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Description
本発明は、イルメナイト鉱石やチタンスラグなどのチタン含有原料の高品位化方法に係り、特に、チタン含有原料の高品位化処理を選択塩素化法により行う方法に関する。 The present invention relates to a method for improving the quality of titanium-containing raw materials such as ilmenite ore and titanium slag, and more particularly to a method for performing a high-quality treatment of a titanium-containing raw material by a selective chlorination method.
四塩化チタンは、チタン含有原料の塩素化反応により製造されているが、四塩化チタン製造用の高チタン含有原料には数％の不純物酸化物が含まれている。これらの不純物酸化物の大半は、酸化チタンと同様に塩素化されるが、融点が高いため大部分の不純物塩化物は、固形物として分離回収されて、廃棄物として処理されている。 Titanium tetrachloride is produced by a chlorination reaction of a titanium-containing raw material, and the high titanium-containing raw material for producing titanium tetrachloride contains several percent of an impurity oxide. Most of these impurity oxides are chlorinated in the same manner as titanium oxide, but since the melting point is high, most of the impurity chlorides are separated and recovered as solids and processed as waste.
このため、チタン含有原料中の不純物量が低いほど、チタン含有原料の塩素化の際に塩素ロスを低減でき好ましいと考えられる。 For this reason, it is considered that the lower the amount of impurities in the titanium-containing raw material, the more preferable chlorine loss can be reduced during chlorination of the titanium-containing raw material.
しかしながら、品位の高い高チタン含有原料は埋蔵量が限られており、しかも近年の東南アジアにおける旺盛な需要を反映して高チタン含有原料の価格が高騰する傾向にある。 However, reserves of high-grade high-titanium-containing raw materials are limited, and the price of high-titanium-containing raw materials tends to increase reflecting the recent strong demand in Southeast Asia.
高チタン含有原料は、従来、品位の低いイルメナイト鉱石を原料としこれをベネライト法のような湿式法により高品位化された合成ルチルの形で市場に出回っている。 Conventionally, high-titanium-containing raw materials have been put on the market in the form of synthetic rutile, which is made from low-quality ilmenite ore as a raw material and is refined by a wet method such as the Benelite method.
一方、チタン含有原料中の不純物を塩素ガスにより選択的に塩素化して塩化物の形で除去することにより高品位化する方法も知られている。 On the other hand, there is also known a method of improving the quality by selectively chlorinating impurities in the titanium-containing raw material with chlorine gas and removing them in the form of chlorides.
前記の選択塩素化法では、まずはチタン含有原料に対して、塩素ガスを作用させてチタン含有原料中の鉄を塩化物の形で分離除去している。 Wherein in the selection chlorination process, first with respect to the titanium-containing raw material, by the action of chlorine gas the iron-containing titanium-containing raw materials are separated and removed in the form of chloride.
この際、チタン含有原料に含まれる酸化物のうち、亜酸化チタンの一つであるＴｉ３Ｏ５ は、酸化チタン（ＴｉＯ２）に比べて塩素化されやすいため鉄の塩素化の際に同時に塩素化される傾向にあり、これはチタンや塩素ガスのロスを招き好ましくない。チタン含有原料のアップグレードに選択塩素化法を使用する場合には、この点が課題となっている。 In this case, among the oxide contained in the titanium-containing raw material, the Ti 3 O 5, which is one of titanium suboxide, at the same time of the chlorination of iron and is easily chlorinated compared to titanium oxide (TiO 2) It tends to be chlorinated, which causes a loss of titanium and chlorine gas, which is not preferable. This point is a problem when the selective chlorination method is used to upgrade the titanium-containing raw material.
選択塩素化法においては、前記のようにチタン含有原料中の鉄分のみを選択的に塩素化して分離除去し、チタン含有原料中の酸化チタン品位を向上させる技術として知られている。その中でも、例えば、イルメナイト鉱石の選択塩素化に先立って、イルメナイト鉱石を予備還元処理する方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。 In the selective chlorination method, as described above, only the iron content in the titanium-containing raw material is selectively chlorinated and separated and removed to improve the quality of titanium oxide in the titanium-containing raw material. Among these, for example, prior to selective chlorination of ilmenite ore, a method of pre-reducing ilmenite ore is known (for example, see Patent Document 1).
この方法によれば、イルメナイト鉱石中の２価の鉄の比率が高まり、その結果、選択塩素化に伴う鉄の分離除去率を高めることができるという効果を奏すると記載されている。 According to this method, it is described that the ratio of divalent iron in the ilmenite ore increases, and as a result, the separation and removal rate of iron accompanying selective chlorination can be increased.
しかしながら、前記した方法においては、イルメナイト鉱石中の酸化チタンが一部還元されて亜酸化チタンが生成される場合がある。亜酸化チタンは、酸化チタンに比べて塩素化されやすく、選択塩素化の際に、酸化鉄の塩素化に加えて酸化チタンの塩素化も進行する場合がある。酸化チタンが塩素化されるとチタン含有原料中の酸化チタンのロスを招くこという新たな課題に遭遇する。 However, in the above-described method, titanium oxide in the ilmenite ore may be partially reduced to produce titanium suboxide. Titanium suboxide is more easily chlorinated than titanium oxide, and chlorination of titanium oxide may proceed in addition to chlorination of iron oxide during selective chlorination. When titanium oxide is chlorinated, it encounters a new problem of causing loss of titanium oxide in the titanium- containing raw material .
また、チタン含有原料の選択塩素化反応は吸熱反応であるため、外部から熱補給しないと反応部の温度が低下して所定の反応速度を維持することができない。そのため、反応温度を維持するためにコストが発生する。この点でも改善の余地が残されている。 Moreover, since the selective chlorination reaction of the titanium- containing raw material is an endothermic reaction, the temperature of the reaction part is lowered and the predetermined reaction rate can not be maintained unless heat is replenished from the outside . Therefore , costs are incurred to maintain the reaction temperature . There is still room for improvement in this respect.
このように、イルメナイト鉱石やチタンスラグなどの選択塩素化を効率よく進めることができるような技術が求められている。 Thus, there is a need for a technique that can efficiently promote selective chlorination of ilmenite ore and titanium slag.
本発明は、チタン含有原料の高品位化方法に関し、特に、チタンスラグやイルメナイトのようなチタン含有原料から効率よく不純物金属を分離除去し、高チタン含有原料を製造することができる技術の提供を目的とするものである。 The present invention relates to a method for improving the quality of a titanium-containing raw material, and in particular, provides a technique capable of efficiently separating and removing impurity metals from a titanium-containing raw material such as titanium slag and ilmenite to produce a high titanium-containing raw material. It is the purpose.
かかる実情に鑑み前記課題の解決手段について鋭意検討を重ねてきたところ、チタン含有原料の選択塩素化に先立って、前記チタン含有原料を事前に酸化処理しておくことによりチタン含有原料の選択塩素化の際の酸化チタンのロスを最小限に抑制しつつ、効率良くチタン含有原料をアップグレードすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 It was conducted extensive study for solving means of the problem in view of such circumstances, prior to selection chlorination of titanium-containing raw materials, selection chlorination of titanium-containing raw material by previously oxidizing the said titanium-containing raw materials in advance The present inventors have found that the titanium- containing raw material can be efficiently upgraded while minimizing the loss of titanium oxide at the time, and have completed the present invention.
即ち、本発明は、チタン含有原料から不純物金属を選択的に塩化物として分離除去して（以下単に「選択塩素化」と呼ぶ）高チタン含有原料を得るチタン含有原料の高品位化方法において、選択塩素化に先立って、チタン含有原料に対して酸化処理を施すことを特徴とするものである。 That is, the present invention provides a method for improving the quality of a titanium-containing raw material by selectively separating and removing impurity metals from the titanium-containing raw material as chlorides (hereinafter simply referred to as “selective chlorination”) . Prior to the selective chlorination, the titanium-containing raw material is subjected to an oxidation treatment.
本発明は、酸化処理の際に生成する反応熱をチタン含有原料の予熱源として利用することを好ましい態様とするものである。 The present invention is directed to the preferred embodiment to utilize the heat of reaction generated during the oxidation process as a preheating source of titanium-containing raw material.
本発明は、酸化処理においてチタン含有原料に含まれる亜酸化チタンを酸化チタンまで酸化させることを好ましい態様とするものである。
The present invention is directed to the preferred embodiments of oxidizing the titanium suboxide contained in the titanium-containing raw material in the oxidation process to the titanium oxide.
本発明は、酸化処理においてチタン含有原料に含まれる亜酸化鉄を酸化鉄まで酸化させることを好ましい態様とするものである。 The present invention is directed to a preferred embodiment the oxidizing nitrous oxide iron contained in the titanium-containing raw material in the oxidation process to iron oxide.
本発明は、選択塩素化により、不純物金属成分の含有量が減少したチタン含有原料を四塩化チタン製造用の原料として用いることを好ましい態様とするものである。 This invention makes it a preferable aspect to use the titanium containing raw material in which content of the impurity metal component decreased by selective chlorination as a raw material for titanium tetrachloride production.
本発明は、選択塩素化により生成した不純物金属塩化物の酸化焙焼により、不純物金属塩化物に含まれる塩素分を塩素ガスの形で回収することを好ましい態様とするものである。 The present invention, by oxidation roasting of impurity metal chlorides produced by selective chlorination, the chlorine component contained in the impurity metal chlorides in which the preferred embodiment to be recovered in the form of chlorine gas.
本発明は、選択塩素化により生成した不純物金属塩化物を水素ガスで還元することにより、不純物金属塩化物に含まれる塩素分を塩酸の形で回収することを好ましい態様とするものである。 The present invention, by reducing the impurity metal chlorides produced by selective chlorination with hydrogen gas, it is an preferred embodiment recovering the chlorine component contained in the impurity metal chlorides in the form of hydrochloric acid.
本発明は、回収された塩素ガスをチタン含有原料または選択塩素化工程の塩素化剤として再利用することを好ましい態様とするものである。 The present invention, the recovered chlorine gas is to a preferred embodiment to be reused as the chlorinating agent of the titanium-containing raw materials or selecting the chlorination step.
本発明に係る方法に従うことで、チタン含有原料の選択塩素化反応の際の酸化チタンのロスを最小限に抑制しつつ、チタン含有原料の選択塩素化反応を効率よく進めることができる、という効果を奏するものである。 By following the method according to the present invention, it is possible to efficiently advance the selective chlorination reaction of the titanium- containing raw material while minimizing the loss of titanium oxide during the selective chlorination reaction of the titanium- containing raw material. It plays.
本発明の最良の実施形態について図面を用いながら以下に詳細に説明する。図１は、本発明に係る好ましい態様を表している。 The best embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 represents a preferred embodiment according to the present invention.
本発明に係るチタン含有原料としては、イルメナイトやチタンスラグのような酸化チタン品位の低い原料を好適に使用することができる。 As the titanium-containing raw material according to the present invention, a raw material with low titanium oxide quality such as ilmenite and titanium slag can be suitably used.
図１は、発明に係る好ましい態様の一例を表している。 FIG. 1 shows an example of a preferred embodiment according to the invention.
図１に記載したチタン含有原料は、選択塩素化に先立って予備酸化処理を施すことを好ましい態様とするものである。 The titanium-containing raw material described in FIG. 1 is preferably subjected to a pre-oxidation treatment prior to selective chlorination.
前記したような予備酸化処理を施すことにより、チタンスラグやイルメナイト中の亜酸化チタンを酸化チタンまで酸化させることができる。ここでいうところの亜酸化チタンとは、ＴｉＯ ２ と比較した時に、チタン原子の酸化数が小さいものを意味する。例えばＴｉ ３ Ｏ ５ やＴｉ ２ Ｏ ３ が挙げられる。 By performing the preliminary oxidation treatment as described above, titanium suboxide in titanium slag or ilmenite can be oxidized to titanium oxide. The term “titanium suboxide” as used herein means one having a small oxidation number of titanium atoms when compared with TiO 2 . Examples thereof include Ti 3 O 5 and Ti 2 O 3 .
酸化チタンは、亜酸化チタンに比べて塩素化されにくいため、選択塩素化に先立って、チタン含有原料中の亜酸化チタンを極力酸化チタンに転化しておくことで、次工程の選択塩素化の際に亜酸化チタンが塩化チタンの形で除去されることによるチタンロスを効果的に抑制することができるものである。 Titanium oxide, chlorinated fried difficulty as compared with titanium suboxide, prior to selection chlorination, by leaving converted as much as possible titanium suboxide of titanium in the titanium-containing material, the next step selection chlorination titanium suboxide upon is one that can be effectively suppressed Chitanrosu by being removed in the form of titanium chloride.
また、前記予備酸化処理を施すことにより、チタンスラグやイルメナイト中の亜酸化鉄を酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）まで酸化させることが出来るものである。ここで言うところの亜酸化鉄とは、Ｆｅ ２ Ｏ ３ と比較した時に、鉄原子の酸化数が小さいものを意味する。例えばＦｅＯやＦｅ ３ Ｏ ４ が挙げられる。 Further, by performing the pre-oxidation treatment, in which it is possible to oxidize the nitrous oxide iron titanium slag and of ilmenite to iron oxide (Fe 2 O 3). The iron suboxide referred to here means one having a small oxidation number of iron atoms when compared with Fe 2 O 3 . For example FeO and Fe 3 O 4 and the like.
前記した酸化処理を施すことにより、次段で行なう選択塩素化処理により、チタンスラグやイルメナイト中に含まれる酸化鉄を効率よく塩化鉄に転化できる。その結果、前記酸化鉄を効率良く、分離除去することができるものである。 By performing the above-described oxidation treatment by selective chlorination process performed in the next stage, Ru can convert the iron oxide contained in the titanium slag and in ilmenite efficiently iron chloride. As a result, the iron oxide efficiently, in which can be separated and removed.
チタン含有原料の予備酸化処理の雰囲気は、酸素分圧が０．２気圧またはそれ以上の酸素雰囲気で行うことが好ましい。前記したような酸素分圧の酸素雰囲気を保持することにより、イルメナイトやチタンスラグ中に含まれる亜酸化チタンを酸化チタンに効率よく転化することができる。 The atmosphere for the preliminary oxidation treatment of the titanium-containing raw material is preferably performed in an oxygen atmosphere having an oxygen partial pressure of 0.2 atm or higher . By maintaining an oxygen atmosphere having an oxygen partial pressure as described above, titanium suboxide contained in ilmenite or titanium slag can be efficiently converted to titanium oxide.
また、チタン含有原料の酸化処理の際の温度は、８００℃〜１２００℃が好ましく、９００〜１１００℃がより好ましい。 Moreover , 800 to 1200 degreeC is preferable and the temperature in the case of the oxidation process of a titanium containing raw material has more preferable 900 to 1100 degreeC .
上記した温度範囲で予備酸化処理を行なうことで、チタン含有原料中の亜酸化チタンを酸化チタンに、また、亜酸化鉄を酸化鉄まで効率よく転化することができるものである。 By performing the pre- oxidation treatment in the above temperature range, titanium suboxide in the titanium-containing raw material can be efficiently converted into titanium oxide, and iron suboxide can be converted into iron oxide efficiently.
本発明においては、またチタン含有原料の予備酸化処理反応は発熱反応を伴うため、予備酸化処理後のチタン含有原料を室温まで冷却することなくそのまま選択塩化炉に供給することが好ましい。 In the present invention, since the preliminary oxidation treatment reaction of the titanium-containing raw material involves an exothermic reaction, the titanium-containing raw material after the preliminary oxidation treatment is preferably supplied as it is to the selective chlorination furnace without being cooled to room temperature.
前記したようなチタン含有原料の供給方法を採用することにより、チタン含有原料の酸化処理の際に発生する反応熱を効率よく利用できる。その結果、選択塩素化の際の反応温度の低下を効率よく抑制することができるものである。 By employing the method of supplying the titanium-containing raw materials such as described above, Ru can efficiently use the reaction heat generated during the oxidation treatment of titanium-containing raw material. As a result, those that can be efficiently suppress the reduction of the reaction temperature for the selected chlorinated.
本発明においては、前記方法で予備酸化されたイルメナイトやチタンスラグを高温の塩素ガスと接触させることにより、チタン含有原料中の鉄を塩化鉄として分離・除去することができる。 In the present invention, the iron in the titanium-containing raw material can be separated and removed as iron chloride by bringing the ilmenite or titanium slag pre-oxidized by the above method into contact with high-temperature chlorine gas.
本発明における選択塩素化の際には、コークス等の炭材を併用しないことを好ましい態様とするものである。 In the case of the selective chlorination in the present invention, it is preferable that a carbon material such as coke is not used in combination.
選択塩素化の際に炭材を併用すると、生成する塩化鉄に加えて、二酸化炭素ガスや一酸化炭素ガスが生成する。その結果、生成した塩化鉄の酸化焙焼速度が低下して好ましくないからである。 When used with carbonaceous material in the selection chlorinated, in addition to iron chloride produced, the carbon dioxide gas and carbon monoxide gas is produced. As a result, oxidation roasting rate of product iron chloride is from unfavorably lowered.
チタン含有原料の選択塩素化の温度は、６００℃〜１２００℃に設定することが好ましい。前記したような選択塩素化の温度に設定することで、選択塩素化反応を効率よく進めることができる。 The temperature of the selective chlorination of titanium-containing raw material is preferably set to 600 ° C. to 1200 ° C.. By setting the selective chlorination temperature as described above, the selective chlorination reaction can be advanced efficiently .
チタン含有原料の選択塩素化の温度が１２００℃を超える高温域に入ると、チタン含有原料と塩素ガスおよび塩化鉄の化学反応式の平衡が右側に移動する傾向を示す。平衡論の見地からすると高温ほど反応が進み反応性が良くなると考えられるが、イルメナイトやチタンスラグの気孔率が小さくなり、塩素との反応性が悪くなる。また、流動層内に保持された原料の焼結が進行して安定的な選択塩素化反応を維持することが困難となる。 When the temperature of selective chlorination of the titanium-containing raw material enters a high temperature range exceeding 1200 ° C., the equilibrium of the chemical reaction formula of the titanium-containing raw material, chlorine gas and iron chloride tends to move to the right . From the viewpoint of equilibrium theory, it is considered that the reaction proceeds and the reactivity improves as the temperature rises, but the porosity of ilmenite and titanium slag decreases and the reactivity with chlorine deteriorates. In addition, it becomes difficult to maintain a stable selective chlorination reaction as the raw material held in the fluidized bed is sintered.
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一方、チタン含有原料の選択塩素化の温度が６００℃未満の低温域では、平衡論的には、チタン含有原料と塩素ガスおよび塩化鉄の化学反応式の平衡が左側に移動するため実用的ではない。 On the other hand, in the low temperature range where the temperature of selective chlorination of the titanium-containing raw material is less than 600 ° C., the equilibrium theory is that the equilibrium of the chemical reaction formula of the titanium-containing raw material, chlorine gas, and iron chloride shifts to the left. Absent.
本発明においては、前記選択塩素化反応で副生した塩化鉄は、次いで、酸化焙焼工程において、高温の酸素ガスと接触させることが好ましい。前記したような接触様式をとることにより、チタン含有原料の選択塩素化において塩化鉄の酸化反応により酸化鉄と塩素ガスを生成することができるものである。 In the present invention, it is preferable that the iron chloride produced as a by-product in the selective chlorination reaction is then brought into contact with high-temperature oxygen gas in the oxidative roasting step. By taking contact manner as described above, it is capable of generating iron oxide and chlorine gas by the oxidation reaction of Oite iron chloride selective chlorination of titanium-containing raw material.
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前記反応で副生した塩素ガスは、本発明にかかる選択塩素化の塩素化剤あるいは、四塩化チタン製造用の塩素化剤として使用することができるものである。 The chlorine gas by-produced in the reaction can be used as a chlorinating agent for selective chlorination according to the present invention or a chlorinating agent for producing titanium tetrachloride.
なお、前記した酸化焙焼反応で副生した酸化鉄は、再度酸化処理を行なうことにより、Ｆｅ２Ｏ３に転化することができる。 In addition, the iron oxide byproduced by the above-mentioned oxidation roasting reaction can be converted into Fe 2 O 3 by performing oxidation treatment again.
前記したＦｅ２Ｏ３は、例えば磁性材として利用することができるが、塗料としても利用することができるものと理解される。 The aforementioned Fe 2 O 3 can be used as a magnetic material, for example, but it is understood that it can also be used as a paint.
本発明においては、選択塩素化工程で生成した不純物金属塩化物を水素ガスで還元して、前記不純物金属塩化物中の塩素を塩化水素の形で回収することもできる。 In the present invention, the impurity metal chloride produced in the selective chlorination step can be reduced with hydrogen gas, and the chlorine in the impurity metal chloride can be recovered in the form of hydrogen chloride.
回収された塩化水素ガスを、水溶液とし、これを電気分解することにより、塩素ガスと水素ガスとして回収することができる。 The recovered hydrogen chloride gas, an aqueous solution, which by electrolysis, can be recovered as chlorine gas and hydrogen gas.
本発明においては、選択塩素化工程で生成した不純物金属塩化物を金属チタンで還元し、前記不純物金属塩化物中の塩素を塩化チタンの形で回収することができる。 In the present invention, the impurity metal chloride produced in the selective chlorination step can be reduced with titanium metal, and the chlorine in the impurity metal chloride can be recovered in the form of titanium chloride.
回収された塩化チタンは、溶融塩電解により、塩素ガスと金属チタンに分離し、回収することができる。 The recovered titanium chloride can be separated and recovered into chlorine gas and metallic titanium by molten salt electrolysis.
また、回収された塩化チタンは、還元剤金属と還元反応させることにより金属チタンとして回収することができる。また、還元剤金属は、還元剤金属塩化物となるが、これは溶融塩電解により塩素ガスと還元剤金属に戻すことができる。 The recovered titanium chloride can be recovered as titanium metal by a reduction reaction with a reducing agent metal. Moreover, although a reducing agent metal turns into a reducing agent metal chloride, this can be returned to chlorine gas and a reducing agent metal by molten salt electrolysis.
還元剤金属としては、例えば、金属マグネシウムや金属カルシウムあるいは金属ナトリウムを使用することができる。 As the reducing agent metal, for example, metallic magnesium, metallic calcium or metallic sodium can be used.
本発明においては、前記した酸化焙焼反応や水素ガス還元あるいは金属チタンによる還元反応で反応しなかった金属塩化物は、再度、上記のそれぞれの処理工程に戻すことにより、不純物金属塩化物の反応率を効果的に高めることができるものである。 In the present invention, the metal chloride that has not reacted by the oxidation roasting reaction, hydrogen gas reduction or metal titanium reduction reaction described above is returned to the above-described respective treatment steps, thereby allowing the reaction of the impurity metal chloride. it is capable of increasing the rate effectively.
前記したような処理を行なうことにより、金属鉄以外の金属元素も効率よく回収することができるものである。 By performing the processing as described above, the metal element other than the metal iron is also one which can be efficiently recovered.
チタン含有原料の選択塩素化により不純物金属が塩化物として分離除去された残りのチタン含有原料中の酸化チタン品位は、原料のチタン含有原料に比べて高品位化されているため、そのまま四塩化チタン製造用の原料として好適に利用することができるものである。
Since impurity metals by selective chlorination of titanium-containing raw material that is high quality as compared with titanium oxide grade raw materials of the titanium-containing raw material of the remaining titanium-containing raw material which is separated off as chlorides, as titanium tetrachloride those which can be suitably used as a raw material for the production.
以上述べた方法に従うことにより、酸化チタン品位の低いチタン含有原料を効率よく高品位化することができるのみならず、高品位化反応で副生した不純物金属塩化物も酸化焙焼あるいは還元処理することにより、有価物として回収することができるものである。 By following the above-described method, it is possible not only to efficiently improve the quality of titanium- containing raw materials having a low titanium oxide quality, but also to subject the impurity metal chloride by-produced in the high-quality reaction to oxidation roasting or reduction treatment. Thus, it can be recovered as a valuable resource.
以下、実施例および比較例により本発明をより詳細に説明する。
実施例の共通条件は、以下のとおりである。
１．原料
１）チタン含有原料（チタンスラグ、化学組成は下記表１に記載、粒度：１００〜５００μｍ）
２）酸素ガス（純度：９９．９９％、形態：ボンベガス）
２．予備酸化条件
１）温度：８００〜１２００℃
２）雰囲気：酸化性（純酸素）
３．選択塩素化条件
１）温度：６００〜１２００℃
２）雰囲気：塩素ガス雰囲気
４．酸化焙焼条件
１）温度：４００〜１０００℃
２）雰囲気：酸化性雰囲気（純酸素）
５．水素還元条件
１）温度：４００〜１０００℃
２）雰囲気：水素ガス
６．四塩化チタン還元条件
１）温度：４００〜１０００℃
２）雰囲気：不活性ガス
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
The common conditions of the examples are as follows.
1. Raw material 1) Titanium-containing raw material (titanium slag, chemical composition is described in Table 1 below, particle size: 100 to 500 μm)
2) Oxygen gas (purity: 99.99%, form: cylinder gas)
2. Pre-oxidation conditions 1) Temperature: 800-1200 ° C
2) Atmosphere: Oxidizing (pure oxygen)
3. Selective chlorination conditions 1) Temperature: 600-1200 ° C
2) Atmosphere: Chlorine gas atmosphere Oxidation roasting conditions 1) Temperature: 400-1000 ° C
2) Atmosphere: oxidizing atmosphere (pure oxygen)
5. Hydrogen reduction conditions 1) Temperature: 400-1000 ° C
2) Atmosphere: Hydrogen gas Titanium tetrachloride reduction conditions 1) Temperature: 400-1000 ° C
2) Atmosphere: inert gas
［実施例１］（図１）
図１に示したフローに沿って、上記条件の下に、チタンスラグの予備酸化、選択塩素化、酸化焙焼によりチタンスラグの高品位化処理を行なった。高品位化処理後のチタンスラグの品位を分析し、主な分析値を表１に示した。表１に示すように、チタンスラグ中の酸化チタンの品位は、格段に向上されていた。
Example 1 (FIG. 1)
In accordance with the flow shown in FIG. 1, under the above conditions, the titanium slag was subjected to high quality treatment by pre-oxidation, selective chlorination and oxidation roasting of titanium slag. The quality of the titanium slag after the high quality treatment was analyzed, and the main analysis values are shown in Table 1. As shown in Table 1, the quality of titanium oxide in the titanium slag was greatly improved.
また、選択塩素化の際にも、反応温度域まで反応炉を加熱後は、特に熱補給することなく反応を維持することができた。 Moreover, also in the case of selective chlorination, after heating the reaction furnace to the reaction temperature range, the reaction could be maintained without particularly replenishing heat.
更には、選択塩素化の際のチタンロスも３ｗｔ％に留まり、実用上、支障のないレベルにあった。 Furthermore, the titanium loss at the time of selective chlorination was only 3 wt %, and there was no problem in practical use.
［比較例１］
実施例１において、チタンスラグの選択塩素化に先立つ予備酸化を行わない以外は同じ条件でチタンスラグの高品位化処理を行なった。高品位化処理後のイルメナイトの分析値を表１に示した。表１に示すようにチタンスラグ中の酸化チタンの品位は、格段に向上されていた。しかしながら、選択塩素化の際のチタンロスは、１０ｗｔ％となり実施例１よりも悪化した。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the high quality treatment of titanium slag was performed under the same conditions except that pre-oxidation prior to selective chlorination of titanium slag was not performed. Table 1 shows analytical values of ilmenite after the high-quality treatment. As shown in Table 1, the quality of titanium oxide in the titanium slag was greatly improved. However, the titanium loss during selective chlorination was 10 wt %, worse than Example 1.
また、選択塩素化の反応開始後も、外部加熱を継続して、反応温度の維持に努める必要があった。
In addition, even after the start of the selective chlorination reaction, it was necessary to continue external heating to maintain the reaction temperature.
［実施例２］
実施例１において、チタンスラグの選択塩素化にて生成した不純物金属塩化物を、上記条件のもとで、水素還元して、不純物金属塩化物中の塩素を塩酸の形で回収した。回収された塩酸を水溶液として、これを電気分解して塩素ガスと水素ガスに分解した。
[Example 2]
In Example 1, the impurity metal chloride produced by selective chlorination of titanium slag was reduced with hydrogen under the above conditions, and the chlorine in the impurity metal chloride was recovered in the form of hydrochloric acid. The recovered hydrochloric acid was used as an aqueous solution, which was electrolyzed and decomposed into chlorine gas and hydrogen gas.
電気分解の塩酸中の塩素を１００％とした場合に、電気分解により回収された塩素の回収率は、８０％であった。 When the chlorine in the hydrochloric acid for electrolysis was 100 % , the recovery rate of chlorine recovered by electrolysis was 80%.
［実施例３］
実施例１において、チタンスラグの選択塩素化にて生成した不純物金属塩化物を、上記条件のもとで、チタンスクラップで還元して、不純物金属塩化物中の塩素を塩化チタンの形で回収した。回収された塩化チタンを溶融塩電解して塩化チタン中の塩素を塩素ガスとして回収するともに、塩化チタン中のチタンは電析チタンとして回収した。
[Example 3]
In Example 1, impurity metal chloride produced by selective chlorination of titanium slag was reduced with titanium scrap under the above conditions, and chlorine in the impurity metal chloride was recovered in the form of titanium chloride. . The recovered titanium chloride was molten salt electrolyzed to recover the chlorine in the titanium chloride as chlorine gas, and the titanium in the titanium chloride was recovered as electrodeposited titanium.
塩化チタン中の塩素を１００％とした場合の塩素ガスの回収率は、８０％であった。一方、電析チタンの純度は、９９％であった。 When the chlorine in titanium chloride was 100 % , the recovery rate of chlorine gas was 80%. On the other hand, the purity of electrodeposited titanium was 99%.
本発明は、チタン含有原料の高品位化処理を効率よく進めることができる。 The present invention can efficiently advance a high-quality treatment of a titanium-containing raw material.
Claims (8)
前記選択塩素化に先立って、前記チタン含有原料に対して酸化処理を施すことを特徴とするチタン含有原料の高品位化方法。 In the method for improving the quality of a titanium-containing raw material, an impurity metal is selectively separated and removed as a chloride from the titanium-containing raw material (hereinafter simply referred to as “selective chlorination”) to obtain a high titanium- containing raw material.
Prior to the selective chlorination, the titanium-containing raw material is subjected to an oxidation treatment, wherein the titanium-containing raw material is improved in quality.
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