FI64653B - Foerfarande foer utnyttjande av oxidiska vanadinhaltiga titanmalmer - Google Patents

Description

i 64653

Menetelmä oksidisten, vanadiinipa.toisten titaani-malmien hyödyntämiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää oksidisten, vanadiini-pitoisten titaanimalmien hyödyntämiseksi ja aivan erityisesti menetelmää, jossa sekä vanadiini, rauta että myös titaani saadaan hyödynnettävään muotoon.

Tunnetulla menetelmällä oksidisten vanadiinipitoisten titaanimalmien hyödyntämiseksi vanadiini voidaan ottaa talteen alkalipasutuksella ja sitä seuraavalla uutolla. Tällöin kuitenkin sivutuotteena saatava rautamalmi on käyttökelvotonta korkean titaanidioksidipitoisuuden vuoksi.

Toisessa tunnetussa menetelmässä vanadiini saadaan talteen raakarautaan, josta se voidaan kuonata kalsium-vanadaattina ja käyttää vanadiinipentoksidin valmistukseen tai ferrovanadiinin raaka-aineena. Tässä tapauksessa rauta saadaan hyödynnettyä vanadiinin avulla, mutta titaanidioksidi menetetään raakaraudan hylkykuonaan.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisissa menetelmissä esiintyvät epäkohdat ja aikaansaada menetelmä, jossa oksidisista vanadiinipi-toisista titaanimalmeista saadaan kaikki päämetallikom-ponentit, rauta, vanadiini ja titaani, hyödynnettävään muotoon, joko metalli-, metallisulfidi- tai metallioksi-dimuodossa. Metallioksidi voidaan edelleen muuttaa sinänsä tunnetuin menetelmin metalliseen muotoon.

Keksinnölle on tunnusomaista, mitä päävaatimuksessa esitetään.

2 64653

Oksidinen vanadiinipitoinen titaanimalmi pelkistetään keksinnön mukaisesti rumpu-uunissa tai vastaavassa koksin, kuonanmuodostajan ja rikkipitoisen materiaalin (FeS2, FeS, CaSO^) sekä tarvittavien lisäaineiden kanssa kiinteässä tilassa siten, että muodostuu raakarauta-agglo-merointituotteita, ei-magneettinen vanadiinipitoinen rau-tasulfidi sekä TiC^-pitoinen kuonafaasi, jossa TiC>2 esiintyy puhtaana TiC^tna ja/tai CaTiO^na. Lisäksi syntyy sivukivenä kalsium-alumiinisilikaatti, jonka erotuksen myötä TiC^-pitoisuus kuonafaasissa nousee riittävän korkeaksi edelleenjalostusta varten.

Vanadiinin saamiseksi keksinnön mukaisesti epämagneetti-seen rautasulfidifaasiin on prosessiolosuhteet säädettävä sellaiseksi, että syntyvästä rautasulfidistä tulee epä-magneettista. Vanadiinipitoisen rautasulfidin (Fe, V)S magneettisuutta ja epämagneettisuutta voidaan säätää lähes kaikilla prosessimuuttujilla (rikkipaine, jäähdytys-nopeus) . Eräs kätevä tapa on käyttää pientä fosforipitoisen aineen lisäystä, joka edesauttaa epämagneettisen (Fe, v)(S, P) kiinteäliuoksen muodostumista. Toisaalta fosforipitoinen aine on systeemissä eduksi, jos käsitellyssä materiaalissa mahdollisesti olevat wolframi ja/tai molybdeeni halutaan vanadiinin lisäksi epämagneettiseen sulfidifaasiin.

Pelkistyksen jälkeen suoritetaan tuotteelle murskaus ja jauhatus magneettierotusta varten. Siksi on edullista suorittaa mahdollisimman pitkälle viety puhtaaksierotus, jolloin tuotteessa olevat eri faasit pyritään jauhamaan eri rakeisiin.

Magneettierotuksesta saatavaa epämagneettista fraktiota, jossa vanadiini on rautasulfidiin liuenneena ja rauta-sulfidi on mm. vanadiinin ansiosta stabiili epämagneetti-nen sulfidi, vanadiini saadaan sulfidivaahdotuksella eroon titaanidioksidipitoisesta kuonafaasista. Erottamalla 3 64653 kalsium-alumiini-silikaattifaasi vaahdottamalla tai omi-naispainoeroon perustuvalla menetelmällä saadaan titaani-dioksidipitoisuus riittävän korkeaksi edelleenjalostusta varten.

Toinen keksinnön edullinen sovellutusmuoto vanadiinin talteenottamiseksi on käyttää sinänsä tunnettuja ammonium-ioni- tai alkaliliuotusmenetelmiä. Tällöin vanadiiniliuo-tus on mahdollista tehdä joko heti pelkistyskäsittelyn jälkeen ilman magneettierotusta, jolloin metallinen rauta ja Ti02~pitoiset faasit menevät inertteinä prosessin läpi, tai magneettierotuksen jälkeen, jolloin Ti02~pitoiset faasit menevät inertteinä läpi hapettavan vanadiiniliuotuk-sen. Liuotusmenetelmän käyttäminen vanadiinin talteenot-tumiseksi on sikälikin edullista, ettei se vaadi niin tarkkaa puhtaaksijauhatusta kuin vaahdotusmenetelmä.

Liuotuksen tuloksena saatava alkali- tai ammoniumvanadaat-tiliuos puhdistetaan esim. Sioista Al^+-suolalisäyksellä yhdessä pH-säädön avulla. Puhdistetusta vanadiinipentok-sidiliuoksesta vanadiini saadaan talteen parhaiten säätämällä pH:ta ja ammoniumionipitoisuutta. Suorittamalla liuotus alkalisella puolella ja saostus happamella puolella saadaan syntymään tehokkaasti puhdistettu vanadii-nipentoksidituote. Jos liuotuksessa on mukana esim. wolframi- ja/tai molybdeenipitoista faasia, on vanadiini-pentoksidisaostuksen ohella käyttökelpoinen myös neste-neste-uutto.

Suorittamalla pelkistystuotteen metallifaasin erotus vanadiini ja/tai (W,Mo)-liuotuksen jälkeen voidaan käyttää samaa magneettikentän suuruutta kuin heti pelkistysmenet-telyn jälkeen suoritettavassa magneettierotuksessa, koska liuotuksessa syntyy metallifaasin pinnalle vain ohut oksidikerros. Magneettierotuksesta saatua metalli-faasia voidaan sellaisenaan käyttää terästeollisuuden raaka-aineena.

4 64653

Vanadiinin talteenottaminen vaahdotussovellutusmuotoa käyttäen tapahtuu sinänsä tunnetulla tavalla muodostamalla sulfidien pintaan metalliksantaattiyhdiste ja/tai vastaava fosforiyhdiste sekä puhaltamalla sulfidi ilmalla vaahtokerrokseen muun aineksen jäädessä hydrofiilisenä vaahdotuskennon lietteeseen.

Silikaattiaineksesta kokonaan tai osittain erotettua TiC^-pitoista faasia voidaan käyttää metallotermiseen ferrotitaanin valmistukseen. Erotusterävyyden säädöllä saadaan sopiva kuonakokoomus edullisesti valmiina, eikä mitään lisäaineita tarvita. Edelleen TiC^-pitoista faasia voidaan käyttää Ti02~pigmentin valmistukseen suoraan sinänsä tunnetuilla tavoilla.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan myös käyttää sellaisille malmeille, joissa raudan lisäksi pääkomponenttina on mangaani ja/tai kromi. Lisäksi titaani on korvattavissa osittain tai kokonaan keksinnön mukaisessa menetelmässä vastaavasti käyttäytyvällä zirkoniumilla.

Esimerkki

Keksinnön mukaisella menetelmällä käsiteltiin titaani-vanadiini-lateriittia, jonka alkukokoomus oli seuraava:

Paino-%

Fe 49,1

Ti02 20,0 V 0,38 A1203 4,0

MgO 0,09

CuO 0,03

Si02 2,6

Ni 0,007 P 0,48 7, n 0,03 S 0,01 C 0,07 haiht. 3,0 5 64653

Pelkistysuuniin syötettiin seuraavat määrät eri komponentteja:

Lateriitti 100 paino-osaa

Koksi 16,7 paino-osaa

Poltettu kalkki 9,6 paino-osaa

CaSO^ 12,8 paino-osaa

Reaktiolämpötila pelkistyksessä oli 1250-1350°C ja reaktioaika 2 h. Saadussa pelkistystuotteessa vanadiinipitoi-suus rautasulfidissä oli 2,7 paino-% ja vanadiinin saanti tähän faasiin 81 %. Vanadiinista saatiin magneetti-erotuksessa epämagreettiseen Fe^_xS + Fe3P + Ti02 + CaT;*-03 + anortiitti-fraktioon 82 %. Vastaavasti Ti02:n saanti tähän fraktioon oli 95,3 %. Raudan saanti magneettiseen metallifaasiin oli puolestaan 88 % ja rautapitoisuus tässä faasissa 93 paino-%. Rautaa voidaan siten käyttää sellaisenaan terästeollisuuden raaka-aineena. Epämagneettis-ta fraktiota liuotettiin hapettaen Na^CO^-liuoksessa lämpötilassa 150°C 5 h:n ajan väkevänä lietteenä, jossa kiin-toainepitoisuus oli 40 %. Vanadiinin saanti liuotuksessa oli 76 % laskien alkuperäisestä titaani-vanadiini-laterii-tissa olleesta määrästä. Saadun liuoksen pH säädettiin arvoon 8,0 ja siihen lisättiin kidevedellistä alumiinisul-faattia Al2(S04).j ♦ nH20 piidioksidin saostamiseksi. Näin muodostuneeseen liuokseen lisättiin ammoniumsulfaattia (NH4)2S04 sekä pH laskettiin arvoon 2,0. Tällöin saostunut vanadiinipentoksidi oli laadultaan hyvää ja lopulliseksi vanadiinisaanniksi tuli 75 %. Liuotuksessa muodostunut Ti02~rikas faasi oli käyttökelpoista Ti02~pigmentti-tuotannon raaka-aineeksi.

Claims (5)

6 64653

1. Menetelmä oksidisten vanadiinipitoisten titaanimal-mien hyödyntämiseksi ja metallikomponenttien, rauta, vanadiini ja titaani, talteensaamiseksi erikseen hyödynnettävään muotoon, tunnettu siitä, että malmi ensin pelkistetään kuona-aineen ja rikkipitoisen materiaalin läsnäollessa kiinteässä tilassa lämpötilassa 1200-1450°C, jolloin saadaan syntymään raudan talteensaamiselle edullinen raakarauta-agglomerointituote, vanadiinin talteensaamiselle edullinen epämagneettinen rautasulfidifaasi ja titaanin talteensaamiselle edullinen titaanidioksidipitoinen kuonafaasi sekä lisäksi maa-alkali-metallialumiinisilikaattinen sivu-kivi, ja että pelkistyksen jälkeen suoritetaan jäähdytetylle tuotteelle murskaus ja jauhatus eri faasien erottamiseksi toisistaan fysikaalisin ja märkäkemiallisin menetelmin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että epämagneettisen rautasulfidifaasin syntymiseksi käytetään fosforipitoista lisäainetta.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eri faasit erotetaan toisistaan fysikaalisesti magneettierotusta hyväksi käyttäen.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vanadiini saadaan talteen epämagneettisesta rautasulfidifaasista vaahdottamalla ja titaani ominaispainoeroon perustuvilla menetelmillä.

5. Patenttivaatimusten 1, 2 ja 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vanadiini saadaan talteen epämagneettisesta rautasulfidifaasista ammoniumioni- ja alkali liuotusmenetelmää hyväksi käyttäen ja titaani ominaispainoeroon perustuvilla menetelmillä. 1 Patenttivaatimusten 1, 2 ja 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pelkistimenä käytetään koksia, kivihiiltä ja/tai ruskohiiltä.