FI58505B - Ny titandioxidsammansaettning - Google Patents
Ny titandioxidsammansaettning Download PDFInfo
- Publication number
- FI58505B FI58505B FI1167/72A FI116772A FI58505B FI 58505 B FI58505 B FI 58505B FI 1167/72 A FI1167/72 A FI 1167/72A FI 116772 A FI116772 A FI 116772A FI 58505 B FI58505 B FI 58505B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- titanium
- chlorination
- product
- chlorine
- ore
- Prior art date
Links
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 239000000047 product Substances 0.000 description 35
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 31
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 24
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 22
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 20
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 14
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 11
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 6
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 6
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 1,3-dichloro-2,2-bis(chloromethyl)propane Chemical compound ClCC(CCl)(CCl)CCl KPZGRMZPZLOPBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021555 Chromium Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021380 Manganese Chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L Manganese chloride Chemical compound Cl[Mn]Cl GLFNIEUTAYBVOC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- YPWFISCTZQNZAU-UHFFFAOYSA-N Thiane Chemical compound C1CCSCC1 YPWFISCTZQNZAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N carbon-10 atom Chemical compound [10C] OKTJSMMVPCPJKN-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- NHYCGSASNAIGLD-UHFFFAOYSA-N chlorine monoxide Inorganic materials Cl[O] NHYCGSASNAIGLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical compound ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K chromium(3+) trichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cr+3] QSWDMMVNRMROPK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical class Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-YPZZEJLDSA-N iron-54 Chemical compound [54Fe] XEEYBQQBJWHFJM-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229940099607 manganese chloride Drugs 0.000 description 1
- 235000002867 manganese chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011565 manganese chloride Substances 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 235000012976 tarts Nutrition 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1204—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent
- C22B34/1209—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent by dry processes, e.g. with selective chlorination of iron or with formation of a titanium bearing slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/36—Compounds of titanium
- C09C1/3607—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/02—Particle morphology depicted by an image obtained by optical microscopy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/14—Pore volume
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/90—Other properties not specified above
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
ΓβΙ KUULUTUSJULKAISU c q r r\ C
WX -W <"> UTLÄGCNINGSSKRIFT 5 8505 C (45) ty — ivQl ^^ (51) Kv.lk.Vo.3 0 09 C 1/36, C 01 6 23/04-7 SUOMI—FINLAND (21) -PiMntm>6fcnlnt 1167/72 (22) H«k«misp(ivl —Anaeknlnfitftf 25.0U.72 (13) Alkitpttvf—GlMgtMtad·! 25.0U.72 (41) Tullut JulktaeW —BlMt afr«Kllg ^3 01 73 *“"*“· J* mmh*.. tart*»*.
Fstmt· och r*gift«rttyr»laan · AmMcm utlagd och uti.*krifcM pubHemd 31.10.60 (32)(33)(31) tuoilfut —>t«rd priortm 12.07.71 usa(us) 138U60 (71) Titanium Technology b.v., Wagnerlaan 1A, Hilversum, Hollanti-Holland(NL) (72) Wendell Earl Dunn, Jr., Woollahra, New South Wales, Australia-Australien(AU) (7U) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (5U) Uusi titaanidioksidikoostumus - Ny titandioxidssumnansättning Tämä keksintö koskee uutta titaanidioksidikoostumusta, joka on saatu käsittelemällä titaanipitoisia malmeja, ja joka ominaisuuksiltaan lähtöaineena titaanidioksidipigmenttien valmistuksessa on luonnon rutiilia parempi.
Viime vuoöina ovat luonnon rutiiliesiintymät huolestuttavasti ehtyneet. Rutiili on ollut pääasiallinen lähtöaine titaanidioksidipigmenttien valmistuksessa, joita käytetään suurin määrin maaleissa, kumissa ja paperissa. Toinen tärkeä titaanidioksidilähde ovat titaa- nipitoiset malmit (nTi0PmFe 0 ).
x y
Titaanipitoisten malmien käsittely niiden sisältämän titaanidioksidin suhteellisen määrän nostamiseksi on ennestään hyvin tunnettu. Ei-toivottujen aineosien poistamiseksi malmista on käytetty märkiä ja kuivia prosesseja, kuten happokäsittely ja emäsuutto sekä myös metallurginen kuonanpoisto ja lopuksi klooraus. Titaanipitoisten malmien klooraus on käsittänyt joko koko malmimassan muuttamisen titaanin, raudan ja muiden metallien haihtuvien kloridien seokseksi ja komponenttien erottamisen toisistaan tislaamalla olennaisesti puhtaan titaani-tetrakloridin valmistamiseksi, tai mieluimmin rautaoksidien ja muiden helposti kloorautuvien metallioksidien klooraamisen klooraamatta ti-taanioksidikomponentteja.
Aikaisemmin saatiin kloorauksella kuitenkin joko käsitelty tuote, 2 58505 jonka rautapitoisuus oli korkea koska klooraus lopetettiin kun titaania alkoi hävitä, tai kloorausta jatkettiin tällaisissa prosesseissa, jolloin tuotteen rautapitoisuus saatiin alhaiseksi,mutta jolloin esiintyi huomattavia titaanihäviöitä. Jatketulla kloorauksella saadaan titaanidioksidituote,joka on huono pehmeytensä ja hienojakoisuutensa johdosta mikä puolestaan johtaa titaanihäiviöihin prosessin seuraa-vissa vaiheissa.
Fysikaalisen lujuutensa ja kemiallisen puhtautensa ansiosta ru-tiili on edullinen lähtöaine titaanidioksidipigmentin valmistuksessa, jossa se kloorataan titaanitetrakloridiksi ja sitten hapetetaan lopulliseksi titaanidioksidipigmenttituotteeksi.
Rutiililla on kuitenkin se epäkohta että sen klooraus käy paljon hitaammin ja vaikeammin kuin nykyisin tunnetuilla käsitellyillä malmeilla .
Nyt on löydetty uusi titaanidioksidiainekoostumus, joka on edullinen lähtöaine titaanidioksidipigmenttien valmistukseen. Tuotteen tilavuuspaino on suurempi, se on puhtaampaa ja kovempaa kuin ennestään tunnettujen menetelmien mukaan titaanipitoisia malmeja käsittelemällä saadut tuotteet.
Tämän keksinnön mukainen uusi ainekoostumus on edullisempi käyttää raaka-aineena leijukerros-kloorausreaktoreissa kuin uuttamalla saadut tuotteet, koska sillä on pienempi porositeetti ja koska suuremmat huokoset vähentävät murenevuutta ja tomuhäviöitä. Tällöin vältetään ne suuret pinta-alat, jotka muodostuvat mittausprosesseissa, jolloin adsorboituneen veden määrä hiukkasissa pienenee. Adsorboituneella vedellä on se haitta, että se aiheuttaa kloorihäviöitä leijukerros-kloorausprosesissa sen muuttaessa kloorin kloorivetyhapoksi. Kloo-rausnopeus on tällä uudella ainekoostumuksella luonnonrutiilin ja uut-taustuotteiden kloorausnopeuksien välillä, ja on riittävän suuri niin että kerrospaksuutta voidaan vähentää ja CO^/CO-suhdetta nostaa leiju-kerroskloorausreaktoreissa. Kloorausnopeudet on esitetty kuviossa 1.
Keksintö kohdistuu uuteen titaanidioksidikoostumukseen, joka sisältää 95,0-99,5 paino-^ titaanidioksidia, enintään 1,0 paino-^ rautaoksideja ja helposti kloorautuvia metallioksideja, jolloin loppuosa muodostuu silikaateista ja muista vaikeasti kloorautuvista oksideista.
O
Tämän uuden ainekoostumuksen tilavuuspaino on 1,6-2,4 g/cm , kovuus (VHN) 275-650, ja huokoisuus 0,03-0,1 cnrVg. Tuotetta voidaan käyttää pigmenttinä.
Tämän keksinnön mukaisen koostumuksen valmistusprosessissa johdetaan klooria leijukerroksen läpi, jonka paksuus on n. 0,6 m ja halkai- 2 sija n. 1,7 m (pinta-ala n. 2,2 m ), ja joka koostuu titaanipitoisesta 3 58505 malmiseoksesta, joka sisältää 10-30 paino-? hiiltä, 900-1100°C:n läm-
O
Potilassa nopeudella n. 0,15 m/sek. käyttäen n. 1,7 nr/min klooria ilman ja typen kanssa virtausnopeuden ja lämpötilan ylläpitämiseksi. Kerros muuttuu leijuvaksi ja kloori kuluu täydellisesti kerroksen sisällä, jolloin muodostuu rautaklorideja ja pääasiallisesti ferroklori-dia ja muita metalliklorideja. Nämä kloridit poistetaan jatkuvasti reaktorista kaasumaisessa muodossa. 20-30 minuutin tai pitemmän ajan kuluttua, tai kunnes "tickle"-kohta, joka on se ajankohta, jolloin TiCl^:ää poistuu leijukerroksesta, on saavutettu, rautaoksidipitoisuus tuotteessa on noin 2-10 paino-?. Rautapitoisuutta alennetaan edelleen saattamalla kerros vuorotellen kosketukseen pelkistävän aineen, kuten hiilimonoksidin ja senjälkeen kloorin kanssa kunnes rautaoksidipitoisuus tuotteessa on 1,0 paino-? tai pienempi, kuten on selitetty suomalaisessa patenttihakemuksessamme No 719/71· Tuotetta voidaan edelleen puhdistaa tärypöydällä sen jälkeen kun se on jäähdytetty pelkistävässä atmosfäärissä reagoimattoman hiilen poistamiseksi ja viemällä se magneettisen erottelijan läpi yksityisten, huomattavan määrän rautaoksidia sisältävien hiukkasten poistamiseksi.
Tuote voidaan vaihtoehtoisesti valmistaa kiertoprosessissa, jolloin osittain käsiteltyä malmia ja hiiltä jatkuvasti lisätään leiju-reaktoriin, jonka lämpötila on 900-1100°C, ja klooria johdetaan malmi-seoksen läpi niin että kerroksesta ylijuoksuna poistuva ainemäärä vastaa reaktoriin lisätyn malmin määrää, ja jäähdytetään pelkistävissä olosuhteissa. Jäähtynyt malmi viedään magneettisen erottelijan läpi titaanidioksidituotteen erottamiseksi, joka sisältää enintään 1 paino-? rautaoksidia. Kaikki osittain käsitelty malmi, joka sisältää yli 1,0 paino-? rautaoksidia palautetaan reaktoriin uuden malmin kanssa. Tämä vaihtoehtoinen prosessi on selostettu yksityiskohtaisemmin US-patenttihakemuksessamme Ser. No i+563, jätetty 21.2.1970.
Kuvio 1 esittää kaaviollisesti käyrän muodossa luonnossa esiintyvän rutiilin, tämän keksinnön mukaisen tuotteen ja titaanipitoisia malmeja ennestään tunnetulla tavalla uuttamalla saadun tuotteen kloo-rausnopeuksia. Jäljelle jäävän tuotteen paino on esitetty grammoina funktiona kloorausajasta minuuteissa.
Kuvio 2 esittää tilavuuspainomuutoksen nopeutta kloorattaessa luonnon rutiilia, tämän keksinnön mukaista tuotetta (ajo TT-4) ja ti-taanipitoisia malmeja ennestään tunnetulla tavalla uuttamalla saatua tuotetta. Tilavuuspainon muutos (g/cm-^) esitetään funktiona kloorauksesta jäännöksenä saatujen aineiden grammamäärästä.
Kuvio 3A on mikrovalokuva 200-kertaisesti suurennettuna käsitel- lystä titaanipitoisesta malmista joka on valmistettu mittausprosessil la .
58505
Kuvio 3B on mikrovalokuva 200-kertaisesti suurennettuna tämän keksinnön mukaisesta uudesta käsitellystä titaanipitoisesta malmista.
Kuvio 4A on mikrovalokuva 500-kertaisesti suurennettuna rutiili-hiukkasen pinnasta.
Kuvio 4B on mikrovalokuva tämän keksinnön mukaisesta hiukkasesta.
Sitoutumatta mihinkään teoriaan, voidaan olettaa että tämän keksinnön mukaisen koostumuksen suurempi tiheys ja kovuus johtuu siitä, että tiaanitetrakloridia muodostuu reaktorikerroksessa ja sitten reagoi ilmeniitin kidehilassa olevan rautaoksidin kanssa. On taloudellisesti ja teknisesti edullista muodostaa titaanitetrakloridi kerroksessa ja suuri hiilipitoisuus jouduttaa kloorin muuttumista titaani-tetrakloridiksi niin että titaanitetrakloridi eikä kloori ,On se aine, joka saa aikaan rautaoksidien muuttumisen rautaklorideiksi ja kerrostaa ti-taanidioksidimolekyylejä hiukkasiin. On myös tarpeellista ylläpitää pelkistäviä olosuhteita kerroksessa ja niinpä hiiltä lisätään ylimäärin reaktoriin pelkistävien olosuhteiden ylläpitämiseksi koko ajan.
Uskotaan että kokonaisreaktio kerroksessa on reaktio (a) muiden, prosessin aikana tapahtuvien reaktioiden ollessa (b), (c) ja (dj: (a) 1/2 C + FeO-TiOg + Clg - FeClg + Ti02 + 1/2 CO g (b) TiOg 2Clg + 2C = TiCl^ + CO ja COg suhteessa noin 9:1 1000°C:ssa (c) TiCl^ + 2Fe0-Ti0g = 2FeClg + Ti0g*2Ti0g (dj 3A TiCl^ + Fe01>5-Ti02 - FeCl3 + 3/4 TiOg-TiOg Käytetty prosessilaite voi olla tavanomainen leijukerrosklooraus-reaktori. Hiilipitoisen aineen tulisi mieluimmin olla klooria vain vähän kuluttavaa hiiltä, kuten puuhiiltä, maaöljykoksia ja sen tapaista. Käytetyn titaanipitoisen malmin hiukkaskoko on noin 50-150 mesh ja sen koostumus voi olla 40 % rautaoksidia ja 54 % titaanidioksidia. Näiden komponenttien lisäksi ja alkuperästään riippuen ilmeniitti sisältää vaihtelevia määriä piidioksidia ja silikaatteja, jotka kloorau-tuvat vaikeasti, ja kromi-, mangaani- ja vanadiinioksideja, jotka kloorautuvat helposti.
Sivutuotteena muodostuvat metallikloridit sisältävät pääasiassa ferrokloridia ja pieniä määriä f errikloridia, mangaanikloridia, kromi-kloridia sekä muiden metallien klorideja. Sivutuotevirta sisältää myös hiilimonoksidia, hiilidioksidia, typpeä ja pieniä määriä titaani-t et raklo ridia.
Tyypillisen uutetun tuotteen, joka on valmistettu pelkistetyn ilmeniitin vesipitoisella happouuttauksella, ominaisuudet on esitetty taulukon I sarakkeessa A määritettynä kuten edellä on selitetty.
5 5 8 5 0 5
Taulukko I
A B C D E
Uutettu Keksinnön mukai- tuote CO+Clg CO+Clg Rutiili nen koostumus
Ti02 % 95,55 9,2 95,2 95-99,5
Fe % 1,43 1,7 0,02 1,0
Tilavuuspaino g/cm3 1,4 1,4 1,16 2,64 1,6-2,4
Kovuus (VHN) 116 199 175 995 275-650
Huokoisuus (g/cnP) 0,17 0,03-0,1
Kloorausmenetelmiin sisältyy normaalisti malmin saattaminen reagoimaan kloorin ja hiilimonoksidin kanssa. Kun jäljelle jäävän rautaoksidin määrä hiukkasissa näissä prosesseissa on vähentynyt 2-10 paino-#:iin, alkaa esiintyä titaanihäviöitä haihtuvan titaanitetrakloridin muodossa. Tämän menetelmän mukainen tuote on esitetty taulukon I sarakkeessa B. Kloorauksen jatkaminen vähentää edelleen rautapitoisuutta mutta tuote muuttuu pysyvästi pehmeäksi ja murenevaksi hiukkasten titaanimenetyksen johdosta. Tällaisen tuotteen ominaisuudet on esitetty taulukon I sarakkeessa C. Luonnon rutiilin ja uuden koostumuksen omianisuudet on esitetty sarakkeissa D vast. E.
Tämän keksinnön mukaisen ainekoostumuksen hiukkaset ovat olennaisesti kiinteätä titaanidioksidia ja sen tiheys-, kovuus-, huokoisuuspa kloorausnopeusominaisuudet ovat rutiilin ja ennestään tunnettujen tuotteiden vastaavien ominaisuuksien välillä.
Taulukossa I ilmoitettu kovuus on Vickers-kovuus (VHN) määritettynä Vicker-pienkuorma-mikrobrinellikovuus-mittauslaitteella, kuten on esitetty julkaisussa Zussman, Physical Methods in Determinative Mineralogy, Academic Press, London ja New York, 1967, s. 131-150.
Tilavuuspaino määritettiin paino- ja tilavuusmittauksilla. Huokoisuus määritettiin elohopea-porosimetrillä huokoshalkaisija-alueella 0,2-20 mikronia.
Kloorausnopeus määritettiin käyttäen 20 g käsiteltyä tuotetta tai luonnon rutiilia leijukerroksessa johon johdettiin 50 % CO ja Cl^-seosta nopeudella 26 mmoolia/min. kumpaakin 1000°C:n lämpötilassa. Tulokset on esitetty kuviossa 1.
Eri raaka-aineiden kulumista leijukerroksessa kloorausolosuhteis-sa tutkittiin suorittamalla koe, jossa 20 g raaka-ainetta saatettiin reagoimaan 1000°C:ssa 26 mmoolin/min kanssa CO ja Cl^. Tulokset 6 58505 sarjasta painomittauksia kasvavin aikavälein tilavuuspainoon nähden on esitetty log-log-käyränä kuviossa 2. Aineen, joka säilyttää geometrisen muotonsa menettäessään aineosia pinnastaan, tilavuus ja paino pienenevät vakiosuhteessa, jolloin tilavuuspaino pysyy vakiona.
Kun aine kloorautuu sisäisesti sen tilavuus säilyy vakiona, sen paino vähenee ja jäljelle jäävän painon ja tiheyden välistä suhdetta esittävän käyrän kaltevuus tulee olemaan 45°· Aine joka kloorautuu osaksi topokemiallisesti ja osaksi sisäisesti tulee olemaan näiden edellisten tapausten välillä. Kun aine heikkenee täydelliseen hajoamiseen tai pinnan hajoamiseen asti, jäännepainon ja tiheyden suhdetta esittävä käyrä putoaa kohtisuorasti. Tästä voidaan nähdä minkälaisia tomuhäviöitä eri aineille voidaan odottaa.
Kuviot 3a ja 3B esittävät kahta mikrovalokuvaa käsitellyistä tuotteista, jotka on otettu mikroskoopilla 2000-kertaista suurennusta käyttäen. Mikrovalokuva 3A on otettu näytteestä A, joka on uutettua titaanidioksidia, ja mikrovalokuva 3B näytteestä B, joka tämän keksinnön mukaista ainekoostumusta. Mikrovalokuvassa 3A voidaan nähdä että siinä on suuri joukko hienoja huokosia kun taas mikrovalokuvassa 3B on paljon vähemmän huokosia ja huokoset ovat suurempia. Tämä osoittaa selvästi sen eron joka johtuu titaanin uudelleenkerrostamisesta. Kuvat 4A ja 4B esittävät kahta näytettä tarkasteltuna elektronimikro-graafilla 5000-kertaista suurennusta käyttäen. Kuvio 4A esittää luonnon rutiilia, ja on tunnettua että rutiili on hyvin tiheää ja sen huokoisuus pieni, kun taas kuviossa 4B nähdään selvästi rakeiden kasvu joka aiheutuu titaanidioksidin uudelleenkerrostumisesta.
Keksinnön mukaisella uudella koostumuksella on yllättävän hyviä ominaisuuksia. Tämä tuote voidaan muuttaa titaanitetrakloridiksi samalla kun pölynmuodostus on mahdollisimman pieni verrattuna uuttokä-sitellyn titaanipitoisen malmin käyttöön, jollan pölyllä tarkoitetaan pieniä titaanidioksidihiukkasia, jota käytetään titaanitetrakloridin muodostamiseksi. Pölynmuodostus aiheuttaa titaanihäviöitä. On myös paljon edullisempaa käyttää tämän keksinnön mukaista tuotetta rutii-liin verrattuna koska sen kloorausnopeus on suurempi kuin rutiilin.
Tämän keksinnön mukaisen tuotteen suurempi kovuus ja lujuus vähentää titaanihäviöt minimiin koska kloorattaessa edelleen titaani-tetrakloridin muodostamiseksi syntyy vähemmän hienojakoista ainetta. Keksinnön mukaisen koostumuksen kloorausnopeus on suurempi kuin rutiilin. Tämän johdosta voidaan käyttää matalampaa malmikerrosta, jolla saavutetaan se etu, että hiilen kulutus on pienempi ja muodostuu vähemmän hiilimonoksidia ja näin ollen prosessi titaanikloridin valmistamiseksi tulee turvallisemmaksi ja taloudellisemmaksi.
7 58505
Seuraavassa havainnollistetaan erästä keksinnön mukaista prosessia. Lämpötilat on ilmoitettu Celsius-asteina ja prosentit painoprosentteina, ellei toisin mainita.
Esimerkki 1:
Keksinnön mukaista ainekoostumusta valmistettiin sylinterimäises-sä tasapohjaisessa tiili-kerrosreaktorissa, jonka tiilivuorauksen paksuus oli n. 23 cm ja sisäläpimitta n. 1,7 m. Reaktorin yläosassa oli ruostumattomasta teräksestä valmistettu poistoputki sivutuotekaasuja varten ja sen sivuseinässä, noin 60 cm pohjan yläpuolella syöttöputki kiinteiden reaktanttien syöttämiseksi reaktoriin ja 60 cm:n yli juoksu-kynnys, jonka yli osa mainituista kiinteistä reaktanteista poistuu.
Leijukerrosreaktorin pohja oli varustettu kaasun jakelulaitteella, jossa oli n. 3,6 cm:n aukot.
Seos, jossa oli Murphy-malmi-ilmeniittiä ja 25 paino-$ maaöljy-koksia, lisättiin reaktoriin. Titaanipitoisen malmin keskiläpimitta oli ÖO mikronia ja analyysi seuraava: 54,1 paino-$ TiO^, 21,0 % FeO, 21.0 % Fe^O^, 1,51 % MnO ja loput pääasiassa silikaatteja. Kun malmi-koksiseosta oli lisätty riittävästi reaktoriin lämpötila reaktorissa nostettiin 1000°:seen, kloorin ja ilman seosta johdettiin leijukerrok-
O
sen läpi n. 1,7 nr/min:n virtausnopeudella, ajoittain oli tarpeen laimentaa kloori ilmalla ja hapella tai typellä lämpötilan pitämiseksi reaktorissa 1000°:ssa rautaoksidin muuttamiseksi haihtuviksi rautaklo-rideiksi, pääasiassa ferrokloridiksi, joka sisälsi pieniä määriä fer-rikloridia, jotka poistettiin reaktorista ruostumatonta terästä olevan poistoputken kautta yhdessä typen, HCl:n ja muiden kaasujen kanssa.
Kun oli lisätty riittävä määrä klooria muuttamaan kaiken malmissa olevan rautaoksidin ferrokloridiksi, havaittiin poistuvissa kaasuissa suuria määriä titaanitetrakloridihöyry jä . Reaktori sisältöineen jäähdytettiin tällöin pelkistävissä olosuhteissa propaanin läsnäollessa ja sisältö seulottiin reagoimattoman hiilen poistamiseksi. Loput sisällöstä johdettiin magneettierottelijän läpi ensimmäisen fraktion saamiseksi, jonka rautapitoisuus oli 1,0 paino-/6 tai vähemmän rautaoksidia, sekä toisen fraktion saamiseksi, jonka rautapitoisuus oli 1.0 paino-$ tai enemmän rautaoksidia.
Tuote, joka käsitti ensimmäisen fraktion, oli kermanvärinen ja sen ominaisuudet olivat seuraavat:
Ti02 % 96,5
Fe % 0,17
Tilavuuspaino g/cnP 1,73
Kovuus 337
Porositeetti 0,00 8 58505
Esimerkki 2: N. 45 kg ilmeniittiä ja riittävä määrä puuhiiltä panostettiin kloorausreaktoriin ja kuumennettiin. Kloorauslaite oli tavanomainen leijukerrosreaktori, jonka sisäläpimitta oli n. 43 cm, vaippa ruostumatonta terästä vuorattuna tulenkestävillä tiilillä, ja varustettu si-vusinämässä olevalla tuloputkella kiinteitä aineita varten, pohjassa olevalla jakelulaitteella syötettäviä kaasuja varten ja kartiomaisella katolla, joka oli vuorattu Kaowool’illa ja jossa oli kaasunpoistoput-
O
ki. Kerros saatettiin leijuvaksi n. 0,25 nr/min ilmalla. Kun lämpötila oli noussut 900°:seen, reaktoriin syötettiin n. 11 kg Great Lake-maaöljykoksia. Ilma suljettiin pois 1000°:ssa ja klooria johdettiin o sisään n. 0,25 nr/min: n nopeudella. Aika ajoin syötettiin myös pieniä määriä happea pelkistävän kloorin kanssa kokonaisvirran ollessa n.
0,25 nr/min lämpötasapainon säilyttämiseksi. Poistokaasut, jota sisälsivät rautaklorideja, COg ja pieniä määriä CO ja TiCl^, pestiin emäksellä vastavirtapesurissa. Kloorin syöttö lopetettiin kun emäs-pesurista poistuva neste muuttui paksunvalkoiseksi, mikä ilmaisee TiCl^:n poistuneen kerroksesta. Sitten syötettiin n. 0,06 nr/min , samalla kun malmikerrosta pelkistettiin siinä olevalla hiilellä 10
O Q
minuuttia, sitten syötettiin n. 0,03 nr/min Clg ja n. 0,22 nr/min kunnes jälleen havaittiin TiCl^ poistonesteessä. Vuorottaiset pelkistys- ja kloorausvaiheet suoritettiin viisi kertaa. Kussakin klooraus-vaiheessa kloorintulo lopetettiin kun TiCl^:ää havaittiin; klooraus-aika vaihteli tämän vuoksi asteittain 5 minuutista 1 minuuttiin. Kerroksen annettiin sitten jäähtyä, se eroteltiin magneettisesti ja käsiteltiin märkätärypöydällä. Saatiin tuote, jonka ominaisuudet olivat seuraavat:
Ti02 % 96,5
Fe % 0,17
Tilavuuspaino 1,73 g/crn^ VHN (Kovuus) 435
Porositeetti 0,075 g/cm^
Keksinnön mukainen tuote on sellaisenaan käyttökelpoinen kumin ja paperin täyteaineena kun se ensin jauhetaan hiukkaskoon pienentämiseksi. Esimerkiksi 1,0-10 paino-/? tuotetta voidaan ensin jauhaa kuulamyllyssä ja sitten sekoittaa vulkanoimattomaan kumiin kumivalssai-messa. Täytettyyn vulkanoimattomaan kumiin sekoitetaan sitten sopivaa kiihdytintä ja puristetaan korotetussa lämpötilassa muotissa sitkeän, vaaleanvärisen kumituotteen valmistamiseksi.
Kuten edellä selitettiin on tämän keksinnön mukainen koostumus
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13846071A | 1971-07-12 | 1971-07-12 | |
| US13846071 | 1971-07-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI58505B true FI58505B (fi) | 1980-10-31 |
| FI58505C FI58505C (fi) | 1981-02-10 |
Family
ID=22482104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI1167/72A FI58505C (fi) | 1971-07-12 | 1972-04-25 | Ny titandioxidsammansaettning |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU465759B2 (fi) |
| BE (1) | BE782777A (fi) |
| BR (1) | BR7202730D0 (fi) |
| CA (1) | CA961606A (fi) |
| DE (1) | DE2220880A1 (fi) |
| EG (1) | EG11133A (fi) |
| FI (1) | FI58505C (fi) |
| FR (1) | FR2145462A1 (fi) |
| IT (1) | IT965048B (fi) |
| NL (1) | NL7205665A (fi) |
| NO (1) | NO134468B (fi) |
| ZA (1) | ZA722796B (fi) |
-
1972
- 1972-04-13 AU AU41110/72A patent/AU465759B2/en not_active Expired
- 1972-04-24 FR FR7214499A patent/FR2145462A1/fr active Granted
- 1972-04-25 ZA ZA722796A patent/ZA722796B/xx unknown
- 1972-04-25 FI FI1167/72A patent/FI58505C/fi active
- 1972-04-26 NL NL7205665A patent/NL7205665A/xx not_active Application Discontinuation
- 1972-04-27 IT IT23625/72A patent/IT965048B/it active
- 1972-04-27 EG EG172/72A patent/EG11133A/xx active
- 1972-04-28 BE BE782777A patent/BE782777A/xx unknown
- 1972-04-28 NO NO1503/72A patent/NO134468B/no unknown
- 1972-04-28 CA CA140,849A patent/CA961606A/en not_active Expired
- 1972-04-28 DE DE19722220880 patent/DE2220880A1/de active Pending
- 1972-05-03 BR BR002730/72A patent/BR7202730D0/pt unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2145462B1 (fi) | 1976-12-03 |
| ZA722796B (en) | 1973-03-28 |
| FI58505C (fi) | 1981-02-10 |
| AU465759B2 (en) | 1973-10-18 |
| AU4111072A (en) | 1973-10-18 |
| CA961606A (en) | 1975-01-28 |
| BR7202730D0 (pt) | 1973-07-17 |
| DE2220880A1 (de) | 1973-02-01 |
| NL7205665A (fi) | 1973-01-16 |
| FR2145462A1 (en) | 1973-02-23 |
| IT965048B (it) | 1974-01-31 |
| EG11133A (fi) | 1976-12-31 |
| NO134468B (fi) | 1976-07-05 |
| BE782777A (fr) | 1972-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU726436B2 (en) | Method for the production of synthetic rutile | |
| US3929501A (en) | Novel titanium dioxide composition | |
| US4576636A (en) | Process for beneficiating oxidic ores | |
| US4085189A (en) | Process for recycle beneficiation of titaniferous ores | |
| FI58505B (fi) | Ny titandioxidsammansaettning | |
| US4046853A (en) | Production of titanium tetrachloride | |
| FI83234B (fi) | Klorning i tvao steg av titanhaltig malm genom utnyttjande av ferriklorid. | |
| US2954274A (en) | Metal chloride manufacture | |
| AU2008283803B2 (en) | Process for preparing titanium tetrachloride using off-gases from a silica and zircon carbo-chlorination process | |
| JP2868124B2 (ja) | チタン含有物質の塩素化のための改良流動床プロセスおよびそのような方法に有用なコークス | |
| EP1053208B1 (en) | Removal of iron chloride from chlorination dust | |
| US4629607A (en) | Process of producing synthetic rutile from titaniferous product having a high reduced titanium oxide content | |
| US4624843A (en) | Recovery of chlorine | |
| US4081507A (en) | Process for removing chemisorbed and interstitial chlorine and chlorides from a hot titanium dioxide beneficiate-carbon mixture | |
| US4487747A (en) | Production of metal chlorides | |
| US4179489A (en) | Chlorination of iron-containing materials | |
| US4259298A (en) | Recovery of chlorine values from iron chloride by-product in chlorination of aluminous materials | |
| WO1994011304A1 (en) | Process for removing metal impurities from calcined magnesite | |
| EP0096241B1 (en) | Production of metal chlorides | |
| IL39102A (en) | The beneficiation of ilmenite ores | |
| JPS62167223A (ja) | 共融塩錯化合物を用いる液相吸着及び酸化方法 | |
| EP0173133B1 (en) | Process for partial oxidation of fecl2 to fecl3 | |
| US3830905A (en) | Oxidation of ferric chloride | |
| CN119370886A (zh) | 一种消除高钙镁原料对氯化法生产钛白粉影响的方法 | |
| WO2012116120A1 (en) | PURIFICATION OF TiCl4 THROUGH THE PRODUCTION OF NEW CO-PRODUCTS |