proceso.
El dióxido de titanio -TiO_{2} que hemos
retirado del reactor principal, lo trasladaremos al segundo reactor,
éste también en atmósfera inerte mediante la utilización de argón
-Ar- ó nitrógeno -N_{2}-, y donde introduciremos gas de síntesis,
compuesto con un 56% de monóxido de
carbono-CO_{2}, un 41% de hidrógeno -H_{2}- y un
3% de dióxido de carbono CO_{2}-, para que en la reacción de
reducción, reaccione con el dióxido de titanio -TiO_{2}-, para
formar dióxido de carbono -CO_{2}- y titanio -Ti- metal. Como el
hidrógeno -H_{2}- es mas ligero que el dióxido de carbono
-CO_{2}-, quedará en la parte superior del reactor, y el dióxido
de carbono -CO_{2}- en contacto con el titanio -Ti- metal.
Mediante la oportuna válvula, situada en la parte superior del
reactor, retiraremos el hidrógeno -H_{2}-, que acumularemos en el
tanque, junto con el hidrógeno -H_{2}- obtenido en la reacción
inicial del proceso, del ácido clorhídrico -HCl- con el hierro -Fe-
contenido en la ilmenita -FeTiO_{3}-.
\newpage
El calor producido por la reacción del monóxido
de carbono con el oxígeno -O- capturado del dióxido de
titanio
-TiO_{2}-, lo emplearemos mediante un intercambiador de calor, para conseguir la temperatura de cien grados centígrados necesaria para la reacción del ácido clorhídrico -HCl- con el hierro -Fe-. Contenido en la ilmenita -FeTiO_{3}-.
-TiO_{2}-, lo emplearemos mediante un intercambiador de calor, para conseguir la temperatura de cien grados centígrados necesaria para la reacción del ácido clorhídrico -HCl- con el hierro -Fe-. Contenido en la ilmenita -FeTiO_{3}-.
La fuente de calor necesaria para la
cristalización por nebulización del cloruro amónico -NH_{4}Cl-,
así como la descomposición térmica del cloruro amónico -NH_{4}Cl-,
será obtenida por medio de cualquier fuente energética, como por
ejemplo, el gas de síntesis.
Proceso para la producción de titanio a
partir de la ilmenita, con recuperación de los reactivos empleados
en el proceso, que consiste, tal como hemos indicado
anteriormente, en un reactor libre de oxígeno -O_{2}-, con una
atmósfera inerte mediante el aporte de argón -Ar- ó nitrógeno
-N_{2}-, donde se introducen la ilmenita -FeTiO_{3}- triturada y
el ácido clorhídrico -HCl- en una concentración del 45% de la
disolución, y a una temperatura de cien grados centígrados. La
reacción que se produce será:
FeTiO_{3} +
HCl
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
= FeCl_{3} + TiO_{2} +
H_{2}
El cloruro férrico –FeCl_{3}-, queda en la
disolución y previa filtración lo conduciremos a otro depósito para
su tratamiento posterior.
El hidrógeno -H_{2}-, lo almacenaremos en un
tanque para su posterior comercialización.
El dióxido de titanio -TiO_{2}-, lo
trasladaremos a un segundo reactor, también con una atmósfera
inerte, y lo haremos reaccionar con gas de síntesis, compuesto del
56% de monóxido de carbono, un 41% de hidrógeno -H_{2}- y un 3% de
dióxido de carbono -CO_{2}-, para que en la reacción de reducción,
se produzca titanio -Ti- metal, producto principal a obtener en el
proceso y dióxido de carbono -CO_{2}- e hidrógeno -H_{2}-, que
recogeremos como subproductos para su comercialización.
En el depósito de reacción del cloruro férrico
-FeCl_{3}-, introduciremos amoniaco -NH_{3}-, para que
reaccionando con el ion cloro -Cl-, forme cloruro de amonio
-NH_{4}Cl- y precipite el hierro -Fe-, en forma de hidróxido
férrico -Fe(OH)_{3}-. El cloruro amónico
-NH_{4}Cl- lo cristalizaremos por nebulización y posteriormente lo
descompondremos térmicamente a una temperatura de 338ºC para obtener
ácido clorhídrico -HCl- y amoniaco -NH_{3}-, recuperando así los
reactivos empleados. El calor necesario para la cristalización por
nebulización y la descomposición térmica, será obtenido de cualquier
tipo de energía, como, por ejemplo, el gas de síntesis.
En la Figura número 1, se representa de forma
gráfica, el conjunto de elementos que forman la instalación de este
nuevo Proceso para la producción de titanio a partir de la
ilmenita con recuperación de los reactivos empleados en el
proceso, y donde, (1) representa el reactor principal donde se
produce la reacción para la obtención del dióxido de titanio
-TiO_{2}- a partir de la ilmenita -FeTiO_{3}-. El dióxido de
titanio obtenido se introduce en el reactor secundario (2); (3)
representa el molino donde se tritura la ilmenita -FeTiO_{3}-
antes de su introducción en el reactor principal (1); (4) es la
representación gráfica del depósito de argón -Ar- ó nitrógeno
-N_{2}- que emplearemos para introducir dentro del reactor
principal (1), con el objetivo de conseguir, una atmósfera inerte
libre de oxígeno -O_{2}-; (5) es el depósito donde se almacena el
ácido clorhídrico -HCl-, en disolución acuosa con una concentración
del 45% y que previamente a su introducción en el reactor principal
(1), habremos calentado a una temperatura de 100ºC y presión
atmosférica; (6) representa el depósito de gas de síntesis,
compuesto con un 56% de monóxido de carbono, un 41% de hidrógeno
-H_{2}- y un 3% de dióxido de carbono -CO_{2}-. Este gas de
síntesis es utilizado para su introducción en el reactor secundario
(2) para que en la reacción de reducción, se produzca el titanio
-Ti- metal. El dióxido de carbono -CO_{2}- é hidrógeno -H_{2}-,
elementos que aparecen por el efecto de la reacción y los cuales
recogeremos como subproductos para su comercialización; (7) es el
depósito de almacenaje donde recogeremos como producto final la
producción de titanio -Ti- metal, obtenida en el reactor secundario
(2); (8) representa el depósito o tanque, donde almacenaremos el
hidrógeno -H_{2}- y el dióxido de carbono -CO_{2}- obtenido
durante el proceso, tanto el que se genera en el reactor principal
(1) como el que se genera en el reactor secundario (2).
Vista y descrita esta primera fase del proceso
donde se obtiene el titanio -Ti- metal y los subproductos hidrógeno
-H_{2}- y dióxido de carbono -CO_{2}-, continuamos con la
descripción gráfica del proceso para la recuperación de los
reactivos empleados en el mismo y donde (9) es el depósito donde se
recoge la disolución del cloruro férrico -FeCl_{3}- producida en
el reactor principal (1); (10) es el depósito de amoniaco -NH_{3}-
que utilizaremos para su mezcla con la disolución del cloruro
férrico -FeCl_{3}- y en cuya reacción obtendremos por decantación
el hidróxido férrico -Fe(OH)_{3}-
y la disolución transformada en cloruro amónico -NH_{4}Cl-; (11) es el depósito donde almacenaremos el hidróxido férrico -Fe(OH)_{3}- obtenido por decantación en el depósito (9) por la reacción de la disolución del cloruro férrico -FeCl_{3}- con la mezcla del amoniaco -NH_{3}-; (12) es el depósito de transito donde almacenaremos la disolución del cloruro de amonio -NH_{4}Cl-; (13) representa gráficamente el sistema de cristalización por nebulización, utilizado en el proceso para tratarla disolución de cloruro amónico -NH_{4}Cl- y convertirla en forma sólida; (14) representa la cámara de descomposición térmica donde introduciremos el cloruro amónico -NH_{4}Cl- cristalizado, para ser tratado a temperatura de 338ºC y obtener así la descomposición del producto obteniendo de nuevo ácido clorhídrico -HCl- y
amoniaco NH_{3}-.
y la disolución transformada en cloruro amónico -NH_{4}Cl-; (11) es el depósito donde almacenaremos el hidróxido férrico -Fe(OH)_{3}- obtenido por decantación en el depósito (9) por la reacción de la disolución del cloruro férrico -FeCl_{3}- con la mezcla del amoniaco -NH_{3}-; (12) es el depósito de transito donde almacenaremos la disolución del cloruro de amonio -NH_{4}Cl-; (13) representa gráficamente el sistema de cristalización por nebulización, utilizado en el proceso para tratarla disolución de cloruro amónico -NH_{4}Cl- y convertirla en forma sólida; (14) representa la cámara de descomposición térmica donde introduciremos el cloruro amónico -NH_{4}Cl- cristalizado, para ser tratado a temperatura de 338ºC y obtener así la descomposición del producto obteniendo de nuevo ácido clorhídrico -HCl- y
amoniaco NH_{3}-.
Como se representa en el gráfico, el ácido
clorhídrico -HCl- es recuperado para ser introducido de nuevo al
depósito (5) al inicio del proceso y el amoniaco -NH_{3}- es
introducido en el depósito de amoniaco (11), concluyendo de esta
forma el Proceso para la producción de titanio a partir de la
ilmenita con recuperación de los reactivos empleados en el
proceso.
A continuación se realiza una breve descripción
de la invención para la aplicación del Proceso para la producción
de titanio a partir de la ilmenita con recuperación de los reactivos
empleados en el proceso, donde podemos observar a través del
esquema de la figura número 1 descrita, que en el reactor principal
(1) se produce la reacción de la ilmenita -FeTiO_{3}-, procedente
del molino (3) en su mezcla con la disolución acuosa al 45% del
ácido clorhídrico -HCl-, almacenada en el depósito (5). Dicha
reacción provoca la generación de dióxido de titanio -TiO_{2}- el
cual es tratado posteriormente en el reactor secundario (2) con un
gas de síntesis, procedente del depósito (6) y compuesto por un 56%
de monóxido de carbono, un 41% de hidrógeno -H_{2}- y un 3% de
dióxido de carbono CO_{2}-, para que en la reacción de reducción
se produzca titanio -Ti- metal, producto principal a obtener en el
proceso objeto de esta invención. El hidrógeno -H_{2}- y el
dióxido de carbono -CO_{2}-, obtenidos en el proceso de obtención
de titanio -Ti-, son almacenados en el depósito (8) de la
instalación del proceso para su posterior comercialización como
subproductos.
En la fase de recuperación de los reactivos
empleados, vemos como la disolución acuosa de cloruro férrico
-FeCl_{3}- que hemos trasvasado del reactor principal (1) al depósito (9), es mezclada con amoniaco -NH_{3}- procedente del depósito (10); ésta reacción provoca la generación de hidróxido férrico -Fe(OH)_{3}, el cual decanta al fondo del depósito (9), de donde es recogido y almacenado en el depósito (11). La disolución contenida en el depósito (9) después de la reacción con el amoniaco -NH_{3}- proveniente del depósito (10), da como resultado una disolución de cloruro de amonio -NH_{4}Cl- la cual trasvasamos al depósito de tránsito (12) para su posterior tratamiento y cristalización por nebulización en la instalación del cristalizador (13) y posteriormente ser trasladada a la instalación de descomposición térmica (14), donde por calor, con temperatura a 338ºC, se descompone el cloruro de amonio -NH_{4}Cl- transformándose en ácido clorhídrico -HCl- y amoniaco -NH_{3}-, trasladándose ambos productos a sus respectivos depósitos (5) y (10), para ser de nuevo reutilizados en el proceso.
-FeCl_{3}- que hemos trasvasado del reactor principal (1) al depósito (9), es mezclada con amoniaco -NH_{3}- procedente del depósito (10); ésta reacción provoca la generación de hidróxido férrico -Fe(OH)_{3}, el cual decanta al fondo del depósito (9), de donde es recogido y almacenado en el depósito (11). La disolución contenida en el depósito (9) después de la reacción con el amoniaco -NH_{3}- proveniente del depósito (10), da como resultado una disolución de cloruro de amonio -NH_{4}Cl- la cual trasvasamos al depósito de tránsito (12) para su posterior tratamiento y cristalización por nebulización en la instalación del cristalizador (13) y posteriormente ser trasladada a la instalación de descomposición térmica (14), donde por calor, con temperatura a 338ºC, se descompone el cloruro de amonio -NH_{4}Cl- transformándose en ácido clorhídrico -HCl- y amoniaco -NH_{3}-, trasladándose ambos productos a sus respectivos depósitos (5) y (10), para ser de nuevo reutilizados en el proceso.
Claims (2)
1. Proceso para la producción de titanio a
partir de la ilmenita con recuperación de los reactivos empleados en
el proceso, que se caracteriza en una primera fase en la
obtención del dióxido de titanio -TiO_{2}- a partir de la
ilmenita, haciéndola reaccionar con ácido clorhídrico -HCl-. En
dicha reacción se forma cloruro férrico -FeCl_{3}- que queda en
disolución y precipita el dióxido de titanio -TiO_{2}-. En una
segunda fase, el dióxido de titanio -TiO_{2}- se hace reaccionar
con gas de síntesis, compuesto por hidrógeno -H_{2}- y monóxido de
carbono -CO- para obtener titanio metal.
2. Proceso para la producción de titanio a
partir de la ilmenita con recuperación de los reactivos empleados en
el proceso, que se caracteriza en recuperar que es el ácido
clorhídrico -HCl-, mediante la reacción del cloruro férrico con
amoniaco -NH_{3}- para formar cloruro amónico -NH_{4}Cl- e
hidróxido férrico -Fe(OH)_{3}, que precipita. El
cloruro amónico -NH_{4}Cl, que ha quedado en la disolución, se
cristaliza mediante evaporación por calor y nebulización. El cloruro
amónico -NH_{4}Cl- cristalizado se descompone térmicamente para
obtener -HCl- y amoniaco -NH_{3}- ambos en forma de gas, que se
reutilizan en el proceso.
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|---|---|---|---|
| ES200802661A ES2338847B8 (es) | 2008-09-15 | 2008-09-15 | Proceso para la produccion de titanio a partir de la ilmenita con recuperacion de los reactivos empleados en el proceso. |
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| ES200802661A ES2338847B8 (es) | 2008-09-15 | 2008-09-15 | Proceso para la produccion de titanio a partir de la ilmenita con recuperacion de los reactivos empleados en el proceso. |
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| ES2338847B8 ES2338847B8 (es) | 2011-08-05 |
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|---|---|
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Citations (5)
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| US2914381A (en) * | 1956-06-08 | 1959-11-24 | Horizous Inc | Preparation of rutile from ilmenite |
| US3446590A (en) * | 1966-10-21 | 1969-05-27 | Nat Lead Co | Titanium dioxide concentrate and method for producing the same |
| ES353207A1 (es) * | 1967-04-28 | 1969-10-01 | Titan Gmbh | Procedimiento para la preparacion de un concentrado de dio-xido de titanio por tratamiento de ilmenita con acido clor- hidrico concentrado. |
| WO1996028577A1 (en) * | 1995-03-14 | 1996-09-19 | Lockheed Idaho Technologies Company | Fast quench reactor and method |
| ES2231443T3 (es) * | 2000-02-22 | 2005-05-16 | Qinetiq Limited | Reduccion electrolitica de oxidos tales como dioxido de titanio y aplicaciones del procedimiento. |
-
2008
- 2008-09-15 ES ES200802661A patent/ES2338847B8/es not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2338847B8 (es) | 2011-08-05 |
| ES2338847B2 (es) | 2011-02-09 |
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