JP2014234547A - Raw material for titanium refining and method of producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チタン製錬用原料の高品位化方法において行われる酸浸出処理に際し、優れた酸浸出特性を有するチタン製錬用原料およびその製法に関する。 The present invention relates to a raw material for titanium smelting having excellent acid leaching characteristics and a method for producing the same in the acid leaching treatment performed in the method for improving the quality of raw materials for smelting titanium.
チタン含有量の高い高品位なチタン製錬用原料は、近年の原料価格の高騰により、入手が困難な状況にある。このような背景において、比較的安価な低品位のチタン製錬用原料を購入して、これをユーザーの方でチタン含有率を高める処理を行って（以下、アップグレードという場合がある）高品位チタン製錬用原料とし、これを四塩化チタン原料として利用するという考え方もある。 High-grade titanium smelting raw materials with high titanium content are difficult to obtain due to the recent rise in raw material prices. Against this backdrop, a relatively inexpensive low-grade titanium smelting raw material is purchased, and this is processed by the user to increase the titanium content (hereinafter sometimes referred to as an upgrade). There is also a concept of using it as a raw material for smelting and using it as a raw material for titanium tetrachloride.
チタン製錬用原料のアップグレード技術は、いわゆる酸浸出により不純物を溶解分離してチタン鉱石中に含まれている酸化チタン分を濃縮する方法や、チタン製錬用原料中の不純物を塩素化反応により分離除去する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。 Titanium smelting raw material upgrade technology includes so-called acid leaching to dissolve and separate impurities to concentrate titanium oxide contained in titanium ore, and chlorination of impurities in titanium smelting raw materials. A method of separating and removing is known (for example, see Patent Documents 1 and 2).
これらの方法のうち、酸浸出処理方法においては、Ｂｅｎｉｌｉｔｅ法やＢｅｃｈｅｒ法が知られており、既に商用化されている。 Among these methods, as the acid leaching treatment method, the Benilite method and the Becher method are known and have already been commercialized.
しかしながら、酸浸出処理の実用化方法においても、酸浸出の効率や廃液処理の点では、まだ改善の余地が残されていると考えられる。 However, it is considered that there is still room for improvement in the acid leaching treatment practical method in terms of acid leaching efficiency and waste liquid treatment.
前記酸浸出処理方法を利用してチタン製錬用原料を処理する方法においては、チタン製錬用原料の種類によって酸浸出処理の方法も異なってくる。例えば、イルメナイト鉱に対しては硫酸による酸浸出処理に先立って、事前に還元処理を施すことにより、酸浸出処理速度を効果的に高めることができることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。 In the method of treating a raw material for titanium smelting using the acid leaching treatment method, the method of the acid leaching treatment varies depending on the type of raw material for titanium smelting. For example, it is known that the acid leaching treatment rate can be effectively increased by performing a reduction treatment in advance on the ilmenite ore prior to the acid leaching treatment with sulfuric acid (for example, Non-Patent Document 1). reference).
前記したチタン鉱石の予備処理方法においては、当該記載の範囲のイルメナイト鉱石については有効であるが、例えばチタンスラグのようなチタン製造の副生物をチタン製錬用原料として再利用する場合、この原料に対する予備処理方法に関する開示はない。 In the above-described pretreatment method of titanium ore, the ilmenite ore in the range described above is effective. However, when a by-product of titanium production such as titanium slag is reused as a raw material for titanium smelting, this raw material is used. There is no disclosure regarding the pre-processing method.
また、イルメナイト鉱等の酸浸出処理が利用可能な原料であっても、前記チタン鉱石の酸浸出処理速度については、まだ、改善の余地が残されている。 Moreover, even if it is a raw material which can utilize acid leaching processes, such as an ilmenite ore, the room for improvement is still left about the acid leaching process speed | rate of the said titanium ore.
このように、酸浸出処理によるチタン製錬用原料のアップグレード処理方法においては、酸浸出処理速度の点で改善の余地が残されており、また、種々のチタン製錬用原料に対して有効な方法がなくその改善の余地が残されている。 As described above, in the upgrade process of the raw material for titanium smelting by the acid leaching treatment, there is still room for improvement in terms of the acid leaching treatment rate, and it is effective for various raw materials for titanium smelting. There is no way to improve it.
本発明は、チタン製錬用原料を湿式法により高品位化するに際して用いられるチタン製錬用原料であって、高品位化の際に行なう酸浸出性の優れたチタン製錬用原料の提供を目的とするものである。 The present invention provides a titanium smelting raw material that is used when a titanium smelting raw material is improved in quality by a wet method, and is excellent in acid leaching when performing high quality. 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、特に湿式処理により低品位のチタン製錬用原料を有効に処理する方策を探索していたところ、酸による浸出速度の早いチタン製錬用原料の結晶構造が存在していることを見出し、本発明を完成するに至った。 In view of such circumstances, repeated investigations on the means for solving the above-described problems, particularly searching for a method for effectively treating low grade raw materials for titanium smelting by wet processing, for smelting titanium with a fast acid leaching rate. The present inventors have found that the crystal structure of the raw material exists and have completed the present invention.
即ち、本発明に係るチタン製錬用原料は、湿式法によるチタン製錬用原料の高品位化に供されるチタン製錬用原料であって、少なくともチタン、鉄、ケイ素の酸化物を含み、前記チタン製錬用原料中の酸化鉄とシリカが別個独立の結晶構造として存在していることを特徴とするものである。 That is, the raw material for titanium smelting according to the present invention is a raw material for titanium smelting used for upgrading the raw material for titanium smelting by a wet method, and includes at least an oxide of titanium, iron, silicon, The iron oxide and silica in the titanium smelting raw material exist as separate and independent crystal structures.
本発明に係るチタン製錬用原料においては、前記チタン製錬用原料中の酸化鉄が、Ｆｅ２Ｏ３／ＦｅＯ比が１．２以下であることを好ましい態様とするものである。 In the raw material for titanium smelting according to the present invention, it is preferable that the iron oxide in the raw material for smelting titanium has an Fe 2 O 3 / FeO ratio of 1.2 or less.
本発明に係るチタン製錬用原料においては、前記チタン製錬用原料は、チタン製錬の副生物であるチタンスラグまたはイルメナイトを元原料とすることを好ましい態様とするものである。 In the raw material for titanium smelting according to the present invention, the preferred raw material for smelting titanium is titanium slag or ilmenite as a by-product of titanium smelting.
本発明に係るチタン製錬用原料の製造方法は、湿式法によるチタン製錬用原料の高品位化に供される酸浸出性の優れたチタン製錬用原料の製造方法であって、少なくともチタン、鉄、ケイ素の酸化物を含む前記チタン製錬用原料の元原料を酸化焙焼した後、還元焙焼することを特徴とするものである。 The method for producing a raw material for titanium smelting according to the present invention is a method for producing a raw material for titanium smelting with excellent acid leaching properties, which is used for improving the quality of a raw material for titanium smelting by a wet method. The raw material of the raw material for smelting titanium containing oxides of iron and silicon is oxidative roasted and then reduced roasted.
本発明に係る方法に従うことで、酸化鉄とシリカが別個独立の結晶構造として存在していることにより、酸浸出によって酸化鉄のみが選択的に除去されやすくなり、原料のチタン分が向上する。このように、チタン製錬用原料のアップグレード処理を効果的に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, since iron oxide and silica are present as separate and independent crystal structures, only iron oxide is easily selectively removed by acid leaching, and the titanium content of the raw material is improved. Thus, there exists an effect that the upgrade process of the raw material for titanium smelting can be advanced effectively.
本発明の最良の実施形態について以下に詳細に説明する。
本発明に係るチタン製錬用原料は、湿式法によるチタン製錬用原料の高品位化に供されるものであって、前記チタン製錬用原料に含まれる酸化鉄とシリカが別個独立の結晶構造として存在していることを特徴とするものである。
The best embodiment of the present invention will be described in detail below.
The raw material for titanium smelting according to the present invention is used to improve the quality of a raw material for titanium smelting by a wet method, and the iron oxide and silica contained in the raw material for titanium smelting are crystal independent from each other. It exists as a structure.
ここでいうところのチタン製錬用原料に含まれる酸化鉄とシリカが別個独立の結晶構造として存在しているということは、チタン製錬用原料に含まれる酸化鉄とシリカが相互に固溶したものではなく、独立の結晶体として存在していること意味している。 The fact that iron oxide and silica contained in the titanium smelting raw material here exist as separate crystal structures means that the iron oxide and silica contained in the titanium smelting raw material are in solid solution with each other. It means that it exists as an independent crystal body.
酸化鉄とシリカが固溶体を構成していると、続いて酸浸出を行っても酸化鉄が溶解されにくいが、このように酸化鉄とシリカが別個に結晶を構成しているので、酸化鉄が容易に溶解されて、除去されるという効果を奏する。 If iron oxide and silica constitute a solid solution, iron oxide is difficult to dissolve even if acid leaching is subsequently performed, but since iron oxide and silica constitute crystals separately in this way, iron oxide It has the effect of being easily dissolved and removed.
本発明においては、また、チタン製錬用原料中のＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯの比（重量比）を１．２以下とすることを好ましい態様とするものである。 In the present invention, it is also preferable that the ratio (weight ratio) of Fe 2 O 3 / FeO in the raw material for titanium smelting is 1.2 or less.
前記したような結晶構造やＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯの比を有するチタン製錬用原料は、高品位化工程における酸浸出処理に好適であり、前記チタン製錬用原料中の酸化鉄を効率よく溶解分離することができる、という効果を奏するものである。 The raw material for titanium smelting having the crystal structure and the ratio of Fe 2 O 3 / FeO as described above is suitable for acid leaching treatment in a high quality process, and the iron oxide in the raw material for titanium smelting can be efficiently used. This has the effect of being able to be dissolved and separated.
前記した特徴を有するチタン製錬用原料の酸浸出処理速度は、従来の方法に比べて飛躍的に高められているという効果を奏するものである。 The acid leaching treatment rate of the raw material for titanium smelting having the above-described characteristics has an effect that it is dramatically increased as compared with the conventional method.
次に本発明に係るチタン製錬用原料を製造するための好ましい態様について以下に述べる。本発明のチタン製錬用原料の製造方法は、下記に述べるように、チタン含有原料を酸化焙焼し、還元焙焼するものである。 Next, the preferable aspect for manufacturing the raw material for titanium smelting which concerns on this invention is described below. As described below, the method for producing a raw material for titanium smelting according to the present invention involves oxidation roasting and reduction roasting of a titanium-containing raw material.
本発明に係るチタン製錬用原料の製造に用いる原料は、チタン製錬における副生物であるいわゆるチタンスラグや、イルメナイトのような酸化チタン含有のチタン鉱石を使用することができる。 As the raw material used for producing the raw material for titanium smelting according to the present invention, so-called titanium slag, which is a by-product in titanium smelting, or titanium ore containing titanium oxide such as ilmenite can be used.
本発明においては、まず、チタン製錬用原料を酸化性雰囲気の高温雰囲気下にて酸化焙焼する。このように酸化焙焼を施すことにより、酸化鉄とシリカの結晶構造を別個独立の構造に調整することができる。 In the present invention, first, the raw material for titanium smelting is oxidative roasted in a high temperature atmosphere of an oxidizing atmosphere. By performing oxidation roasting in this way, the crystal structures of iron oxide and silica can be adjusted to separate and independent structures.
また同時に、前記酸化焙焼を施すことにより、チタン鉱石中の亜酸化チタンの価数を４価の酸化チタンに効率よく転化することができ、その結果、その後に行う酸浸出処理によるチタンロスを防止できる、という効果を奏するものである。 At the same time, by performing the oxidation roasting, the valence of titanium suboxide in the titanium ore can be efficiently converted to tetravalent titanium oxide, and as a result, titanium loss due to the subsequent acid leaching treatment is prevented. It has the effect of being able to.
前記チタン鉱石の酸化焙焼温度は、８００℃〜１０００℃の範囲が好ましいとされ、より好ましくは、８５０℃〜９５０℃の範囲をより好ましい範囲とされる。 The oxidation roasting temperature of the titanium ore is preferably in the range of 800 ° C to 1000 ° C, more preferably in the range of 850 ° C to 950 ° C.
前記した温度範囲にて酸化焙焼を行なうことにより、酸化鉄とシリカの結晶構造を別個独立の形に調整できる、という効果を奏するものである。 By performing oxidative roasting in the above temperature range, there is an effect that the crystal structures of iron oxide and silica can be adjusted to independent shapes.
図２〜図５は、本願発明使用したチタン製錬用原料を酸化焙焼した後の鉱石中のシリカと酸化鉄の存在形態を示す画像で写真である。前記の画像写真より、シリカを取り囲むように酸化鉄が存在している様子が観察される。この画像写真が示すように、チタン製錬用原料の酸化焙焼処理を行なうことにより、酸化鉄とシリカを別個独立に形成させることができ、その結果、チタン鉱石中に存在する酸化鉄を優先的に溶解処理させることができる、という効果を奏するものである。 2-5 is a photograph with the image which shows the presence form of the silica and iron oxide in the ore after carrying out the oxidation roasting of the raw material for titanium smelting used for this invention. From the image photograph, it is observed that iron oxide exists so as to surround the silica. As shown in this photo, iron oxide and silica can be formed independently by performing oxidation roasting treatment of the raw material for titanium smelting. As a result, priority is given to iron oxide present in titanium ore. The effect that it can be made to melt | dissolve automatically is produced.
前記酸化焙焼雰囲気は、大気あるいは酸素ガス気流中で行なうことが好ましい。特に酸素ガス気流中で行なう際には、不活性ガスで希釈した酸素ガスを酸化剤として使用することが好ましい態様である。 The oxidation roasting atmosphere is preferably performed in the air or an oxygen gas stream. In particular, when performing in an oxygen gas stream, it is preferable to use oxygen gas diluted with an inert gas as an oxidizing agent.
本発明においては、特に前記不活性ガス中の酸素ガスの分圧を０．２ＭＰａ〜０．９ＭＰａの範囲に制御することが好ましい。 In the present invention, it is particularly preferable to control the partial pressure of oxygen gas in the inert gas in the range of 0.2 MPa to 0.9 MPa.
前記した条件下にて酸化焙焼することにより、チタン製錬用原料中のチタン鉱石中の亜酸化チタンを４価の酸化チタンに効率よく転化することができる、という効果を奏するものである。 By oxidative roasting under the above-described conditions, it is possible to efficiently convert titanium suboxide in the titanium ore in the raw material for smelting titanium into tetravalent titanium oxide.
本発明においては、前記した酸化焙焼されたチタン鉱石は、次いで、還元処理を施すことが好ましい。前記したような酸化焙焼を施すことにより、酸化鉄とシリカの結晶構造を別個独立の形を維持したまま３価の酸化鉄を２価に還元することができる。 In the present invention, it is preferable that the oxidation or roasted titanium ore is subsequently subjected to a reduction treatment. By performing oxidation roasting as described above, it is possible to reduce trivalent iron oxide to divalent while maintaining the crystal structures of iron oxide and silica in a separate and independent form.
本発明に係る還元焙焼温度は、７００℃〜８００℃の範囲とすることが好ましく、より好ましくは、７５０℃〜８００℃の範囲とすることが好ましい。 The reduction roasting temperature according to the present invention is preferably in the range of 700 ° C to 800 ° C, more preferably in the range of 750 ° C to 800 ° C.
また、本願発明においては、酸化焙焼温度に比べて、還元焙焼温度を低目に設定することを好ましい態様とするものである。 In the present invention, it is preferable to set the reduction roasting temperature to be lower than the oxidation roasting temperature.
前記したようなチタン製錬用原料の酸化還元焙焼処理を行なうことで、効率よく、前記原料中の酸化鉄を効率よく分離除去することができる、という効果を奏するものである。 By performing the oxidation-reduction roasting treatment of the raw material for titanium smelting as described above, there is an effect that the iron oxide in the raw material can be efficiently separated and removed.
前記したような温度範囲にて処理することにより、酸化鉄とシリカを別個独立な結晶構造を維持したまま３価の酸化鉄を２価に還元することができる、という効果を奏するものである。 By treating in the temperature range as described above, there is an effect that trivalent iron oxide can be reduced to divalent while maintaining separate crystal structures of iron oxide and silica.
本発明においては、前記した温度の上限を越えて還元焙焼を行なうと、還元焙焼後のチタン製錬用原料中に存在する酸化鉄とシリカの固溶体が形成され、その結果、その後の酸浸出処理の効率が著しく低下する。一方、前記還元焙焼温度が７５０℃未満の場合には、今度は、還元焙焼速度が低下して目的とするＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯの比を有するチタン製錬用原料を得ることが難しく、効率的でない。よって、本発明に係る還元焙焼温度は、７５０℃〜８５０℃の範囲とすることが好ましいとされる。 In the present invention, when reduction roasting is performed exceeding the upper limit of the temperature described above, a solid solution of iron oxide and silica present in the raw material for titanium smelting after reduction roasting is formed, and as a result, the subsequent acid The efficiency of the leaching process is significantly reduced. On the other hand, when the reductive roasting temperature is less than 750 ° C., it is difficult to obtain a titanium smelting raw material having the desired Fe 2 O 3 / FeO ratio by reducing the reductive roasting rate. Is not efficient. Therefore, the reduction roasting temperature according to the present invention is preferably in the range of 750 ° C to 850 ° C.
前記還元雰囲気は、ＣＯガスまたは水素ガス雰囲気で行なうことが好ましいとされる。その結果、効率よく本発明に係るチタン製錬用原料を生成させることができる、という効果を奏するものである。 The reducing atmosphere is preferably performed in a CO gas or hydrogen gas atmosphere. As a result, there is an effect that the raw material for titanium smelting according to the present invention can be efficiently generated.
本発明においては、前記酸化還元焙焼されたチタン製錬用原料中のＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯの比（重量比）を１．２以下とすることを好ましい態様とするものである。 In the present invention, it is preferable that the ratio (weight ratio) of Fe 2 O 3 / FeO in the redox roasted titanium smelting raw material is 1.2 or less.
前記した態様により、その後に行なう酸浸出を効果的に進めることができる、という効果を奏するものである。 According to the above aspect, there is an effect that the acid leaching performed thereafter can be effectively advanced.
前記処理後のＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯの比が、１．２より高い場合には、前記処理後のチタン製錬用原料の酸浸出が遅滞して、その結果効率の良い酸浸出を進めることができず、生産性が低いという別の課題に遭遇する。 When the ratio of Fe 2 O 3 / FeO after the treatment is higher than 1.2, acid leaching of the raw material for titanium smelting after the treatment is delayed, and as a result, efficient acid leaching is promoted. I can't do it, and I encounter another problem that productivity is low.
本発明においては、還元雰囲気は、ＣＯガスで行なうことが好ましく、その場合には、不活性ガスで希釈したＣＯガスを使用することが可能である。また、不活性ガス中のＣＯガスの分圧は、０．０１ＭＰａ〜０．１ＭＰａの範囲を好ましい態様とするものである。前記したような範囲に規定することにより、還元焙焼後のチタン製錬用原料中のＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯの比を確実に１．２以下に制御することができる、という効果を奏するものである。 In the present invention, the reducing atmosphere is preferably performed with CO gas. In that case, CO gas diluted with an inert gas can be used. The partial pressure of the CO gas in the inert gas is preferably in the range of 0.01 MPa to 0.1 MPa. By prescribing in the above-described range, there is an effect that the ratio of Fe 2 O 3 / FeO in the raw material for titanium smelting after reduction roasting can be surely controlled to 1.2 or less. It is.
次いで、本発明に係るチタン鉱石の酸浸出にかかる好ましい態様について以下に述べる。
本発明に用いる酸は、塩酸が好ましく、その濃度は、１０％以上が好ましいとされる。 チタン製錬用原料の酸浸出処理に使用する塩酸の濃度が、１０％未満の場合には、酸浸出処理に要する時間が長時間となり、酸浸出の効率の点で改善の余地がある。一方、塩酸の濃度は、高い方が酸浸出処理時間を短縮することは可能ではあるが、コストが嵩むという新たな検討課題が生じる。よって、本発明に用いる塩酸の濃度は、１０％以上がより好ましいとされる。
Next, a preferred embodiment relating to acid leaching of the titanium ore according to the present invention will be described below.
The acid used in the present invention is preferably hydrochloric acid, and the concentration is preferably 10% or more. When the concentration of hydrochloric acid used for the acid leaching treatment of the raw material for titanium smelting is less than 10%, the time required for the acid leaching treatment becomes long, and there is room for improvement in terms of the efficiency of acid leaching. On the other hand, the higher the concentration of hydrochloric acid, the shorter the acid leaching treatment time can be, but a new problem of increased cost arises. Therefore, the concentration of hydrochloric acid used in the present invention is more preferably 10% or more.
酸浸出処理の際の温度は、１１０℃〜１５０℃の範囲で行なうことが好ましい。よって、当該温度範囲にて酸即ち、酸浸出液を液体状態に保持するべく、加圧下で実施することが好ましい。 The temperature during the acid leaching treatment is preferably in the range of 110 ° C to 150 ° C. Therefore, it is preferable to carry out under pressure in order to keep the acid, that is, the acid leaching solution in a liquid state in the temperature range.
前記酸浸出の際の温度が１１０℃以下の場合には、上記した酸浸出処理速度が低く酸浸出効率が悪い。一方、上記酸浸出温度が、１５０℃以上においては、酸浸出処理速度が飽和し、その改善効果が鈍化することおよび、反応容器内の酸の沸騰を抑制するための圧力を余計に高めることが必要となる。 When the temperature during the acid leaching is 110 ° C. or less, the acid leaching treatment rate is low and the acid leaching efficiency is poor. On the other hand, when the acid leaching temperature is 150 ° C. or higher, the acid leaching treatment rate is saturated, the improvement effect is slowed down, and the pressure for suppressing the boiling of the acid in the reaction vessel is excessively increased. Necessary.
その結果、反応容器の耐圧に配慮する必要があると共に、反応容器の温度を必要以上に加熱するための、エネルギーコスト増にも繋がる。よって、本発明においては、酸浸出処理温度は、１１０℃〜１５０℃が好ましい範囲とされる。 As a result, it is necessary to consider the pressure resistance of the reaction vessel, and also lead to an increase in energy cost for heating the temperature of the reaction vessel more than necessary. Therefore, in the present invention, the acid leaching treatment temperature is preferably in the range of 110 ° C to 150 ° C.
前記した反応温度を維持するために、各反応容器内は、加圧状態に維持しておくこと好ましい。反応容器内の圧力は、同容器内に保持した塩酸の沸騰を抑制するためのもので、本発明においては、０．１ＭＰａ〜０．４ＭＰａに加圧しておくことを好ましい態様とするものである。 In order to maintain the above-described reaction temperature, it is preferable to keep the inside of each reaction vessel in a pressurized state. The pressure in the reaction vessel is for suppressing boiling of hydrochloric acid held in the vessel. In the present invention, it is preferable to pressurize to 0.1 MPa to 0.4 MPa. .
また、本発明においては、チタン製錬用原料の酸浸出処理は、加圧下で行うため、バッチ処理で行うことが多い。しかしながら、図１に示すように、例えば、酸浸出容器１の上部に抜き取り部４を設けて、同抜き取り部４よりオーバーフローで抜き出された酸浸出液をポンプ３にて酸浸出処理層２の底部に戻すような循環式の酸浸出方式を採用することもできる。その結果、効率よく酸浸出処理を進めることができるという効果を奏するものであある。
In the present invention, the acid leaching treatment of the raw material for titanium smelting is performed under pressure, and thus is often performed by batch processing. However, as shown in FIG. 1, for example, an extraction unit 4 is provided at the top of the acid leaching container 1, and the acid leaching solution extracted from the extraction unit 4 by overflow is pumped to the bottom of the acid
本願に使用するチタン製錬用原料の粒度は、１００μｍ〜８５０μｍの範囲に整粒しておくことが好ましい。前記したような粒度範囲に整粒しておくことにより、チタン製錬用原料の酸浸出処理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。 The particle size of the raw material for titanium smelting used in the present application is preferably sized in the range of 100 μm to 850 μm. By adjusting the particle size within the above-described particle size range, an effect is obtained that the acid leaching treatment of the raw material for titanium smelting can be efficiently advanced.
本発明に従うことにより、塩酸の利用率も７５％以上という高いレベルを達成することができるという効果を奏するものである。ここでいうところの塩酸の利用率とは、使用前の塩酸濃度から使用後の塩酸濃度を差し引いたものを使用前の塩酸濃度で除した値で定義したものである。よって、この数値が大きいほど、塩酸が酸浸出処理に対して有効に利用されたことを意味する。 According to the present invention, the utilization rate of hydrochloric acid can achieve a high level of 75% or more. The utilization rate of hydrochloric acid here is defined by a value obtained by subtracting the concentration of hydrochloric acid after use from the concentration of hydrochloric acid before use and dividing by the concentration of hydrochloric acid before use. Therefore, it means that hydrochloric acid was effectively utilized for the acid leaching process as this numerical value increased.
以上述べたように、本発明に従うことにより、チタン分の低いチタン製錬用原料の場合に対しても、効率よくアップグレード処理することができる、という効果を奏するものである。 As described above, according to the present invention, there is an effect that the upgrade process can be efficiently performed even in the case of a raw material for titanium smelting with a low titanium content.
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。実施例および比較例において、特記しない限り、共通条件は、以下のとおりである。
１）低品位チタン製錬原料（元原料）
ＴｉＯ２品位：８０％
粒度：１００μｍ〜８５０μｍ
２）酸化処理
温度：８５０℃〜９５０℃
雰囲気：Ａｉｒ（１００Ｖｏｌ％）
３）還元処理
温度：７５０℃〜８００℃
雰囲気：ＣＯガス（１０Ｖｏｌ％）＋Ｎ２（９０Ｖｏｌ％）
４）塩酸（副原料）
濃度：１０％〜２５％
５）反応容器
材質：テフロン（登録商標）コーティングステンレス容器
運転圧力：０．１〜０．４ＭＰａ
運転温度：１１０℃〜１５０℃
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In the examples and comparative examples, the common conditions are as follows unless otherwise specified.
1) Low-grade titanium smelting raw material (original raw material)
TiO 2 grade: 80%
Particle size: 100 μm to 850 μm
2) Oxidation temperature: 850 ° C to 950 ° C
Atmosphere: Air (100 Vol%)
3) Reduction treatment Temperature: 750 ° C to 800 ° C
Atmosphere: CO gas (10Vol%) + N 2 ( 90Vol%)
4) Hydrochloric acid (auxiliary material)
Concentration: 10% to 25%
5) Reaction vessel Material: Teflon (registered trademark) coated stainless steel vessel Operating pressure: 0.1 to 0.4 MPa
Operating temperature: 110 ° C to 150 ° C
［実施例１］
チタン製錬用原料の元原料を前記条件にて酸化・還元処理を施した。前記処理を施した原料のＥＰＭＡ分析を行ない、その結果を図２〜図５に示した。
図２は、元原料の酸化・還元処理で得られたチタン製錬用原料中のＥＰＭＡによる二次電子像を表している。また、図３〜図５は、図２の組織に対するＳｉ、ＦｅおよびＯに係る反射像を表している。図２〜図５のＥＰＭＡ分析結果により、図２の組織写真の中心部にＳｉＯ２が存在し、これを取り囲むようにＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３が存在しており、かつ、両者が固溶体を形成せず、別個独立に存在していることが確認された。
また、図６のＸ線回折チャート（楕円の破線部内で示す）により、チタン製錬用原料中のシリカは、結晶質なシリカであることも確認された。
[Example 1]
The raw material of the raw material for titanium smelting was subjected to oxidation / reduction treatment under the above conditions. EPMA analysis of the raw material which performed the said process was performed, and the result was shown in FIGS.
FIG. 2 shows a secondary electron image by EPMA in the raw material for titanium smelting obtained by oxidation / reduction treatment of the original raw material. 3 to 5 show reflection images related to Si, Fe, and O with respect to the structure shown in FIG. 2 to 5, according to the results of the EPMA analysis, SiO 2 is present at the center of the structure photograph of FIG. 2, and FeO and Fe 2 O 3 are present so as to surround this, and both form a solid solution. It was confirmed that they existed independently.
Moreover, it was confirmed from the X-ray diffraction chart of FIG. 6 (shown in the broken part of the ellipse) that the silica in the titanium smelting raw material is crystalline silica.
［実施例２］
実施例１で得られたチタン製錬用原料を上記条件で、バッチ式のオートクレーブにて塩酸浸出処理した。
その結果、酸化チタン品位が８０％から９５％までアップグレードされていること確認された。
[Example 2]
The titanium smelting raw material obtained in Example 1 was subjected to hydrochloric acid leaching treatment in a batch-type autoclave under the above conditions.
As a result, it was confirmed that the titanium oxide quality was upgraded from 80% to 95%.
［実施例３］
実施例２において、図１に示した循環式の塩酸浸出方法を採用した以外は、同じ条件下にてチタンスラグを処理した。処理時間は、実施例２に比べて、５０％短縮された。
[Example 3]
In Example 2, titanium slag was treated under the same conditions except that the circulating hydrochloric acid leaching method shown in FIG. 1 was employed. The processing time was shortened by 50% compared to Example 2.
［実施例４］
実施例２において、酸化および還元条件を変更して、それぞれの場合に得られたチタン製錬用原料を塩酸リーチング処理し、それぞれの場合に得られたＦｅ浸出率に及ぼすチタン製錬用原料中のＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯ比の影響を調査した。その結果を図７に示した。図７は、チタン製錬用原料中のＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯ比とＦｅ浸出率との関係を表している。
同比が１．２以下では、浸出率が７０％以上の高い値を示した。しかしながら、同比率が１．２より高い場合では、Ｆｅ浸出率が急激に低下する傾向を示した。
よって、本発明においては、チタン製錬用原料中のＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯの比は、１．２以下が好ましい範囲であることが確認された。
また、Ｆｅの浸出は、加圧容器内にて、１４０℃で３時間かけて行なった。
なお、表１の数値は図７の基になるデータである。
[Example 4]
In Example 2, the oxidation and reduction conditions were changed, the titanium smelting raw material obtained in each case was subjected to hydrochloric acid leaching treatment, and the influence of the Fe leaching rate obtained in each case on the titanium smelting raw material The effect of the Fe 2 O 3 / FeO ratio was investigated. The results are shown in FIG. FIG. 7 represents the relationship between the Fe 2 O 3 / FeO ratio in the raw material for smelting titanium and the Fe leaching rate.
When the ratio was 1.2 or less, the leaching rate was a high value of 70% or more. However, when the ratio was higher than 1.2, the Fe leaching rate tended to decrease rapidly.
Therefore, in the present invention, it was confirmed that the ratio of Fe 2 O 3 / FeO in the raw material for titanium smelting is preferably 1.2 or less.
Further, Fe leaching was performed in a pressurized container at 140 ° C. for 3 hours.
In addition, the numerical value of Table 1 is data used as the basis of FIG.
［比較例１］
実施例１において、酸化・還元処理温度のうち、酸化処理温度を１,０５０℃にて実施した以外は同じ条件下にて処理を行なった。チタン製錬用原料中に結晶化したシリカが確認された。
[Comparative Example 1]
In Example 1, the treatment was performed under the same conditions except that the oxidation treatment temperature was 1,050 ° C. among the oxidation / reduction treatment temperatures. Silica crystallized in the titanium smelting raw material was confirmed.
［比較例２］
実施例１において、酸化・還元処理温度のうち、還元処理温度を９５０℃にて実施した以外は同じ条件下にて処理を行なった。
同処理されたチタン製錬用原料中の結晶構造を調査したところ、酸化鉄とシリカの固溶体が確認された。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the treatment was performed under the same conditions except that the reduction treatment temperature was 950 ° C. among the oxidation / reduction treatment temperatures.
When the crystal structure in the treated titanium smelting raw material was investigated, a solid solution of iron oxide and silica was confirmed.
［比較例３］
実施例１において、酸化・還元処理温度のうち、還元処理時間を短くした以外は同じ条件下にて処理を行なった。酸化・還元処理後のＦｅ２Ｏ３／ＦｅＯの比が、大きくなり、目的の組成比範囲内に収めることができなかった。
[Comparative Example 3]
In Example 1, the treatment was performed under the same conditions except that the reduction treatment time was shortened among the oxidation and reduction treatment temperatures. The ratio of Fe 2 O 3 / FeO after the oxidation / reduction treatment was increased and could not fall within the target composition ratio range.
本発明は、四塩化チタン製造用のチタン製錬用原料のアップグレードが可能となり、チタン製錬に有望である。 The present invention makes it possible to upgrade a raw material for titanium smelting for producing titanium tetrachloride, which is promising for titanium smelting.
１…酸浸出容器
２…酸浸出処理層
３…ポンプ
４…抜き取り部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (4)
A method for producing a raw material for titanium smelting used for improving the quality of a raw material for titanium smelting by a wet method, wherein the raw material of the raw material for titanium smelting containing at least titanium, iron and silicon oxides is oxidized. A method for producing a raw material for titanium smelting, characterized in that after roasting, reduction roasting.
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