FI71544C - Process for the preparation of titanium sulfate solution. - Google Patents

Process for the preparation of titanium sulfate solution. Download PDF

Info

Publication number
FI71544C
FI71544C FI830574A FI830574A FI71544C FI 71544 C FI71544 C FI 71544C FI 830574 A FI830574 A FI 830574A FI 830574 A FI830574 A FI 830574A FI 71544 C FI71544 C FI 71544C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
titanium
extraction
reaction
solution
sulfate
Prior art date
Application number
FI830574A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI830574A0 (en
FI71544B (en
FI830574L (en
Inventor
Joseph A Rahm
Brian R Davis
Original Assignee
Nl Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US06/151,999 external-priority patent/US4288416A/en
Priority claimed from FI802512A external-priority patent/FI70564C/en
Application filed by Nl Chemicals Inc filed Critical Nl Chemicals Inc
Publication of FI830574A0 publication Critical patent/FI830574A0/en
Publication of FI830574L publication Critical patent/FI830574L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI71544B publication Critical patent/FI71544B/en
Publication of FI71544C publication Critical patent/FI71544C/en

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

71 54471 544

Menetelmä titaanisulfaattiliuoksen valmistamiseksi Jakamalla erotettu hakemuksesta 80 2512 5 Tämä keksintö koskee menetelmää titaanisulfaat tiliuoksen valmistamiseksi. Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetusta titaanisulfaattiliuoksesta voidaan hydrolysoimalla valmistaa titaanidioksidipigment-tiä.The present invention relates to a process for preparing a titanium sulphate solution. The titanium dioxide pigment can be prepared from the titanium sulfate solution prepared by the process of the invention by hydrolysis.

10 Titaanidioksidi on hyvin tunnettu materiaali, jolla on toivottavat pigmenttiominaisuudet ja joka on hyödyllinen maali- ja päällystysvalmisteissa ja muovimateriaaleissa. Tunnetaan useita eri prosesseja titaanidioksidimateriaalin valmistamiseksi, esimerkiksi 15 sulfaattiprosessi ja kloridiprosessi.10 Titanium dioxide is a well-known material with desirable pigment properties and is useful in paint and coating compositions and plastic materials. Several different processes are known for producing a titanium dioxide material, for example, a sulfate process and a chloride process.

Tavallisesti titaaniyhdisteiden valmistukseen tarkoitetussa sulfaattiprosessissa titaanipitoinen materiaali, kuten ilmeniittimalmi, johon kuuluvat massiivinen ilmeniitti , ilmeniittihiekat ja titaani-20 pitoinen tai uunikuona, saatetaan reagoimaan väkevän rikkihapon (esim. 90-96-%:isen rikkihapon) kanssa. Reaktiosta käytetään toisinaan nimitystä "uutto" tai "malmiuutto". Titaanipitoisen materiaalin ja väkevän rikkihapon uuttoreaktio on luonteeltaan eksoterminen ja 25 edistyy hyvin kiivaasti. Tyypillisesti titaanipitoinen materiaali ja väkevä rikkihappo pannaan reaktioastiaan, jota kutsutaan uuttosäiliöksi. Vettä lisätään tavallisesti uuttosäiliöön happomalmireaktion alkuunsaattami-seksi ja kiihdyttämiseksi hapon laimennuslämmön vaiku-30 tuksesta, mikä johtaa vesi-happoliuoksen voimakkaaseen kiehumiseen n. 100-190° C:ssa ja hyvin suurten vesihöyry- ja höyrymäärien kehittymiseen, joissa on mukana kulkeutuvaa hiukkasmaista materiaalia. Kun kiivas reaktio edistyy, vesi haihtuu ja reaktiomassasta tulee kiin-35 teä; reaktio päättyy kiinteässä faasissa suunnilleen 2 71544 18o°C:n lämpötilassa. Kiinteän reaktiomassan, josta käytetään nimitystä "kakku" annetaan jäähtyä. Tämän jälkeen kiinteä kakku liuotetaan veteen tai laimeaan happoon, jolloin saadaan raudan, titaanin ja muiden 5 titaanipitoisessa materiaalissa olevien hivenmetallien sulfaattisuolojen liuos. Uuuttotoimenpide on panos-prosessi, joka suoritetaan yhdessä ja samassa uutto-säiliössä. Käytetään niin monta uuttosäiliötä kuin on tarpeen valmistuslaitoksen halutun kapasiteetin mukai-10 sesti, titaanisulfaattiliuoksen valmistamiseksi.Typically, in a sulfate process for the production of titanium compounds, a titanium-containing material such as ilmenite ore, including solid ilmenite, ilmenite sand, and titanium-20-containing or furnace slag, is reacted with concentrated sulfuric acid (e.g., 90-96% sulfuric acid). The reaction is sometimes referred to as "extraction" or "ore extraction". The extraction reaction between the titanium-containing material and concentrated sulfuric acid is exothermic in nature and progresses very rapidly. Typically, the titanium-containing material and concentrated sulfuric acid are placed in a reaction vessel called an extraction tank. Water is usually added to the extraction tank to initiate and accelerate the acid-ore reaction under the influence of the heat of dilution of the acid, resulting in vigorous boiling of the aqueous-acid solution at about 100-190 ° C and development of very large amounts of water vapor and vapor particles. As the vigorous reaction progresses, the water evaporates and the reaction mass becomes solid; the reaction ends in the solid phase at a temperature of approximately 2,71544 at 18 ° C. The solid reaction mass, referred to as the "cake", is allowed to cool. The solid cake is then dissolved in water or dilute acid to give a solution of sulfate salts of iron, titanium and other trace metals in the titanium-containing material. The extraction operation is a batch process performed in one and the same extraction tank. Use as many extraction tanks as necessary according to the desired capacity of the manufacturing plant to produce the titanium sulfate solution.

Uuton jälkeen saatua sulfaattiliuosta (joka sisältää rauta- ja titaanisuoloja) käsitellään edelleen tunnetuin toimenpitein ferrosulfaatin poistamiseksi, josta käytetään tavallisesti nimitystä "viht-15 rilli", titanyylisulfaatin liuoksen aikaansaamiseksi, joka hydrolysoitaessa tuottaa hydratoitua titaanidioksidia. Titaanidioksidihydraatti saatetaan tavallisesti kalsinointikäsittelyyn sopivassa polttouunilaitteessa hydraatioveden poistamiseksi ja hydratoitumattoman 20 titaanidioksidipigmentin aikaansaamiseksi. Edellä ole vaa prosessia kuvataan yksityiskohtaisemmin esimerkiksi US-patenttijulkaisuissa 1 504 672, 3 615 204 ja 3 071 439.The sulphate solution obtained after extraction (containing iron and titanium salts) is further treated by known measures to remove ferrous sulphate, commonly referred to as "viht-15 Rilli", to obtain a titanyl sulphate solution which, on hydrolysis, produces hydrated titanium dioxide. Titanium dioxide hydrate is usually subjected to a calcination treatment in a suitable incinerator to remove water of hydration and provide an unhydrated titanium dioxide pigment. The above process is described in more detail in, for example, U.S. Patent Nos. 1,504,672, 3,615,204 and 3,071,439.

Yllä kuvatulla titaaniyhdisteiden valmistukseen tarkoitetulla sulfaattiprosessilla on useita ympäristö-25 haittoja. Esimerkiksi kiivas reaktio, joka tapahtuu uuttosäiliöissä, johtaa ei-toivottuihin päästöongel™·' in. Myös laimean rikkihapon liuokset, joita kutsutaan tavallisesti "käytetyksi hapoksi" ja jotka ovat seurausta vihtrillin poistosta ja titanyylisulfaatin hydrolyysistä, 30 muodostavat vakavia hävitysongelmia, koska tällaisen käytetyn hapin suuria määriä ei voida kierrättää uutto-säiliöön, jossa käytetään väkevää rikkihappoa, tai regeneroida taloudellisella tavalla.The sulfate process for the preparation of titanium compounds described above has several environmental disadvantages. For example, the violent reaction that takes place in extraction tanks leads to undesired emission problems. Solutions of dilute sulfuric acid, commonly referred to as "spent acid", resulting from the removal of viqurill and hydrolysis of titanyl sulfate, also pose serious disposal problems because large amounts of such spent oxygen cannot be recycled to an extraction tank using concentrated sulfuric acid or regenerated.

Nyt on kehitetty uusi sulfaattiprosessi titaani-35 yhdisteiden valmistamiseksi, jolla oleellisesti vältetään 71544 tai poistetaan yllä mainitut tayallisen sulfaattiprosessin haitat. Tässä käytettynä sanontaa titaanisulfaatti käytetään merkitsemään yhteisesti titaanin sulfaattisuoloja, kuten tionyylisulfaattia ja tiaani (3) sulfaattia.A new sulphate process for the preparation of titanium-35 compounds has now been developed which substantially avoids 71544 or eliminates the above-mentioned disadvantages of the complete sulphate process. As used herein, the term titanium sulfate is used interchangeably to denote sulfate salts of titanium, such as thionyl sulfate and thian (3) sulfate.

5 Keksintö koskee menetelmää titaanisulfaattiliuoksen valmistamiseksi, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että a) titaanipitoinen materiaali, jonka määrä on noin 10-400 % suurempi kuin stökiometrinen määrä, joka tarvitaan reaktiossa rikkihapon kanssa titaanisulfaatin 1Q muodostamiseksi, saatetaan reagoimaan b) laimean rikkihappoliuoksen kanssa, jonka väkevyys on noin 25-60 paino-%, laskettuna liuoksen kokonaispainosta, lämpötilassa alle noin 140°C saatu reaktioseos jäähdytetään lämpötilaan alle noin 110°C saostamatta reaktiotuot- 15 teitä reaktioseoksen muodostamiseksi, joka sisältää titaani-sulfaattia, ja liukenemattomat kiinteät aineet erotetaan titaanisulfaattiliuoksen muodostamiseksi.The invention relates to a process for preparing a titanium sulphate solution, which process is characterized in that a) a titanium-containing material in an amount of about 10-400% greater than the stoichiometric amount required to react with sulfuric acid to form titanium sulphate 1Q is reacted with b) a dilute sulfuric acid solution is about 25-60% by weight based on the total weight of the solution, the reaction mixture obtained at a temperature below about 140 ° C is cooled to a temperature below about 110 ° C without precipitating reaction products to form a reaction mixture containing titanium sulfate, and insoluble solids are separated to form a titanium sulfate solution.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa titaanidioksidin valmistuksessa seuraavasti: 20 1) a) titaanipitoinen materiaali, jonka määrä on n. 10-400 % suurempi kuin stökiometrinen määrä, joka tarvitaan reaktiossa rikkihapon kanssa titaanisulfaatin muodostamiseksi, saatetaan reagoimaan b) laimean rikkihappoliuoksen kanssa, jonka väke-25 vyys on n. 25-60 paino-% laskettuna liuoksen kokonaispainosta, lämpötilassa alle n. 140°C (2) saatu reaktioseos jäähdytetään lämpötilaan alle n. 110°C saostamatta reaktiotuotet-teita; (3) liukenemattomat kiinteät aineet ja rautasulfaatti poistetaan reaktioseoksesta jolloin saadaan titaanisulfaat-30 tiliuos; (4) titaanisulfaattiliuos hydrolysoidaan titaani-dioksidihydraatin muodostamiseksi; (5) titaanidioksidihyd-raatti kalsinoidaan titaanidioksidin aikaansaamiseksi ja (6) titaanidioksidi otetaan talteen.The process according to the invention can be applied in the production of titanium dioxide as follows: 1) a) a titanium-containing material in an amount of about 10-400% greater than the stoichiometric amount required to react with sulfuric acid to form titanium sulfate is reacted with b) a dilute sulfuric acid solution 25% is about 25-60% by weight based on the total weight of the solution, the reaction mixture obtained at a temperature below about 140 ° C (2) is cooled to a temperature below about 110 ° C without precipitating the reaction products; (3) insoluble solids and ferrous sulfate are removed from the reaction mixture to give a titanium sulfate-30 solution; (4) hydrolyzing the titanium sulfate solution to form titanium dioxide hydrate; (5) titanium dioxide hydrate is calcined to provide titanium dioxide and (6) titanium dioxide is recovered.

Keksintöä voidaan myös soveltaa titaanidioksidin 35 jatkuvassa valmistusprosessissa, jolloin 71544 1) a) titaanipitoinen materiaali, jonka määrä on n. 10-400 % suurempi kuin stökiometrinen määrä, joka tarvitaan reaktiossa rikkihapon kanssa titaanisulfaatin muodostamiseksi, saatetaan reagoimaan 5 b) laimean rikkihappoliuoksen kanssa, jonkaThe invention can also be applied in a continuous process for the preparation of titanium dioxide 35, in which 71544 1) a) a titanium-containing material in an amount of about 10-400% greater than the stoichiometric amount required to react with sulfuric acid to form titanium sulfate is reacted 5 b) with a dilute sulfuric acid solution

väkevyys on n. 25-60 paino-% laskettuna liuoksen kokonaispainosta, lämpötilassa alle n. 140°Cthe concentration is about 25-60% by weight based on the total weight of the solution, at a temperature below about 140 ° C

2) saatu reaktioseos jäähdytetään lämpötilaan n. 110°C toisessa reaktioastiassa seostamatta reaktio- 1Q tuotteita; 3) reagoimaton titaanipitoinen materiaali erotetaan reaktioseoksesta, jolloin saadaan rautasulfaatin ja titaanisulfaatin liuos 4) rautasulfaatti poistetaan rautasulfaatin ja 15 titaanisulfaatin liuoksesta, jolloin saadaan titaani- sulfaatin liuos 5) titaanisulfaattiliuos hydrolysoidaan titaanidi-oksidihydraatin ja käytetyn rikkihappoliuoksen muodostamiseksi 20 6) titaanidioksidihydraatti kalsinoidaan titaani dioksidin muodostamiseksi ja 7) titaanidioksidi otetaan talteen2) the resulting reaction mixture is cooled to a temperature of about 110 ° C in a second reaction vessel without mixing the reaction products; 3) unreacted titanium-containing material is separated from the reaction mixture to give a solution of ferrous sulfate and titanium sulfate 4) ferrous sulfate is removed from a solution of ferrous sulfate and titanium sulfate to give a solution of titanium sulfate to form titanium oxide 7) titanium dioxide is recovered

Liitteenä oleva kuvio esittää tämän keksinnön erästä sovellutusta titaanidioksidin jatkuvassa valmis-25 tusprosessissa.The accompanying figure shows an application of the present invention in a continuous titanium dioxide production process.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä on yllättävää että titaanipitoisen materiaalin voidaan antaa reagoida täysin nestemäisessä faasissa tarvitsematta erillistä pelkistysvaihetta, laimean rikkihapon kanssa stabiilin 3Q hydrolysoituvan titaanisulfaattiliuoksen aikaansaamiseksi, jota voidaan käyttää titaaniyhdisteiden ja titaanidioksidi-pigmenttien valmistukseen.In the process of the invention, it is surprising that the titanium-containing material can be reacted completely in the liquid phase without the need for a separate reduction step, with dilute sulfuric acid to provide a stable 3Q hydrolyzable titanium sulfate solution that can be used to prepare titanium compounds and titanium dioxide pigments.

Uuttoreaktio suoritetaan käyttäen titaanipitoista materiaalia. Tässä käytettynä sanonta titaanipitoinen 35 materiaali tarkoittaa materiaali, joka sisältää talteen- 5 71544 otettavaa titaania, kun sitä käsitellään keksinnön mukaisella menetelmällä. Tällaisia materiaaleja ovat esim. titaanipitoinen kuona, uunikuona, ilmeniitti-malmit, kuten magneettinen ilmeniitti ja massiivinen 5 ilmeniitti ja ilmeniittihiekat.The extraction reaction is performed using a titanium-containing material. As used herein, the term titanium-containing material 35 means a material that contains recoverable titanium when treated by the process of the invention. Such materials include, for example, titanium-containing slag, kiln slag, ilmenite ores such as magnetic ilmenite and massive ilmenite, and ilmenite sands.

Uuttoreaktio suoritetaan käyttäen riittävää määrää titaanipitoista materiaalia niin, että aikaansaadaan materiaalin ylimäärä, joka määrä on n. 10-400 % yli stökiometrisen määrän. Tämän määrän voidaan myös esittää 10 olevan 1,1 - 5 kertaa stökiometrinen määrä. Seuraava kaava esittää uuttoreaktion stökiometriaa:The extraction reaction is carried out using a sufficient amount of titanium-containing material to provide an excess of material of about 10-400% above the stoichiometric amount. This amount can also be shown to be 1.1 to 5 times the stoichiometric amount. The following formula shows the stoichiometry of the extraction reaction:

FeTi03 + 2H2S04 —> Ti0S04 + FeSC>4 + 2H20 15 Titaanipitoisen materiaalin ylimäärän käyttö uuttoreaktiossa on tehokas ja toivottava onnistuneen ja toimintakelpoisen prosessin saavuttamiseksi tämän keksinnön mukaisesti tarvitsematta jauhaa ylimäärin malmia.FeTiO 3 + 2H 2 SO 4 -> TiO 5 SO 4 + FeSC> 4 + 2H 2 O The use of excess titanium-containing material in the extraction reaction is efficient and desirable to achieve a successful and operational process in accordance with this invention without the need to grind excess ore.

Titaanipitoisen materiaalin pinta-ala vaihtelee edulli- 2 3 20 sesti välillä n. 0,05 - 0,6 m /cm . Malmia, jolla on suurempi pinta-ala, voitaisiin käyttää, mutta se ei aikaansaa mitään etua johtuen kasvaneista jauhatuskustannuksista. Kuten yllä mainittiin, titaanipitoisen materiaalin ylimäärää, joka on n. 10-400 % yli stökiömetrisen määrän, joka 25 tarvitaan reaktioon rikkihapon kanssa, tulisi käyttää prosessin uuttoreaktiossa. Pienempien seos määrien käyttö johtaa ei-hyväksyttävän pieniin reaktionopeuksiin ja pitkiin käsittelyaikoihin niin, että prosessista tulee epätaloudelliseksi. Materiaalin suurempien kuin suositel-30 tujen ylimäärien käyttö ei ole toivottavaa johtuen reaktio-seoksen suuresti pienentyneestä juoksevuudesta ja tarpeesta kierrättää suuria määriä reagoimatonta titaanipitoista materiaalia uuttoreaktoreihin. Odottamatta on esimerkiksi todettu, että titaanipitoisen materiaalin, kuten Maclntyre-35 malmin määrän kaksinkertaistaminen yli stökiometrisen määrän, joka tarvitaan reagoimaan laimean rikkihapon kanssa, 6 71544 nostaa reaktionopeutta vähintään noin 10-kertaisesti viimeisessä uuttolaitteessa. On todettava, että reaktio-nopeudet vaihtelevat uuton aikana käytetyn titaanirauta-materiaalin lähteen mukaan.The surface area of the titanium-containing material preferably varies between about 0.05 and 0.6 m / cm. Ore with a larger surface area could be used, but it does not provide any benefit due to increased grinding costs. As mentioned above, an excess of titanium-containing material of about 10-400% above the stoichiometric amount required to react with sulfuric acid should be used in the process extraction reaction. The use of smaller amounts of mixture results in unacceptably low reaction rates and long processing times so that the process becomes uneconomical. The use of larger amounts of material than recommended is undesirable due to the greatly reduced flowability of the reaction mixture and the need to recycle large amounts of unreacted titanium-containing material to the extraction reactors. Unexpectedly, for example, it has been found that doubling the amount of titanium-containing material, such as Maclntyre-35 ore, above the stoichiometric amount required to react with dilute sulfuric acid 6,71544 increases the reaction rate by at least about 10-fold in the last extractor. It should be noted that the reaction rates vary depending on the source of titanium iron material used during the extraction.

5 Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyn rikkihapon väkevyyden tulee olla välillä n. 25-60 paino-% laskettuna happoliuoksen kokonaispainosta. Alle n. 25 painot; n happoväkevyys ei ole toivottava, koska titaanidioksidin hydrolyysiä tapahtuu uuttoreaktion aikana ja yhtey-10 dessä tällaisia happoja käytettäessä. Titaanisuolaliuosten ennenaikainen hydrolyysi estää pigmenttilaatua olevan titaanidioksidin muodostumisen prosessin myöhemmässä vaiheessa. Myöskään sellaisen hapon käyttö, jonka väkevyys on suurempi kuin n. 60 paino-%, ei ole toivottavaa, koska 15 (1). muodostunut reaktioliuos on viskoosisempi ja vaikeampi käsitellä, (2) käytettyä happoa ei voida kierrättää taloudellisesti, ellei käytettyä happoa väkevöidä, mikä nostaa tarpeettomasti käyttökustannuksia ja (3) reaktiotuotteiden suurempi väkevyys liuoksessa edistää ferrosulfaattimono-20 hydraatin ja talteenotettavan titanyylisulfaattidihydraa- tin saostumista. Ferrosulfaattimonohydraatin läsnäolo tekee omapainoerotuksen tehottomaksi ja se on vaikea poistaa suodattamalla.The concentration of sulfuric acid used in the process according to the invention should be between about 25 and 60% by weight, based on the total weight of the acid solution. Less than about 25 weights; n acid concentration is undesirable because hydrolysis of titanium dioxide occurs during the extraction reaction and in conjunction with the use of such acids. Premature hydrolysis of titanium salt solutions prevents the formation of pigment-grade titanium dioxide at a later stage in the process. The use of an acid with a concentration greater than about 60% by weight is also undesirable because 15 (1). the resulting reaction solution is more viscous and more difficult to handle, (2) spent acid cannot be recycled economically unless the spent acid is concentrated, which unnecessarily increases operating costs, and (3) higher concentration of reaction products in solution promotes ferrous sulfate mono-hydrate and recoverable titanyl sulfate. The presence of ferrous sulphate monohydrate makes the unladen weight separation inefficient and difficult to remove by filtration.

25 Prosessin käyttöolosuhteet uuttoreaktion suorit tamiseksi voidaan helposti säätää riippuen laimean rikkihapon väkevyydestä ja kulloinkin käytetystä titaanirautaa sisältävän materiaalin ylimäärästä optimiprosessitoiminnan 30 aikaansaamiseksi. Tämän kuvaamiseksi laimean rikkihapon käyttö, jolla on pieni väkevyys, esim. alle 40 paino-%, vaatii aluksi prosessin toimintaa suositeltavan lämpötila-alueen alemmassa päässä johtuen laimean rikkihapon alemmassa kiehumispisteestä. On toivottavaa lisätä käytettä-35 vän titaanipitoisen materiaalin määrää mahdollisimman suuren materiaalimäärän uuttamiseksi ensimmäisessä 71544 uuttoreaktorissa, jossa pisteessä käyttölämpötila ja reaktionopeus ovat tavallisesti suuremmat. Kuten alla mainitaan, seuraavissa uuttoreaktoreissa olevaa lämpötilaa pidetään tasolla, joka on alhaisempi kuin ensim-5 mäisessä uuttoreaktorissa ja kaiken kaikkiaan sitä on laskettava titaanisuolaliuoksen ennenaikaisen hydro-lyysin estämiseksi tai välttämiseksi.The operating conditions of the process for carrying out the extraction reaction can be easily adjusted depending on the concentration of dilute sulfuric acid and the excess titanium iron-containing material used in each case to obtain optimum process operation. To illustrate this, the use of dilute sulfuric acid at a low concentration, e.g. less than 40% by weight, initially requires process operation at the lower end of the recommended temperature range due to the lower boiling point of the dilute sulfuric acid. It is desirable to increase the amount of titanium-containing material used to extract as much material as possible in the first 71544 extraction reactor, at which point the operating temperature and reaction rate are usually higher. As mentioned below, the temperature in the subsequent extraction reactors is kept at a lower level than in the first extraction reactor and, overall, must be lowered to prevent or avoid premature hydrolysis of the titanium salt solution.

Lämpötila, jossa uuttoreaktio tapahtuu, on alle n, 140°C ja edullisesti, 55°C:sta reaktioliuoksen kielo humispisteeseen, ts. välillä n-55-140°C. Uuttoreaktiossa liian alhaisen lämpötilan valintaa tulee välttää, sillä uuttoreaktio edistyy liian hitaasti ja vaatii näin ollen reagenssien pidentynyttä viipymisaikaa uuttoreaktorissa. Myös pidentyneitä viipymisaikoja tulee välttää, jotta 15 vältettäisiin ei toivottujen ydinten muodostuksen vaara reaktioliuoksessa, joka johtuu titaanisuolan ennenaikaisesta hydrolysaatiosta. Yli 140°C:n lämpötilan valintaa ei suositella, koska titaanisuola hydrolysoituu paljon suuremmilla nopeuksilla korkeammissa lämpötiloissa.The temperature at which the extraction reaction takes place is below n, 140 ° C and preferably, from 55 ° C to the prohibition point of the reaction solution, i.e. between n-55-140 ° C. The choice of too low a temperature in the extraction reaction should be avoided, as the extraction reaction proceeds too slowly and thus requires an extended residence time of the reagents in the extraction reactor. Prolonged residence times should also be avoided to avoid the risk of formation of unwanted nuclei in the reaction solution due to premature hydrolysis of the titanium salt. The choice of temperatures above 140 ° C is not recommended because the titanium salt hydrolyzes at much higher rates at higher temperatures.

20 Uuttoreaktion suorittamista alle n. 55°C:ssa tulee vält tää, koska reaktiotuotteet alkavat saostua liuoksesta ja reaktioseoksen viskositeetti kasvaa, mikä tekee reagoimattomien kiinteiden aineiden poiston hyvin vaikeaksi. Suositeltava käyttälämpötila uuttoreaktion suorittami-25 seksi on välillä n.70-110°C. On huomattava, että tämän keksinnön prosessin uuttoreaktio voidaan toteuttaa panos-reaktiona, esim. reaktioastiassa, josta reaktioseos sen jälkeen, kun uuttoreaktio on edistynyt toivotussa määrin, poistetaan ja käsitellään edelleen muissa astioissa.It should be avoided to carry out the extraction reaction below about 55 ° C, since the reaction products begin to precipitate from solution and the viscosity of the reaction mixture increases, which makes the removal of unreacted solids very difficult. The recommended operating temperature for carrying out the extraction reaction is between about 70-110 ° C. It should be noted that the extraction reaction of the process of this invention may be carried out as a batch reaction, e.g., in a reaction vessel from which the reaction mixture, after the extraction reaction has progressed to the desired extent, is removed and further processed in other vessels.

30 Keksinnön mukaisen menetelmän edullisessa suoritusmuodossa uuttoreaktiota suoritetaan jatkuvasti vähintään kahdessa reaktioastiassa ja jossa titaania sisältävä materiaali ja laimea rikkihappo saatetaan virtaamaan samansuuntaisesti.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the extraction reaction is carried out continuously in at least two reaction vessels and in which the titanium-containing material and dilute sulfuric acid are made to flow in parallel.

35 Kun prosessi toteutetaan jatkuvana, on edullista 71544 käyttää kahta tai useampaa uuttoreaktoria. UUttolaitteiden kokonaislukumäärä riippuu reaktion säätelemisen helppoudesta , laitoksen tuotannosta ja prosessikäsittelystä*When the process is carried out continuously, it is preferable 71544 to use two or more extraction reactors. The total number of extractors depends on the ease of controlling the reaction, the production of the plant and the process treatment *

Suoritettaessa uuttoreaktio kahdessa uutto-5 reaktorissa tai -vaiheessa on suositeltavaa, että ensimmäinen uuttolaite pidetään alle n. 140°C:ssa ja edullisesti alle n. 110°C:ssa ja toinen uuttolaite pidetään alle n. 100°C:ssa, edullisesti alle n. 75°C:ssa.When performing the extraction reaction in two extraction reactors or stages, it is recommended that the first extraction device be kept below about 140 ° C and preferably below about 110 ° C and the second extraction device be kept below about 100 ° C, preferably below at about 75 ° C.

Suoritettaessa uuttoreaktio kolmessa uuttoreak-10 torissa tai -vaiheessa on suositeltavaa, että ensimmäinen uuttolaite pidetään alle nf 140°C:ssa ja edullisesti alle 110°C:ssa, toinen uuttolaite on alle n. 110°C:ssa ja edullisesti alle n. 100°C:ssa ja kolmas uuttolaite pidetään alle n. 80°C:ssa ja edullisesti alle 15 n, 75°C:ssa.When performing the extraction reaction in three extraction reactors or stages, it is recommended that the first extraction device be kept below nf at 140 ° C and preferably below 110 ° C, the second extraction device is kept below about 110 ° C and preferably below about 100 ° C. ° C and the third extractor is kept below about 80 ° C and preferably below 15 n, 75 ° C.

Suoritettaessa uuttoreaktio neljässä uuttoreakto-rissa tai -vaiheessa on suositeltavaa, että ensimmäinen uuttolaite pidetään alle n. 140°C:ssa ja edullisesti alle n. 110°C:ssa, toinen uuttolaite pidetään alle n.When performing the extraction reaction in four extraction reactors or stages, it is recommended that the first extraction device be kept below about 140 ° C and preferably below about 110 ° C, the second extraction device be kept below n.

20 110°C:ssa ja edullisesti alle n. 90°C:ssa, kolmas uutto laite pidetään alle n. 100°C:ssa ja edullisesti alle n. 86°C:ssa ja neljäs uuttolaite pidetään alle n. 90°C:ssa ja edullisesti alle n. 75°C:ssa.At 110 ° C and preferably below about 90 ° C, the third extraction device is kept below about 100 ° C and preferably below about 86 ° C and the fourth extraction device is kept below about 90 ° C: and preferably below about 75 ° C.

Suoritettaessa uuttoreaktioviidessä uuttoreak-25 torissa tai -vaiheessa on suositeltavaa, että ensim mäinen uuttolaite pidetään alle n. 140°C:ssa ja edullisesti alle n. 110°C:ssa, toinen uuttolaite pidetään alle n. 110°C;ssa ja edullisesti alle n. 90°C:ssa, kolmas uuttolaite pidetään alle n. 100°C:ssa ja edullisesti alle 30 n, 85°C':ssa, neljäs uuttolaite pidetään alle n. 90°C:ssa ja edullisesti alle n. 80°C:ssa ja viides uuttolaite pidetään alle n. 85°C;ssa ja edullisesti alle n. 75°C:ssa.When performing the extraction reaction in five extraction reactors or stages, it is recommended that the first extraction device be kept below about 140 ° C and preferably below about 110 ° C, the second extraction device be kept below about 110 ° C and preferably below at about 90 ° C, the third extractor is kept below about 100 ° C and preferably below 30 n, at 85 ° C ', the fourth extractor is kept below about 90 ° C and preferably below about 80 ° C. And the fifth extractor is kept below about 85 ° C and preferably below about 75 ° C.

Kaikkia edellä olevia uuttolaitelämpötiloja voidaan vaihdella riippuen halutusta saannosta ja kussakin 35 vaiheessa käytetyistä reaktioajoista. Eräs olennainen 9 71544 piirre keksinnön mukaisessa menetelmässä on, että uutto-reaktion lämpötila lasketaan reaktion edistyessä saatujen titaanisuolaliuosten ennenaikaisen hydrolyysin estämiseksi tai välttämiseksi. Titaanisuolaliuoksen ennen-5 aikainen hydrolyysi estää pigmenttilaatua, olevan titaanidioksidin muodostumisen.All of the above extractor temperatures can be varied depending on the desired yield and the reaction times used in each of the 35 steps. An essential feature of the process according to the invention is that the temperature of the extraction reaction is lowered as the reaction proceeds in order to prevent or avoid premature hydrolysis of the titanium salt solutions obtained. Premature hydrolysis of the titanium salt solution prevents the formation of titanium dioxide, a pigment grade.

Uuttoreaktion kestoaikaa uuttolaitteessa ohjataan titaanipitoisen materiaalin konversion tai uuttu-misen optimiasteen avulla ko. vaiheessa. Yleisesti ot-1Q taen on suositeltavaa uuttaa tai antaa reagoida niin suuren määrän titaania sisältävää materiaalia kuin on mahdollista ensimmäisessä uuttoreaktorissa tai -vaiheessa, jossa on korkein lämpötila liuoksessa olevan 15 titaanisulfaatin hydrolyysin estämiseksi. Esimerkiksi jatkuvassa, monivaihesysteemissä, jossa käytetään Maclntyre-malmia titaanipitoisen materiaalin lähteenä, on toisinaan mahdollista uuttaa ensimmäisessä vaiheessa jopa n. 90 paino-% prosessiin panostetun malmin stö-20 kiometrisestä määrästä lukuunottamatta ylimäärin olevaa malmia. Edullisesti n. 30-80 % ja edullisimmin n, 60-80 paino-% malmin stökiometrisesta määrästä uutetaan ensimmäisessä vaiheessa lukuunottamatta ylimäärin olevaa malmia. Konversio mitataan loppuun menneen reaktion mää-25 rällä laskettuna käytetyn titaanipitoisen materiaalin stökiometrisestä määrästä.The duration of the extraction reaction in the extraction apparatus is controlled by the conversion of the titanium-containing material or by the optimum degree of extraction in question. stage. In general, it is advisable to extract or react as much titanium-containing material as possible in the first extraction reactor or stage with the highest temperature to prevent hydrolysis of the titanium sulfate in solution. For example, in a continuous, multi-stage system using Maclntyre ore as a source of titanium-containing material, it is sometimes possible to extract in the first stage up to about 90% by weight of the sto-20 kilometric amount of ore charged to the process, excluding excess ore. Preferably about 30-80% and most preferably about 60-80% by weight of the stoichiometric amount of ore is extracted in the first step except for the excess ore. The conversion is measured by the amount of reaction completed, calculated from the stoichiometric amount of titanium-containing material used.

Lämpötilaa käytetään ohjaamaan uuttoreaktiota mieluummin tarkkailemalla aktiivisen hapon suhdetta titaaniin reaktioliuoksessa. Tämä suhde on osoitus kon-30 versio- tai uuttoasteestä. Sanonta "aktiivinen happo" tarkoittaa vapaan hapon kokonaismäärää reaktioliuoksessa ja happoa, joka on yhtynyt titaaniin reaktioliuoksessa. Aktiivisen hapon suhde titaanidioksidiin (aktiivinen happo: titaanidioksidi) lasketaan sekä liuoksessa olevan vapaan 35 hapon että titaaniin liuoksessa yhtyneen hapon summana 71544 10 jaettuna liuoksessa olevalla titaanilla (laskettuna TiO^ina). Liuoksen aktiivisen hapon sisältö voidaan määrittää esimerkiksi titraamalla valikoitu näyte (punnitus- tai pipeointitekniikalla) 0,5-N emäsliuoksella (NaOH) pH-ar-5 voon 4,0 bariumkloridi/ammoniumkloridilla puskuroidussa liuoksessa. Titraus antaa vapaan hapon ja sen hapon pitoisuuden, joka on yhtynyt Ti02:een, ja josta käytetään nimitystä aktiivinen happo. Tämän kuvaamiseksi 60 ml puskuri-liuosta, joka sisältää 75 g/1 bariumkloridia ja 250 g/1 10 ammoniumkloridia, lisätään keittopulloon, joka sisältää kyseeessä olevan näytteen ja laimennetaan vedellä 250 mlrksi ja titrataan 0,5-N emäksellä metyylioranssin loppupisteeseen .The temperature is used to control the extraction reaction, preferably by monitoring the ratio of active acid to titanium in the reaction solution. This ratio is an indication of the con-30 version or extraction rate. The expression "active acid" means the total amount of free acid in the reaction solution and the acid which is combined with titanium in the reaction solution. The ratio of active acid to titanium dioxide (active acid: titanium dioxide) is calculated as the sum of both the free acid in solution and the acid combined with titanium in solution 71544 10 divided by the titanium in solution (calculated as TiO 2). The active acid content of the solution can be determined, for example, by titrating a selected sample (by weighing or piping technique) with a 0.5 N base solution (NaOH) to a pH of 5 in a solution buffered with 4.0 barium chloride / ammonium chloride. Titration gives the concentration of the free acid and the acid which is associated with TiO2 and is called the active acid. To illustrate this, 60 ml of a buffer solution containing 75 g / l barium chloride and 250 g / l ammonium chloride is added to a beaker containing the sample in question and diluted to 250 ml with water and titrated with 0.5 N base to the methyl orange end point.

Panosprosessissa aktiivisen hapon pitoisuus voi 15 vaihdella laajasti eikä se ole kriittinen muuta kuin siinä määrin, että uutto ja pelkistys tapahtuvat nestefaasissa. Jatkuvassa prosessissa aktiivisen hapon suhteen annetaan pudota äärettömästä reaktion alussa välille 1,50 - 7,0 reaktion päättyessä riippuen uutto-olosuhteista. Tyypillisesti 20 aktiivisen hapon ja Ti02:n välinen suhde vaihtelee välillä 2,0 - 3,5. Kun aktiivisen hapon määrä laskee, titanyyli-sulfaattiliuoksen stabiilisuus hydrolyysiä vastaan laskee. Yleensä reaktioliuoksen lämpötila tulee pitää alle n. 140°C:ssa ja edullisesti alle n. 110°C:ssa, kun aktiivisen hapon suhde 25 titaaniin (titaanidioksidina laskettuna) laskee arvoon n. 2_,0. Tämän kuvaamiseksi kaksivaiheisessa uuttoprosessissa reaktioliuoksen lämpötila uuttoreaktion ensimmäisessä vaiheessa tai uuttolaitteessa tulee pitää lämpötilassa alle n. 140°C, esim. 110°C:ssa, kunnes aktiivisen hapon suhde reaktioliuoksen 30 titaanidioksidiin laskee arvoon n. 3,0, jolloin reaktio-liuoksen lämpötila alennetaan alle n. 100°C:seen, esim. 70°C:een. Sitävastoin kolmivaiheisessa uuttoprosessissa ensimmäisen vaiheen lämpötila pidetään n. 100°C:ssa reaktio-seoksen aikaansaamiseksi, jossa aktiivisen hapon suhde reaktio-35 liuoksessa olevaan titaanidioksidiin on välillä n. 2,5 - 3,0 11 71544 ja sen jälkeen reaktio suoritetaan toisessa vaiheessa n. 100°C:n lämpötilassa reaktioseoksen aikaansaamiseksi, jossa aktiivisen hapon suhde reaktioliuoksessa olevaan titaanidioksidiin on välillä n. 2,2 - 2,5. Reaktio voi-5 daan sitten saattaa päätökseen kolmannessa vaiheessa alle n. 80°C:n lämpötilassa, jolloin saadaan reaktio-seos, jossa aktiivisen hapon suhde reaktioliuoksessa olevaan titaanidioksidiin on n. 2,0.In the batch process, the concentration of active acid can vary widely and is critical other than the extent to which the extraction and reduction take place in the liquid phase. In a continuous process, the active acid is allowed to drop from infinity at the beginning of the reaction to between 1.50 and 7.0 at the end of the reaction, depending on the extraction conditions. Typically, the ratio of 20 active acids to TiO 2 ranges from 2.0 to 3.5. As the amount of active acid decreases, the stability of the titanyl sulfate solution against hydrolysis decreases. In general, the temperature of the reaction solution should be kept below about 140 ° C and preferably below about 110 ° C when the ratio of active acid to titanium (calculated as titanium dioxide) drops to about 2.0. To illustrate this in a two-step extraction process, the temperature of the reaction solution in the first stage of the extraction reaction or in the extraction apparatus should be kept below about 140 ° C, e.g. 110 ° C until the ratio of active acid to titanium dioxide in the reaction solution decreases to about 3.0. below about 100 ° C, e.g. 70 ° C. In contrast, in the three-stage extraction process, the temperature of the first stage is maintained at about 100 ° C to obtain a reaction mixture in which the ratio of active acid to titanium dioxide in the reaction solution is between about 2.5 and 3.0 11 71544 and then the reaction is carried out in a second stage n At a temperature of 100 ° C to obtain a reaction mixture in which the ratio of active acid to titanium dioxide in the reaction solution is between about 2.2 and 2.5. The reaction can then be completed in a third step at a temperature below about 80 ° C to give a reaction mixture in which the ratio of active acid to titanium dioxide in the reaction solution is about 2.0.

Uuttoreaktion päätyttyä saatua reaktioseosta, 10 joka sisältää titaanisulfaattia,rautasulfaattia ja ti- taanipitoisesta materiaalista peräisin olevaa hivenalku-ainetta, voidaan käsitellä titaanisulfaattiliuoksen tal-teenottamiseksi titaaniyhdisteiden valmistusta varten tai käsitellä tavanomaisen sulfaattiprosessitekniikan mu-15 kaisesti titaanidioksidipigmentin valmistamiseksi.After completion of the extraction reaction, the resulting reaction mixture containing titanium sulfate, ferrous sulfate and a trace element derived from a titanium-containing material can be treated to recover a titanium sulfate solution for the preparation of titanium compounds or treated according to conventional sulfate process techniques to prepare titanium.

Seuraavassa viitataan kuvioon, jossa on esitetty titaanidioksidin valmistus käyttäen monivaihereaktori-systeemiä. Viitenumero 10 esittää uuttoreaktoria. Titaani-pitoinen materiaali, kuten ilmeniittimalmi syötetään uutto-20 reaktoriin 10 malmin varastosäiliöstä 11. Laimea rikkihappo, jonka väkevyys on n. 25-60 paino-% laskettuna happo-liuoksen kokonaispainosta, syötetään tuoreen hapon lähteestä 12 tulevan vahvan hapon (96 paino-%) seoksesta joko yhdistettynä kierrätettyyn happoon (15-45 paino-%) tai ve-25 teen suoraan uuttoreaktoriin 10. Uuttoreaktorissa 10 olevaa ilmeniittimalmia ja laimeaa rikkihappoa sekoitetaan jatkuvasti korkeintaan reaktorissa olevan reaktioliuoksen kiehumispisteessä olevassa lämpötilassa.Reference is now made to the figure showing the production of titanium dioxide using a multi-stage reactor system. Reference numeral 10 shows an extraction reactor. Titanium-containing material such as ilmenite ore is fed to the extraction reactor 10 from the ore storage tank 11. Dilute sulfuric acid having a concentration of about 25-60% by weight based on the total weight of the acid solution is fed to the strong acid source 12 (96% by weight). ) from the mixture, either in combination with recycled acid (15-45% by weight) or water directly to the extraction reactor 10. The ilmenite ore and dilute sulfuric acid in the extraction reactor 10 are continuously stirred at a temperature not exceeding the boiling point of the reaction solution in the reactor.

Uuttoreaktorissa 10 olevia reagensseja pidetään 3Q alle n. 140°C:n lämpötilassa ja edullisesti välillä n.The reagents in the extraction reactor 10 are maintained at a temperature below about 140 ° C and preferably between n.

55-140°C. Tarkemmin sanoen uuttoreaktorissa 10 olevia reagensseja on suositeltavaa pitää 110° C:ssa. Uuttoreaktori 10 voidaan pitää missä tahansa sopivassa paineessa; normaali-paine on suositeltava taloudellisista syistä.55-140 ° C. More specifically, the reagents in the extraction reactor 10 are preferably kept at 110 ° C. The extraction reactor 10 can be maintained at any suitable pressure; normal pressure is recommended for economic reasons.

35 Kun reaktioseosta käsitellään jatkuvasti esite- 12 71 544 tetyssä kolmivaiheisessa uuttosysteemissä, se siirretään uuttoreaktorista 10 tavanomaiseen erotuslaitteeseen 13, esim. suodattimeen tai syklonierottimeen, jossa osa reagoimaton ilmeniittimalmi osittain tai kokonaisuudessaan 5 erotetaan ja kierrätetään kierrätysputken 14 avulla takaisin uuttoreaktoriin 10. Vaihtoehtoisesti reaktio-seosta voidaan jatkuvasti siirtää uuttoreaktorista 10 uuttoreaktoriin 15, jolloin siihen ei liity reagoimattoman ilmeniittimalmin kierrätystä uuttoreaktoriin 10.35 When the reaction mixture is continuously treated in the three-stage extraction system shown, it is transferred from the extraction reactor 10 to a conventional separation device 13, e.g. a filter or cyclone separator, in which part or all of the can be continuously transferred from the extraction reactor 10 to the extraction reactor 15, whereby it does not involve the recycling of unreacted ilmenite ore to the extraction reactor 10.

10 Uuttoreaktorissa 15 oleva reaktioliuos on suo siteltavaa pitää jonkin verran alemmassa lämpötilassa kuin uuttoreaktorin 10 lämpötila. Esimerkiksi uuttoreaktorissa 15 oleva reaktioseos pidetään n. 100°C:ssa. Uuttoreaktorissa 15 olevan lämpötilan säätö voidaan 15 toteuttaa lisäämällä kierrätettyä happoa tai vettä.The reaction solution in the extraction reactor 15 is preferably kept at a somewhat lower temperature than the temperature of the extraction reactor 10. For example, the reaction mixture in the extraction reactor 15 is maintained at about 100 ° C. The temperature control in the extraction reactor 15 can be implemented by adding recycled acid or water.

Paine uuttoreaktorissa 15 on mieluummin normaalipaine, mutta korkeampia paineita voidaan haluttaessa käyttää.The pressure in the extraction reactor 15 is preferably normal pressure, but higher pressures may be used if desired.

Reaktioseosta voidaan jatkuvasti siirtää uuttoreaktorista 15 tavanomaiseen erotuslaitteeseen 16, esim.The reaction mixture can be continuously transferred from the extraction reactor 15 to a conventional separation device 16, e.g.

20 suodattimeen tai syklonierottimeen, jossa reagoimaton ilmeniittimalmi osittain tai kokonaisuudessaan erotetaan ja kierrätetään kierrätysputken 17 kautta takaisin uuttoreaktoriin 15. Vaihtoehtoisesti reaktioseosta voidaan jatkuvasti siirtää uuttoreaktorista 15 uuttoreaktoriin 18, 25 jolloin siihen ei liity reagoimattoman ilmeniittimalmin kierrätystä uuttoreaktoriin 15.20 to a filter or cyclone separator in which unreacted ilmenite ore is partially or completely separated and recycled through recycle tube 17 back to extraction reactor 15. Alternatively, the reaction mixture can be continuously transferred from extraction reactor 15 to extraction reactor 18, 25 without recirculation of unreacted ilmenite ore.

Uuttoreaktorissa 18 olevaa reaktioseosta on edullista pitää n. 70°C:ssa ja normaalipaineessa.It is preferred to maintain the reaction mixture in the extraction reactor 18 at about 70 ° C and normal pressure.

Uuttoreaktorista 18 tulevaa reaktioseosta syöte-30 tään jatkuvasti sopivaan erotuslaitteeseen 19, esim.The reaction mixture from the extraction reactor 18 is continuously fed to a suitable separation device 19, e.g.

suodattimeen tai omapainoerottimeen (tai useampaan tällaiseen, jotka on järjestetty sarjaan ja/tai rinnan) jossa reagoimaton ilmeniittimalmi erotetaan nestemäisestä reaktio-tuotteesta. Ylimääräinen tai reagoimaton ilmeniitti kier-35 rätetään putkien 21 ia 21' kautta jompaan kumpaan tai molempiin uuttoreakt oreista 18 ja/tai 10. Erotuslait-teesta 19 tuleva nestemäinen reaktiotuote johdetaan las-keutuslaitteeseen 20, esim. tavanomaiseen, lasketuslait- 71544 13a filter or self-weight separator (or several such arranged in series and / or in parallel) in which the unreacted ilmenite ore is separated from the liquid reaction product. Excess or unreacted ilmenite is circulated through lines 21 and 21 'to one or both of the extraction reactors 18 and / or 10. The liquid reaction product from the separation device 19 is passed to a settling device 20, e.g. a conventional, settling device 71544 13

QQ

teeseen tai LAMELLÄ-*- laitteeseen, jossa sivukivi tai muu ei toivottu kiinteä materiaali poistetaan reaktio-tuotteesta.or a LAMEL - * apparatus in which a side rock or other unwanted solid material is removed from the reaction product.

Kuten yllä mainittiin, uuttoreaktio suoritetaan 5 uuttoreaktoreissa 10, 15 ja 18. Uuttoreaktiota ei kuitenkaan tarvitse suorittaa kolmessa uuttoreaktorissa. Itse asiassa prosessi voidaan toteuttaa panoksittain käyttäen yain yhtä uuttoreaktoria. On kuitenkin suositeltavaa käyttää kahta tai useampaa uuttosäiliötä prosessin to-10 teuttamiseksi jatkuvatoimisena. Käytettäessä vain kahta uuttoreaktoria toisen uuttoreaktorin, kuten uuttoreakto-rin 15 lämpötila, voidaan säätää alempaan lämpötilaan, esimerkiksi 70°C:seen.As mentioned above, the extraction reaction is carried out in 5 extraction reactors 10, 15 and 18. However, the extraction reaction does not have to be carried out in three extraction reactors. In fact, the process can be carried out batchwise using a single Yea extraction reactor. However, it is recommended to use two or more extraction tanks to carry out the process continuously. When only two extraction reactors are used, the temperature of the second extraction reactor, such as the extraction reactor 15, can be set to a lower temperature, for example 70 ° C.

Myös jokainen uuttoreaktori tulee olla varustettu 15 sopivalla sekoitusvälineellä, jota kuviossa on merkitty viitenumerolla 9, reagenssien ja reaktioliuoksen pitämiseksi hyvin sekoittuneena.Each extraction reactor should also be equipped with 15 suitable stirring means, indicated at 9 in the figure, to keep the reagents and the reaction solution well mixed.

Sopivaa pelkistintä, esimerkiksi rauta- tai titaani (3) sulfaattia säiliöstä 22 voidaan lisätä uutto-20 reaktoriin 10 tai uuttoreaktoriin 15 tai molempiin reaktoreihin tarkoituksena pelkistää uuttoliuoksessa oleva kolmi-arvoinen ferri-ioni kaksiarvoiseksi ferroioniksi. Pelkistetyn muodon läsnäolo estää myöhemmin saadun titaanihyd-raatin kontaminoitumisen ferrisuoloilla. Uuuttolaitteissa 25 olevaan reaktioliuokseen lisätyn pelkistimen määrä riippuu ferri-ionin määrästä syötetyssä ilmeniittimalmissa. Yleisesti ottaen n. 3-8 paino-% pelkistintä laskettuna reagoineen ilmeniittimalmin kokonaispainosta on riittävä aikaansaamaan tyydyttävät tulokset prosessissa, jossa 30 käytetään ilmeniittimalmia, joka sisältää 5-13 % ferri-ionia. Sellaisen pelkistimen kuin radan lisäämäisellä on toinen edullinen vaikutus siinä, että se kiihdyttää uutto-reaktion nopeutta. Näin ollen tällä toimenpiteellä on mahdollista välttää erillinen pelkistysvaihe uuttoliuok-35 selle, joka muuten olisi välttämätön. Pelkistin voidaan lisätä missä tahansa uutto-operaation vaiheessa.A suitable reducing agent, for example iron or titanium (3) sulphate from tank 22 may be added to the extraction reactor 10 or the extraction reactor 15 or both reactors for the purpose of reducing the trivalent Ferri ion in the extraction solution to a divalent ferroion. The presence of the reduced form prevents contamination of the subsequently obtained titanium hydrate with ferric salts. The amount of reducing agent added to the reaction solution in the extraction equipment 25 depends on the amount of Ferri ion in the ilmenite ore fed. In general, about 3-8% by weight of the reducing agent, based on the total weight of the reacted ilmenite ore, is sufficient to provide satisfactory results in a process using ilmenite ore containing 5-13% Ferri ion. The addition of a reducing agent such as a track has another advantageous effect in that it accelerates the rate of the extraction reaction. Thus, with this measure, it is possible to avoid a separate reduction step to the extraction solution, which would otherwise be necessary. The reducing agent can be added at any stage of the extraction operation.

71544 14 Käytetyn pelkistimen määrä valitaan siten, että ei vain kaikkea ilmeniittimalmissa oleyaa kolmiarvoista rautaa konvertoida kaksiarvoiseen tilaan, vaan myös osa reaktio-liuoksessa olevasta titaanista pelkistetään kolmiarvoi-5 seen tilaan titaanisulfaattiliuoksen saamiseksi hyd-rolyysiä varten, joka sisältää kolmiarvoista titaania. Kolmiarvoisen titaaninläsnäolo ehkäisee ferriraudan muodostumista, joka adsorpoituisi titaanidioksidihiukka-sille prosessin seuraavassa hydrolyysivaiheessa. On ha-XO vaittu, että raudan kiihdyttävä vaikutus uuttoreaktion nopeuteen kasvaa, kun raudan hiukkakoko pienenee.The amount of reducing agent used is selected so that not only all the trivalent iron in the ilmenite ore is converted to the divalent state, but also part of the titanium in the reaction solution is reduced to the trivalent state to obtain a titanium sulfate solution for hydrolysis of titanium containing trivalent. The presence of trivalent titanium prevents the formation of ferric iron that would be adsorbed on the titanium dioxide particles in the next hydrolysis step of the process. It has been ha-XO found that the accelerating effect of iron on the rate of the extraction reaction increases as the particle size of iron decreases.

Tietty määrä metallisulfaatteja, esim. ferro-sulfaattimonohydraattia saostuu tavallisesti uuttoreaktion aikana ilman havaittavaa reaktioseoksen juoksevuuden 15 huononemista. Ferrosulfaattimonohydraatti voidaan helposti liuottaa uuttoreaktion päättyessä lisäämällä vettä.A certain amount of metal sulfates, e.g., ferrous sulfate monohydrate, usually precipitates during the extraction reaction without any noticeable deterioration in the fluidity of the reaction mixture. The ferrous sulfate monohydrate can be easily dissolved at the end of the extraction reaction by adding water.

Ainakin osa vedestä voidaan korvata titaanisulfaatti-liuoksella, joka on vapautettu suuresta osasta rauta-sulfaattia (kiteyttämällä ja erottamalla ferrosulfaatti-20 heptahydraatti alla selostetun prosessin myöhemmässä vaiheessa). Tällä toimenpiteellä ylimääräisen veden lisäys systeemiin voidaan minimoida tai välttää. Tavallisesti lisävesi on poistettava prosessin myöhemmässä vaiheessa esim. haihduttamalla.At least a portion of the water can be replaced with a titanium sulfate solution liberated from a large portion of the ferrous sulfate (by crystallization and separation of ferrous sulfate-20 heptahydrate at a later stage in the process described below). By this measure, the addition of excess water to the system can be minimized or avoided. Usually the excess water has to be removed at a later stage of the process, e.g. by evaporation.

25 Vesi tai veden ja titaanisulfaatin liuos voidaan lisätä reaktioliuokseen viimeisessä uuttosäiliössä tai jossakin sopivassa kohdassa viimeisen uuttosäiliön ja erotinlaitteen 19 välissä jäähdytyksen aikaansaamiseksi.Water or a solution of water and titanium sulfate may be added to the reaction solution in the last extraction tank or at a suitable point between the last extraction tank and the separator 19 to provide cooling.

Saatu liuos, joka sisältää titaanisulfaattia, 30 rautasulfaattia ja pienempiä määriä ilmeniittimalmista peräisin olevia aineita, voidaan ottaa talteen ja käsitellä titaaniyhdisteiden valmistamiseksi. Vaihtoehtoisesti liuosta yoidaan käsitellä titaanidioksidipigmentin valmistamiseksi, jolloin reaktioliuos johdetaan laskeutuslaitteeseen 20 35 kiinteiden aineiden poistamiseksi liuoksesta.The resulting solution containing titanium sulfate, ferrous sulfate, and minor amounts of substances derived from ilmenite ore can be recovered and treated to prepare titanium compounds. Alternatively, the solution may be treated to produce a titanium dioxide pigment, whereby the reaction solution is passed to a settling device to remove solids from the solution.

7154471544

Titaanidioksidia valmistettaessa reaktioliuos johdetaan sitten laskeutuslaitteesta 20 kiteytyslaitteeseen 23, jossa vihtrilli (ts. ferrosulfaattiheptahydraatti) kiteytetään ja poistetaan tunnetuilla prosessitoimenpiteillä.In the preparation of titanium dioxide, the reaction solution is then passed from a settling apparatus 20 to a crystallization apparatus 23, where vihtrill (i.e. ferrous sulfate heptahydrate) is crystallized and removed by known process steps.

5 Liuos esimerkiksi jäähdytetään jatkuvatoimisessa tai panos -tyhjökiteyttimessä n. 10-20°C:seen saattamalla se 23,5 mmHg:n tyhjöön vihtrillin (FeS04-7K20) suurten kiteiden muodostamiseksi, jotka voidaan helposti suodattaa rumpu- tai pöytäsuodattimella. Vihtrillin kakku voidaan pestä liu-10 koisen titaanin talteenottamiseksi. Suodattimesta tuleva reaktiolliuos voidaan väkevöidä tunnetuilla toimenpiteillä, esim, haihduttamalla ennen sen saattamista hydrolyysiin. Reaktioliuos voidaan myös selkeyttää joko ennen ferro-sulfaattiheptahydraatin kiteytystä ja poistoa tai sen 15 jälkeen. Selkeytysyaihe ennen kiteytystä on edullinen, jos halutaan saada erittäin puhdasta ferrosulfaattihepta-hydraattia, jota voidaan käsitellä edelleen esimerkiksi reagenssien valmistamiseksi, joita käytetään veden ja viemäriveden puhdistukseen.5 For example, the solution is cooled in a continuous or batch vacuum crystallizer to about 10-20 ° C by placing it under a vacuum of 23.5 mmHg to form large crystals of vihtrill (FeSO 4 - 7K 2 O) which can be easily filtered through a drum or table filter. The Vihtrill cake can be washed to recover Liu-10 molten titanium. The reaction solution from the filter can be concentrated by known measures, e.g. by evaporation before it is subjected to hydrolysis. The reaction solution can also be clarified either before or after crystallization and removal of ferrous sulfate heptahydrate. The clarification topic before crystallization is preferred if it is desired to obtain highly pure ferrous sulfate heptahydrate, which can be further processed, for example, to prepare reagents used for the purification of water and sewage.

20 Reaktioliuos saatetaan edullisesti hienosuodatus- vaiheeseen ennen hydrolyysiä. Sen jälkeen, kun ferrosulfaattiheptahydraatti on poistettu ja reaktioliuos, tarvittaessa on selkeytetty ja hienosuodatettu, saadaan titaanisulfaattiliuos, jolla on edullinen FerTiC^-suhde ja 25 j°ka voidaan suoraan hydrolysoida tai valinnaisesti haihduttaa tunnetuin keinoin tyhjöhaihduttimessa haluttuun Ti02_ väkevyyteen, mitä seuraa hydrolyysi.The reaction solution is preferably subjected to a fine filtration step before hydrolysis. After removal of the ferrous sulphate heptahydrate and clarification and fine filtration of the reaction solution, if necessary, a titanium sulphate solution with a preferred FerTiCl 2 ratio is obtained and can be directly hydrolysed or optionally evaporated by known means in a vacuum evaporator to the desired TiO 2.

Kiteytymisestä 23 tuleva reaktioliuos koostuu ti-tanyylisulfaatti (TiOSO^)-liuoksesta, joka syötetään 30 hydrolysointilaitteeseen 24, jossa titanyylisulfaatti hydrolysoidaan tunnetuin prosessitoimenpitein titaanidiok-sidihydraatin aikaansaamiseksi. Erikoisesti titanyyli-sulfaattiliuos hydrolysoidaan liukenemattoman titaani-dioksidihydraatin aikaansaamiseksi laimentamalla ti-35 tanyylisulfaattiliuosta vedellä korotetuissa lämpötiloissa.The reaction solution from crystallization 23 consists of a solution of titanyl sulfate (TiOSO 2), which is fed to a hydrolysis apparatus 24, where the titanyl sulfate is hydrolyzed by known process steps to obtain titanium dioxide hydrate. In particular, the titanyl sulfate solution is hydrolyzed to provide insoluble titanium dioxide hydrate by diluting the titanyl sulfate solution with water at elevated temperatures.

71544 1671544 16

Esimerkiksi ennalta määrätty määrä titanyylisulfaatti-liuosta, jonka titaanidioksidisisältö on mieluummin yli 200 g/1, esikuumennetaan yli 90°C:n lämpötilaan ja lisätään sekoittaen oleellisesti samassa lämpötilassa 5 olevaan veteen ja suhteessa 3-4 1/2 osaa liuosta yhtä osaa kohti vettä. Liuos saatetaan kiehumaan ja titaanidioksidia kolloidisten hiukkasten muodossa saostuu; kolloidiset hiukkaset höytälöityvät muodostaen suoda-tuskelpoista titaanidioksidihydraattia. Tapa ja keinot 10 hydrolvysivaiheen suorittamiseksi ovat alalla hyvin tunnetut ja niitä kuvataan esimerkiksi US-patenttijulkaisuissa 851 487 ja 3 071 439.For example, a predetermined amount of titanyl sulfate solution, preferably with a titanium dioxide content of more than 200 g / l, is preheated to more than 90 ° C and added with stirring to water at substantially the same temperature and in a ratio of 3-4 1/2 parts of solution per part of water. The solution is brought to a boil and titanium dioxide in the form of colloidal particles precipitates; the colloidal particles flocculate to form a filterable titanium dioxide hydrate. The method and means for performing the hydrolysis step are well known in the art and are described, for example, in U.S. Patent Nos. 851,487 and 3,071,439.

Hydrolyysin jälkeen titaanidioksidihydraatti suodatetaan suodatuslaitteella 25, kuten Moore-suodatti-15 mella ja saatu suodatuskakku syötetään kalsinointilait-teeseen 26, jossa se kuumennetaan tunnetulla tavalla hvdraatioveden ja adsorboituneen rikkihapon poistamiseksi, jolloin saadaan titaanidioksidia, joka on sopivaa pigmentiksi.After hydrolysis, the titanium dioxide hydrate is filtered through a filter device 25, such as a Moore filter, and the resulting filter cake is fed to a calciner 26 where it is heated in a known manner to remove hydration water and adsorbed sulfuric acid to give titanium dioxide as a suitable pigment.

20 Keksinnön mukaisen menetelmän merkityksellinen etu on, siinä, että "käytetyn hapon" hävitysongelmaa voidaan pienentää tai se voidaan jopa eliminoida, joka ongelma on luonteenomainen titaanidioksidipigmentin valmistukseen käytetylle tavanomaiselle sulfaattiproses-25 tille. Erikoisesti prosessin uutto-, kiteytys- ja hydro-lyysivaiheista saatava käytetty happo käsitellään uudelleen tai kierrätetään käytettäväksi uuttoreaktion suorittamiseen ilmeniittimalmin kanssa. Näin ollen keksinnön mukainen menetelmä voi ollavapaa tai oleellisesti 30 vapaa käytetystä jätehaposta.A significant advantage of the process according to the invention is that the problem of "spent acid" disposal can be reduced or even eliminated, a problem which is characteristic of the conventional sulphate process used for the production of titanium dioxide pigment. In particular, the spent acid from the extraction, crystallization and hydrolysis steps of the process is reprocessed or recycled for use in carrying out the extraction reaction with ilmenite ore. Thus, the process of the invention may be free or substantially free of spent waste acid.

Tämän kuvaamiseksi suodattimesta 25 tuleva käytetty happo johdetaan putken 27 kautta ja palautetaan uuttoreaktoriin 10. Haluttaessa suodattimesta 25 tuleva käytetty happo voidaan väkevöidä esimerkiksi haihdutta-35 maila tunnetulla tavalla väkevöintilaitteessa 28 ennen sen palauttamista uuttoreaktoriin 10.To illustrate this, the spent acid from the filter 25 is passed through line 27 and returned to the extraction reactor 10. If desired, the spent acid from the filter 25 can be concentrated, for example by evaporation, in a known manner in the concentrator 28 before being returned to the extraction reactor 10.

17 7154417 71544

Keksinnön mukaisen menetelmän toinen merkityksellinen etu on siinä, että kierrätetty käytetty happo voidaan syöttää suoraan mihin tahansa tai kaikkiin uutto-reaktoreihin lämpötilan säätämiseksi kussakin uutto-5 reaktorissa. Edellä oleva muodostaa vaivattoman ja tehokkaan tavan tasapainottaa ja säätää reaktiolämpötilaa reaktoreiden välillä.Another significant advantage of the process of the invention is that the recycled spent acid can be fed directly to any or all of the extraction reactors to control the temperature in each extraction reactor. The above provides an effortless and efficient way to balance and control the reaction temperature between reactors.

Tämän keksinnön periaatetta ja käytäntöä kuvataan seuraavissa esimerkeissä, joissa määritellyt osat 10 ja prosentit on laskettu painon mukaan, ellei toisin mainita. Konversiot mitataan reaktion määrästä, joka on tapahtunut käsitellyn malmin stökiometriselle määrälle.The principle and practice of the present invention are illustrated in the following examples, in which the specified proportions 10 and percentages are by weight unless otherwise indicated. Conversions are measured by the amount of reaction that has taken place for the stoichiometric amount of treated ore.

Pinta-ala mitattiin sedimentointimenetelmällä, jota ovat kuvanneet: Jacobsen, A.E. ja Sullivan, W.F., 15 "Method for Particle Size Distribution for the EntireArea was measured by the sedimentation method described by Jacobsen, A.E. and Sullivan, W.F., 15 "Method for Particle Size Distribution for the Entire

Subsieve Range", Vol. 19, sivu 855 julkaisussa Analytical Chemistry (November 1947).Subsieve Range, ”Vol. 19, page 855 in Analytical Chemistry (November 1947).

Esimerkki 1 800 g ilmeniittimalmia (Maclntyre-malmi), jonka 20 pinta-ala oli 0,39 m /cm , panostettiin uuttoreaktio- astiaan, 1,16 litraa 43 paino-%:ista rikkihappoa lisättiin reaktioastiaan. Reagenssien lämpötila nostettiin 108°C:seen kuumentaen vakiosekoituksen alaisena, joka suoritettiin Teflon-materiaalista valmistetulla sekoit- 3 25 tajalla. 50 minuutin kuluttua 15 cm :n näyte reaktio- seoksesta suodatettiin painovoiman vaikutuksella lasisuo-datinpaperin läpi 100 ml:n polypropeenipulloon. Suodos analysoitiin aktiivihapon ja titaanin (ilmoitettuna TiC^ina) pitoisuuden suhteen. Aktiivisen hapon pitoisuus 30. oli 430 g/1, jolloin aktiivisen hapon ja titaanin väliseksi suhteeksi tuli 7:1.Example 1 800 g of ilmenite ore (Maclntyre ore) with an area of 0.39 m / cm was charged to an extraction reaction vessel, 1.16 liters of 43% by weight sulfuric acid was added to the reaction vessel. The temperature of the reagents was raised to 108 ° C with heating under constant agitation with a stirrer made of Teflon material. After 50 minutes, a 15 cm sample of the reaction mixture was filtered by gravity through glass filter paper into a 100 ml polypropylene bottle. The filtrate was analyzed for active acid and titanium (expressed as TiCl 4). The active acid content of 30 was 430 g / l, giving a ratio of active acid to titanium of 7: 1.

Reaktion konversio määritettiin n. 1/4 tunnin kuluttua analysoimalla reaktioliuoksen näyte. Analysoidun suodoksen aktiivisen hapon pitoisuus oli 396,9 g/1 35 I^SO^ ja titaanipitoisuus 78,5 g/1 (TiC^).The conversion of the reaction was determined after about 1/4 hour by analyzing a sample of the reaction solution. The analyzed acid had an active acid content of 396.9 g / l and a titanium content of 78.5 g / l (TiCl 2).

71544 1871544 18

Noin 1 1/4 tunnin kuluttua, reaktioastiaan lisättiin pulveroitua rautaa pelkistimen aikaansaamiseksi reaktioseoksen ferrirautasisällölle.After about 1 1/4 hours, powdered iron was added to the reaction vessel to provide a reducing agent for the ferric iron content of the reaction mixture.

Noin 1 3/4 tunnin kuluttua reaktioseoksen 5 lämpötila laskettiin 70°C:seen asettamalla reaktioastia jäähdytysvesikaukaloon. Reaktioliuoksen osan analyysi jäähdytyksen ja liukenemattomien kiinteiden aineiden poiston jälkeen osoitti aktiivisen hapon pitoisuutta 353,3 g/1 I^SO^ ja titaanipitoisuutta 89,25 g/1 (TiC^), 10 jolloin aktiivisen hapon ja titaanin väliseksi suhteeksi tuli 3,96.After about 1 3/4 hours, the temperature of the reaction mixture 5 was lowered to 70 ° C by placing the reaction vessel in a cooling water tray. Analysis of a portion of the reaction solution after cooling and removal of insoluble solids showed an active acid content of 353.3 g / l I 2 SO 4 and a titanium content of 89.25 g / l (TiCl 2), giving a ratio of active acid to titanium of 3.96.

Reaktioseosta pidettiin 70-74°C:n lämpötilassa n., 15 tuntia. Reaktioseos jäähdytettiin n. 50°C:seen reaktion sammuttamiseksi, suodatettiin liukenemattomien 15 kiinteiden aineiden poistamiseksi ja analysoitiin aktiivisen hapon ja titaanin pitoisuuden suhteen. Aktiivisen hapon pitoisuus oli 275,8 g/1 ja titaanipitoisuus 136,2 g/1 (TiC^), jolloin aktiivisen hapon ja titaani Väliseksi suhteeksi tuli 2,025.The reaction mixture was maintained at 70-74 ° C for about 15 hours. The reaction mixture was cooled to about 50 ° C to quench the reaction, filtered to remove insoluble solids, and analyzed for active acid and titanium content. The active acid content was 275.8 g / l and the titanium content was 136.2 g / l (TiCl 2), giving a ratio of 2.025 active acid to titanium.

20 Reaktioliuos oli stabiili ja sopiva hydroly soitavaksi titaanidioksidipigmentin valmistusta varten. Titaanidioksidipigmentti voidaan valmistaa reaktioliuok-sesta käyttäen sinänsä tunnettua tekniikkaa.The reaction solution was stable and suitable for hydrolysis to prepare the titanium dioxide pigment. The titanium dioxide pigment can be prepared from the reaction solution using a technique known per se.

Esimerkki 2 25 Rakennettiin kaksivaiheinen syteemi, joka koos tui lämmitetystä sekoitetusta viiden litran ensimmäisen vaiheen reaktorista, josta oli ylivirtaus lämmitettyyn, sekoitettuun 25 litran toisen vaiheen reaktoriin. Maclntyre-ilmeniittimalmia, jonka hiukkaskokojakautuma 30 oli seuraava (U.S. Standard -seulat):Example 2 A two-stage system was constructed consisting of a heated stirred five liter first stage reactor with an overflow to a heated, stirred 25 liter second stage reactor. Maclntyre ilmenite ore with a particle size distribution of 30 (U.S. Standard sieves):

Mesh paino-% +100 1,2 +200-100 35,8 35 +325-200 23,0 71544 +400-325 6,0 -400 34,0 ja joka sisälsi 46,8 % TiC>2, syötettiin jatkuvasti ensimmäiseen vaiheeseen nopeudella 3,78 g/min. Laimeaa rikki-happoliuosta, jolla oli seuraava analyysi: ^ 29,9 % vapaata H2S04 1,4 % titaani (3) sulfaattia 3,3 % liukoista titaania (Ti02:na) syötettiin myös ensimmäiseen vaiheeseen nopeudella 12r5 ml/min. Titaani (3) sulfaattia lisättiin reaktio-^ astiaan pelkistimen aikaansaamiseksi reaktioseoksen ferrirautasisällölle, Molempiin vaiheisiin panostettiin aluksi riittävästi malmia 100 %:n ylimäärän aikaansaamiseksi stökiometriseen määrään nähden. Reagoimaton malmi, joka virtasi yli toisesta vaiheesta, kierrätettiin ensim- 15 mäiseen vaiheeseen tämän malmiylimäärän ylläpitämiseksi systeemissä. Ensimmäisen vaiheen reaktori säädettiin 106°C:seen, kun taas toisen vaiheen reaktori säädettiin 71°C:seen, Ensimmäisen ja toisen vaiheen viipymisajat oli-yat n. 6,8 tuntia ja 34,2 tuntia tässä järjestyksessä.Mesh weight% +100 1.2 + 200-100 35.8 35 + 325-200 23.0 71544 + 400-325 6.0 -400 34.0 and containing 46.8% TiCl 2 were continuously fed to the first stage at a rate of 3.78 g / min. A dilute sulfuric acid solution having the following analysis: ^ 29.9% free H 2 SO 4 1.4% titanium (3) sulfate 3.3% soluble titanium (as TiO 2) was also fed to the first stage at a rate of 12 r5 ml / min. Titanium (3) sulfate was added to the reaction vessel to provide a reducing agent for the ferric iron content of the reaction mixture. Both steps were initially charged with sufficient ore to provide a 100% excess over stoichiometric amount. Unreacted ore flowing over from the second stage was recycled to the first stage to maintain this excess ore in the system. The first stage reactor was adjusted to 106 ° C, while the second stage reactor was adjusted to 71 ° C. The residence times of the first and second stages were about 6.8 hours and 34.2 hours, respectively.

20 Kun riittävä aika oli kulunut tasapainon asettumiseen, havaittiin,että 54,2 % malmisyötössä olevasta Ti02:sta oli reagoinut ensimmäisessä vaiheessa ja 28,2 % oli reagoinut toisessa vaiheessa,, 82,4 %:n kokonaiskonversio saavutettiin näillä kahdella vaiheella. Lopputuotteen analyysi oli: 7 5 9,4 % liukoista titaania (TiC^tna) 9,0 % vapaata H2S04 0,3 % titaani (3) sulfaattia (Ti02:na)After sufficient time to equilibrate, it was found that 54.2% of the TiO2 in the ore feed had reacted in the first stage and 28.2% had reacted in the second stage. A total conversion of 82.4% was achieved in these two stages. Analysis of the final product was: 7 9 9% soluble titanium (TiCl 2) 9.0% free H 2 SO 4 0.3% titanium (3) sulfate (as TiO 2)

Esimerkki 3 30 Esimerkissä 2 kuvattua systeemiä käytettiin seu- raavilla syöttönopeuksilla ensimmäisen vaiheen reaktoriin: 3,27 g/min ilmeniittimalmia (46,8 % Ti02) 12,28 g/min laimeaa rikkihappoliuosta, joka sisälsi 42,9 % vapaata H2S0^:a eikä lainkaan titaani (3) sulfaattia.Example 3 The system described in Example 2 was operated at the following feed rates to the first stage reactor: 3.27 g / min ilmenite ore (46.8% TiO 2) 12.28 g / min dilute sulfuric acid solution containing 42.9% free H 2 SO 4. and no titanium (3) sulfate at all.

71544 2071544 20

Pulveroitua rautaa syötettiin myös ensimmäiseen vaiheeseen nopeudella 0,19 g/min. Pulveroitu rauta lisättiin reaktioastiaan pelkistimen aikaansaamiseksi reaktio-seoksen ferrirautasisällölle.Powdered iron was also fed to the first stage at a rate of 0.19 g / min. Powdered iron was added to the reaction vessel to provide a reducing agent to the ferric iron content of the reaction mixture.

5 100 %:n malmiylimäärää stökiometriseen määrään nähden ylläpidettiin systeemissä, kuten esimerkissä 2. Ensimmäisen vaiheen reaktori säädettiin 106°C:seen ja toisen vaiheen 72°C:seen. Ensimmäisen ja toisen vaiheen viipymisajat olivat n. 9,5 tuntia ja 47,1 tuntia tässä järjestyksessä. Kun tasapaino oli saavutettu, havaittiin, että 73,9 % malmisyötössä olevasta Ti02:sta oli reagoinut ensimmäisessä vaiheessa ja 20,9 % toisessa vaiheessa.An excess of 100% ore over the stoichiometric amount was maintained in the system as in Example 2. The first stage reactor was adjusted to 106 ° C and the second stage to 72 ° C. The residence times of the first and second phases were about 9.5 hours and 47.1 hours, respectively. When equilibrium was reached, it was found that 73.9% of the TiO 2 in the ore feed had reacted in the first stage and 20.9% in the second stage.

Näillä kahdella vaiheella saavutettiin 94,9 %:n kokonais-konversio. Lopputuotteen analyysi oli: 15 8,9 % liukoista titaania (Ti02:na) 8,8% vapaata H2SO^ 0,1 % titaani (3) sulfaattia (Ti02:na)With these two steps, an overall conversion of 94.9% was achieved. Analysis of the final product was: 8.9% soluble titanium (as TiO 2) 8.8% free H 2 SO 4 0.1% titanium (3) sulfate (as TiO 2)

Esimerkki 4 20 Valmistettiin reaktiohappoliuos, jossa oli 41,4 pai- no-% rikkihappoa, yhdistämällä 96,5 paino-%:ista rikkihappoa, käytettyä rikkihappoliuosta, joka sisälsi 16,32 pai-no-% rikkihappoa, ja vettä reaktioastiassa. Reaktiohappo kuumennettiin 100°C:seen vakiosekoituksen alaisena.Example 4 A reaction acid solution containing 41.4% by weight of sulfuric acid was prepared by combining 96.5% by weight of sulfuric acid, spent sulfuric acid solution containing 16.32% by weight of sulfuric acid, and water in a reaction vessel. The reaction acid was heated to 100 ° C with constant stirring.

25 2 130 g ilmeniittimalmia, kaksi kertaa stökiometrinen määrä, kuumennettiin 100°Clseen ja panostettiin reaktio-astiaan. Reaktioseoksen lämpötila nostettiin sitten n. 108°C:seen ja pidettiin siinä 10,5 tuntia. Näytteitä reaktioseoksesta otettiin jaksoittain ja analysoitiin.25,130 g of ilmenite ore, twice a stoichiometric amount, was heated to 100 ° C and charged to a reaction vessel. The temperature of the reaction mixture was then raised to about 108 ° C and held for 10.5 hours. Samples of the reaction mixture were taken periodically and analyzed.

20 Noin 45 minuuttia ilmeniittimalmin lisäyksen jälkeen otetun näytteen analyysi osoitti aktiivisen hapon pitoisuutta 35,90 % ja titaanipitoisuutta 1,72 % (Ti02),jolloin aktiivisen hapon ja titaanin väliseksi suhteeksi tuli 20,87.Analysis of a sample taken about 45 minutes after the addition of ilmenite ore showed an active acid content of 35.90% and a titanium content of 1.72% (TiO 2), giving a ratio of active acid to titanium of 20.87.

Sellaisen näytteen analyysi, joka otettiin 10,5 tun-nin kuluttua n. 108°C:ssa, osoitti aktiivisen hapon pitoisuutta 23,10 % ja titaanipitoisuutta 7,49 % (TiC>2) , jolloin aktiivisen hapon ja titaanin väliseksi suhteeksi tuli 3,08.Analysis of a sample taken after 10.5 hours at about 108 ° C showed an active acid content of 23.10% and a titanium content of 7.49% (TiCl 2), giving a ratio of active acid to titanium of 3 , 08.

71544 2171544 21

Esimerkki 5 Tämä esimerkki kuvaa monivaiheisia, jatkuvia uuttoprosesseja, joissa 41,7-%:isen rikkihappoliuoksen annetaan reagoida 100 %:n stökiometrisen ylimäärän kanssa 5 Maclntyre-ilmeniittimalmia, jonka TiC^-pitoisuus on 46,8 %, pulveroidun rautapelkistimen läsnäollessa, jonka määrä on 5 paino-% reagoineesta ilmeniittimalmista. Taulukossa I esitetään uuttolaitteen lämpötila-, viipy-misaika- ja konversio-olosuhteet uuttolaitteille eri-10 laisia monivaiheisissa uuttoprosesseissa.Example 5 This example illustrates multi-step, continuous extraction processes in which a 41.7% sulfuric acid solution is reacted with a 100% stoichiometric excess of 5 Maclntyre ilmenite ore with a TiCl 2 content of 46.8% in the presence of a powdered iron reducing agent in an amount of is 5% by weight of the reacted ilmenite ore. Table I shows the temperature, residence time, and conversion conditions of the extractor for the extractors in various multi-stage extraction processes.

22 71 544 >22 71 544>

<D Π —» t/N<D Π - »t / N

S fis rt Ή «J l/\ O AiS fis rt Ή «J l / \ O Ai

P *H Ä OP * H Ä O

3 ° JD rt r—i ---'3 ° JD rt r — i --- '

• -H O• -H O

ΙΛ 4JO (\l Λ ^ ^ > 0» C —' ΙΛ ΙΛ (\| P O W. On On On *H X ^ a} Ή (β ι/\ o «ΙΛ 4JO (\ l Λ ^ ^> 0 »C - 'ΙΛ ΙΛ (\ | P O W. On On On * H X ^ a} Ή (β ι / \ o«

p · H 33 MD ON Op · H 33 MD ON O

P C ^ rH CM rHP C ^ rH CM rH

S rt rH ' 'S rt rH ''

• ·Η O• · Η O

-=3 -P O ΙΊ 4 VO- = 3 -P O ΙΊ 4 VO

L' e— t— c—L 'e— t— c—

MM

P > rt) i> C r-' ΙΛ H VO ® 33 P >* On ON OD 00 r» rtP> rt) i> C r- 'ΙΛ H VO ® 33 P> * On ON OD 00 r »rt

H 7J S ™ U"NH 7J S ™ U "N

0) O Ji r—· ·> ·>0) O Ji r— · ·> ·>

0 -P H Ä -3- NO On O0 -P H Ä -3- NO On O

ι-l -P < ^ NO rH CM rHι-l -P <^ NO rH CM rH

1 = ,s~ -H · ·Ρ O ® 1Λ VO 4 4J 00+30 t— t— co ao -id I '—r S > P 0> G ·— ICN O -3 CO On SPOW. ON t- CO ICN t— h ^1 =, s ~ -H · · Ρ O ® 1Λ VO 4 4J 00 + 30 t— t— co ao -id I '—r S> P 0> G · - ICN O -3 CO On SPOW. ON t- CO ICN t— h ^

cOc/o

• <H rt co irv• <H rt co irv

H O r-' OH O r- 'O

g S 3-S 3 -* 'S " 3 ^ ID rtg S 3-S 3 - * 'S "3 ^ ID rt

D rH - - WND rH - - WN

rH · *H O 0— .rH · * H O 0—.

D CM PO I O On en coD CM PO I O On en co

fl I O O CO O COfl I O O CO O CO

t-t H f— h Ht-t H f— h H

> 4) C r-» CM LTN ΓΟ t— +3 P O *4. NO -3 no on no •rH + *—· rt> 4) C r- »CM LTN ΓΟ t— +3 P O * 4. NO -3 no is no • rH + * - · rt

rH Cl CO ITNrH Cl CO ITN

O y. r— ·> * p*hä o -3 no m oO y. r— ·> * p * hä o -3 no m o

"P ' H rH H"P 'H rH H

D rtD rt

H —* IH - * I

••HO O IA 3 NO -3 +3•• HO O IA 3 NO -3 +3

H PO O O O On O OH PO O O O On O O

1 '— rH rH rH rH H1 '- rH rH rH rH H

►H►H

Π C Ö C Ö 43 43 43 43 4> Π n e e e eΠ C Ö C Ö 43 43 43 43 4> Π n e e e e

•H ·Η ·Η ·Η ·Η <H• H · Η · Η · Η · Η <H

ID 4) 4) 4) 43 43 “ ·£ ·= ä ä ä x: 4) (H ·Η ·Η ·Η ·Η ·Η tn ft rt rt rt rt rt S b ? > > > > ^ S I I 1 1 1ID 4) 4) 4) 43 43 “· £ · = ä ä ä x: 4) (H · Η · Η · Η · Η · Η tn ft rt rt rt rt rt S b?>>>> ^ SII 1 1 1

fc p cm m +3 +3 ITNfc p cm m +3 +3 ITN

Claims (1)

23 71544 Patenttivaatimus Menetelmä titaanisulfaattiliuoksen valmistamiseksi käsittelemällä titaanipitoista materiaalia laimealla rikki-5 hapolla, tunnettu siitä, että a) titaanipitoinen materiaalin, jonka määrä on noin 10-400% suurempi kuin stökiometrinen määrä, joka tarvitaan reaktiossa rikkihapon kanssa titaanisulfaatin muodostamiseksi, saatetaan reagoimaan 10 b) laimean rikkihappoliuoksen kanssa, jonka väke vyys on noin 25-60 paino-% laskettuna liuoksen kokonaispainosta, lämpötilassa alle noin 140°C, edullisesti 55 -140°C:ssa, saatu reaktioseos jäähdytetään, lämpötilaan alle noin 110°C, edullisesti alle 75°C:een, saostamatta 15 reaktiotuotteita reaktioseoksen muodostamiseksi, joka sisältää titaanisulfaattia, ja liukenemattomat kiinteät aineet erotetaan titaanisulfaattiliuoksen muodostamiseksi.A process for preparing a titanium sulphate solution by treating a titanium-containing material with dilute sulfuric acid, characterized in that a) a titanium-containing material in an amount of about 10-400% greater than the stoichiometric amount required to react with sulfuric acid to form titanium sulphate is reacted with a dilute sulfuric acid solution having a concentration of about 25-60% by weight based on the total weight of the solution, at a temperature below about 140 ° C, preferably at 55-140 ° C, the reaction mixture is cooled to a temperature below about 110 ° C, preferably below 75 ° To C without precipitating reaction products to form a reaction mixture containing titanium sulfate, and insoluble solids are separated to form a titanium sulfate solution.
FI830574A 1979-08-10 1983-02-21 Process for the preparation of titanium sulfate solution. FI71544C (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US6545079A 1979-08-10 1979-08-10
US6545079 1979-08-10
US15199980 1980-05-30
US06/151,999 US4288416A (en) 1979-08-10 1980-05-30 Process for manufacturing titanium compounds
FI802512 1980-08-08
FI802512A FI70564C (en) 1979-08-10 1980-08-08 REFERENCE TO A FRAME STOCK

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI830574A0 FI830574A0 (en) 1983-02-21
FI830574L FI830574L (en) 1983-02-21
FI71544B FI71544B (en) 1986-10-10
FI71544C true FI71544C (en) 1987-01-19

Family

ID=27241042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI830574A FI71544C (en) 1979-08-10 1983-02-21 Process for the preparation of titanium sulfate solution.

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI71544C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI830574A0 (en) 1983-02-21
FI71544B (en) 1986-10-10
FI830574L (en) 1983-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7326390B2 (en) Production of titania
US4288415A (en) Process for manufacturing titanium compounds using a reducing agent
US4288418A (en) Process for manufacturing titanium dioxide
US4288416A (en) Process for manufacturing titanium compounds
US4288417A (en) Process for manufacturing titanium dioxide
US7429364B2 (en) Production of titania
US7485269B2 (en) Production of titania
US7485268B2 (en) Production of titania
US4275041A (en) Process for manufacturing a stable titanyl sulfate solution
FI71544C (en) Process for the preparation of titanium sulfate solution.
FI70564C (en) REFERENCE TO A FRAME STOCK
FI70563B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV TITANDIOXID GENOM ANVAENDNING AV REDUKTIONSMEDEL
US20220127159A1 (en) Methods of extraction of products from titanium-bearing materials
FI70562C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV TITANSULFATLOESNING
GB2055779A (en) Preparing titanium compounds
AU2003271423A1 (en) Production of titania
AU2003271424A1 (en) Production of titania
AU2003271425A1 (en) Production of titania

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: NL CHEMICALS, INC.