【発明の詳細な説明】
チタン含有材料の浸出
本発明は、チタン含有材料から不純物を除去することに関する。
用語「チタン含有材料」は、ここでは少なくとも２重量％のチタンを含む材料
を意味するものと理解されたい。
特に本発明は、酸を存在させた水性浸出を用いることによりチタン含有材料か
らシリカ及びアルミナを除去する方法で、それら不純物の除去に対する浸出の効
果性を、前処理及び浸出の条件の組合せにより向上させた方法を与える。
工業的塩素化法では、二酸化チタン含有供給原料をコークスと共に、７００〜
１２００℃の範囲の最高温度まで操作される種々の設計（流動床、シャフト、溶
融塩）の塩素化器へ供給する。工業的塩素化器の最も一般的な型は、流動床型の
ものである。チタニア及び炭素含有導入物中にガス状塩素を通過させ、二酸化チ
タンを四塩化チタンガスに転化し、そのガスを次に排出ガス流として取り出し、
凝縮して液体四塩化チタンにし、更に精製及び処理する。
工業的塩素化器中で行われる塩素化法は、純粋二酸化チタン供給原料を四塩化
チタンへ転化するのに非常に適している。しかし、他の導入物の殆ど（即ち、供
給原料中の不純物）は、塩素化工程自身、又は続く凝縮及び精製段階を非常に複
雑にする問題を起こす。起きる問題の種類を記載した表をここに提示する。更に
、生成物中に入らない各導入物部分は、処理及び廃棄すべき廃棄物の発生の実質
上の原因になる。或る導入物（例えば、重金属、放射性物質）は、廃棄物の分類
を要する結果になり、それは専門家によって監視付貯蔵所に廃棄しなければなら
ないであろう。
従って、塩素化に好ましい導入物は高品質材料であり、鉱物ルチル（ＴｉＯ2
９５〜９６％）は現在最も適した供給物である。ルチルの品不足は、チタン含有
スラグ（ＴｉＯ2約８６％）及び合成ルチル（ＴｉＯ2９２〜９５％で変動）のよ
うに、天然産イルメナイト（ＴｉＯ2４０〜６０％）を品質向上させて形成した
他の供給原料の開発をもたらしてきた。これらの品質向上法は、第一の要点とし
て鉄の除去を行うが、幾らかのアルミニウムと同様、マンガン及びアルカリ土類
不純物の除去まで拡張されている。
従来法では、チタン含有材料、例えば、イルメナイトから、種々の方法により
合成ルチルが形成されてきた。オーストラリア西部で種々に操作されているよう
な最も一般的に適用されている方法によれば、ロータリーキルン中で１１００℃
を越える温度でチタン含有鉱物を石炭又は木炭により還元する。この方法では鉱
物中に含まれる鉄は実質的に金属化する。マンガン不純物を部分的に硫化物へ転
化するために、硫黄の添加も行われている。還元に続き金属化生成物を冷却し、
付随する木炭から分離し、次に水中空気混入法にかけて実質的に全ての含有金属
鉄を分離可能な微細酸化鉄として除去する。分離されたチタン含有生成物を２〜
５％の硫酸水溶液で処理し、マンガン及び幾らかの残留鉄を溶解する。報告され
、或は操作されているこの方法では、アルカリ又はアルカリ土類、アルミニウム
、珪素、バナジウム、又は放射性物質の化学的除去は実質的に行われていない。
更に、鉄及びマンガンの除去は不完全である。
最近の報告では、一層低い温度で還元を行い、水中空気混入及び酸化鉄分離工
程後に塩酸浸出を行う方法が与えられている。この報告によれば、その方法は鉄
、マンガン、アルカリ及びアルカリ土類不純物、アルミニウム導入物の実質的部
分及び幾らかのバナジウムの外、トリウムを除去するのに効果的である。その方
法は現存するキルン型装置で改造して操作することができる。しかし、この方法
はバナジウムを完全に除去するには効果的でなく、珪素に対する化学的効果は殆
どない。
別の従来法の発明では、マグネシウム、マンガン、鉄及びアルミニウムの比較
的高度の除去が達成されている。そのような方法の一つでは、通常ロータリーキ
ルン中で、イルメナイトを先ず熱還元してそれに含まれる酸化第二鉄の還元を（
即ち、実質的な金属化を行うことなく）実質的に完了させる。次に冷却した還元
生成物を３５ｐｓｉの圧力で１４０〜１５０℃で２０％を越える塩酸で浸出し、
鉄、マグネシウム、アルミニウム及びマンガンを除去する。浸出液は噴霧焙焼し
、塩化水素を再生させ、それを浸出工程へ再循環する。
別の方法では、イルメナイトを加熱酸化した後、熱還元することにより（流動
床又はロータリーキルンで）粒子精製する。次に冷却した還元生成物を２０％を
越える塩酸で大気圧浸出にかけて有害な不純物を除去する。この方法ではスプレ
ー焙焼により酸再生も行う。上述の塩酸浸出型の方法では、全て不純物の除去は
同様である。バナジウム、アルミニウム及び珪素の除去の効果性は完全なもので
はない。
更に別の方法では、ロータリーキルン中でイルメナイトを炭素と共に熱還元し
（金属化は行わない）、次に非酸化性雰囲気中で冷却する。冷却した還元生成物
を２０〜３０ｐｓｉゲージ圧力で１３０℃で１０〜６０％（典型的には、１８〜
２５％）の硫酸で、種子材料を入れて浸出する。その種子材料は溶解したチタニ
アの加水分解を助け、従って、不純物の浸出を助ける。この方法について硫酸の
代わりに塩酸を用いることも特許請求されている。そのような条件では、他の塩
酸型装置で達成される不純物除去と同様な不純物除去が予想される。硫酸を用い
た場合、放射性物質の除去は不完全になるであろう。
イルメナイトを一層高品質の生成物へ向上させるために一般に適用されている
方法は、コークスを添加して電気炉中で溶融し、溶融チタン含有スラグ（注型及
び粉砕用）及び銑鉄を生成させる。このやり方では問題の不純物中で鉄だけが除
去され、そのため、その方法の組成限界の結果として不完全なものにしかならな
い。
塩素化に適したチタン含有量の大きな材料へ品質向上させるために、非常に多
種類の可能性のある供給原料を利用することができる。塩素化に適した材料を生
成させる目的で、従来法により満足に品質向上することができない主なチタニア
原料の例には、硬質岩石（非岩屑）イルメナイト、珪酸質ロイコキセン(leucoxe
ne)、多くの一次（非風化）イルメナイト、及び大きなアナターゼ原料が含まれ
る。多くのそのような二次原料（例えば、チタニア含有スラグ）も存在する。
供給物中の不純物の性質とは殆ど無関係に高品質の生成物を経済的に製造する
ことができるチタン含有材料の品質向上法を発見すべき大きな根拠が存在するこ
とは明らかである。
現在塩化物法によるチタニア顔料の手順は、供給物のシリカ含有量ができるだ
け低いことが必要である。一般に殆どの供給原料のＳｉＯ2は２％より少ない。
種々の理由から、シリカ含有量の大きい供給原料を利用できる場合、それらは他
のシリカ含有量の低い供給原料と混合し、屡々かなりのコスト及び生産性の損失
を伴う。従って、塩素化のためのチタン含有供給原料を供給する業者は、シリカ
含有量の低い選鉱生成物を与える結果になるような鉱石及び精鉱を慣用的に選択
している。これは一般に物理的分離を基礎にした鉱物選鉱法により達成されてい
る。これらの方法では、価値のあるチタニア鉱物の回収を犠牲にすることなく、
遊離石英粒子の大部分を本質的に除外することができるだけである。鉱物学的に
含有されるシリカの水準は、チタン含有精鉱中でも通常残っている。現在行われ
ているイルメナイトを合成ルチルへ品質向上させる方法では、鉄及び他の主要な
不純物を除去することにより、シリカを濃縮させる効果を与える結果になり、そ
れは品質向上プラントへの供給原料としてのイルメナイト精鉱に必要な資格を悪
化させる。シリカはどのような商業的品質向上法によっても除去されることはな
い。
チタン含有精鉱及び品質向上させた材料からのシリカの化学的除去は、理論的
にはアルカリ条件下での水性浸出により達成することができる。しかし、そのよ
うな浸出を実際的条件下で試見ると、浸出の効果性は、変化に順応しない、即ち
浸出に不活性な、材料中のシリカの形態により、又は固体珪酸質物質の析出をも
たらす溶液中に入ったシリカとチタン含有材料の他の成分との反応により低下す
ることが見出されている。従って、この析出はシリカ除去に対する浸出の効果性
を制約する。
従って、従来法では、シリカ及び他の不純物は、簡単な苛性溶液を極めて過剰
に用いた水性浸出によりチタン含有材料から除去されてきた。過剰であることは
、チタン含有材料中に存在する不純物（例えば、アルミナ）が浸出の効果性を阻
害しないようにするため必要である。或る場合には、使用されなかった薬剤を過
剰に含む使用済み浸出液を直接廃棄することになる。単なる浸出液の再循環は、
その浸出液中に有害な不純物を濃縮し、浸出の効果性を低下する効果を有する。
そのような場合の苛性浸出液のコストはそれを不可能にする程大きく、特に液体
を環境中へ捨てるために起きる中和コストを考慮するとそのようになる。
酸の存在下で行われる浸出でシリカの除去がチタン含有材料の処理に対して効
果的であることを示している現存する又はそれを目的とする従来法は存在しない
。要するに、チタン含有材料からシリカを効果的に除去するために工業的に実現
可能な方法は現在存在しない。
本発明は、次の処理工程：
（ｉ） 後の浸出の特定の条件下で、シリカを浸出し易くする効果を有する前
処理、及び
（ii） 溶液中に入るシリカが珪酸塩として析出又は加水分解されないように
選択された条件下で、酸の存在下での水性浸出、
の工程を含む、チタン含有材料の品質向上を行うための工業的に実現可能な方法
を与える。
前処理工程（ｉ）は、水性苛性処理を含むのが好ましい。
本発明の方法はシリカ、アルミナ及び他の不純物を除去することができること
が驚いたことに発見された。
工程（ｉ）中の処理には、工程（ii）中に入るチタン含有材料中のシリカの形
態が、工程（ii）の条件下での変化に順応することを確実にする効果を有するど
のような処理を含んでいてもよい。例えば、その処理は、チタン含有材料を溶融
してチタン含有スラグを形成することを含んでいてもよい。焙焼中に、含有され
るシリカを珪酸塩に転化するか、又はシリカをガラス相へ転化させる効果を有す
る添加物と共にチタン含有材料を焙焼することを含んでいてもよい。その処理は
、他の添加物を用いて又は用いずに、ガラスを無定形又は結晶質珪酸塩に転化す
る効果を有するアルカリ性浸出処理であってもよい。その処理は、これらの処理
の組合せ、又はこれらの処理と、組合せて希望の効果を与える他の処理との組合
せであってもよい。
工程（ｉ）は、装置がこの工程を遂行するために選択された方法に一部依存す
るどのような適当な装置で行なってもよい。
工程（ii）は、酸の存在下で行われる浸出である。塩酸及び硫酸のみならず、
有機酸及び亜硫酸のような弱酸を含めたどのような適当な酸でも用いることがで
きる。しかし、浸出工程は、シリカが固体析出物又はゲルへ析出しないようなや
り方で行わなければならない。加水分解を確実に回避する最も効果的な手段は、
浸出を低い固体濃度で行い、それによって溶液中のシリカの量を抑える方法であ
る。
浸出はどのような適当な装置で行なってもよい。典型的には、それは撹拌タン
ク反応器で行われる。浸出は多段階又は単一の段階で、連続的又はバッチ式で行
なってもよい。浸出中の固体と液体との流れは同方向の流れでも、又は向流でも
よい。薬剤は浸出中の薬剤濃度を維持するように段階的に添加してもよく又は単
一の段階で添加してもよい。
固体／液体分離は、浸出後、サイクロン、濃化、濾過、加圧濾過、及び遠心分
離を含めたどのような適当なやり方で行なってもよい。使用済み浸出液は、不純
物除去のため浸出液処理を通して浸出段階へ戻すように循環してもよい。別法と
して、使用済み浸出液は廃棄するか、又は別の処理段階で用いられるように処理
してもよい。
もし望むならば、付加的段階を本方法に組み込んでもよい。例えば：
（ｉ） 浸出残留物を更に別の処理、例えば、鉄、マグネシウム及びマンガン
のような不純物を除去するための高温酸浸出段階へ送ってもよい。
（ii） 浸出残留物を洗浄してもよい。
（iii） 浸出残留物を乾燥し、及び（又は）か焼し、及び（又は）凝集させて
もよい。
（iv） 浸出液を再循環させる場合、特定の不純物の濃度を制限するため、分
岐流を取り出してもよい。
（ｖ） 洗浄液の一部を、補充水として再循環してもよい。
（vi） この方法は、鉄、マグネシウム、及びマンガンのような不純物を除去
するため、及びシリカ及びアルミナを部分的に除去するため、チタン含有材料の
品質向上の後に行なってもよい。
（vii） 使用済み浸出液及び洗浄流を、シリカ除去のための処理を行なっても
又は行わなくても、浸出で除去された放射性元素が適当な固体残留物中へ移行す
る場合、浸出／酸再生回路へ送ってもよい。
広い範囲の供給材料、及び前処理、浸出及び溶液処理条件及び構成に順応する
大きな融通性がこの方法には存在することは明らかである。ここに記載した処理
工程は、チタン含有材料の品質向上のために操作されるどのような他の方法にも
、適当なやり方で組み込むことができる。
〔実施例〕
例１
この例は多段階前処理の後に、シリカ除去の効果を有する酸の存在下での浸出
を行う場合を例示する。
チタン含有精鉱に、０．６５％の無水硼砂及び炭酸ナトリウムとして添加した
０．６５％のソーダを添加して粉砕し、混合し、そして凝集させ、１０００℃で
木炭と共に焙焼した。木炭を分離した後の焙焼生成物の組成を表１に与える。焙
焼は、供給物中のシリカがガラス相を形成することにより後の浸出に対するその
シリカの順応性を向上させるために行なった。
焙焼した材料を、４５ｇ／ｌのＮａ2Ｂ4Ｏ7、１．８ｇ／ｌのＳｉＯ2、及び０
．６６ｇ／ｌのＡｌ2Ｏ3の存在下で沸騰する４５ｇ／ｌのＮａＯＨを用い
て還流下で５％の固体濃度で４時間浸出にかけた。浸出残留物（固体／液体分離
及び洗浄後）は、２．５３％のＳｉＯ2及び１．０４％のＡｌ2Ｏ3を含んでいた
。即ち、シリカ及びアルミナの除去は非効果的であった。しかし、不活性シリカ
及びアルミナの場合を除き、残留物中のアルミナ及びシリカの形態は、長石型の
アルミノ珪酸塩へ転化していた。
次に浸出残留物を１００ｇ／ｌの亜硫酸を用い、１０％の固体濃度で３０分間
室温（２５℃）での浸出にかけた。固体／液体分離及び洗浄後、この浸出の残留
物は、１．２％のＳｉＯ2及び０．３％のＡｌ2Ｏ3を含んでいた。析出したアル
ミノ珪酸塩は完全に除去された。
例２
石英含有チタニア精鉱の試料を、９００℃で空気で完全に酸化し、次に水素／
ＣＯ2混合物を用いて流動床で還元し、実質的に全ての含まれている鉄の最終的
状態を２＋の酸化状態にした。この精鉱（その組成は表２に記載されている）の
試料７００ｇを、次に４０重量％の固体濃度で４時間１７５℃で、２４２ｇ／ｌ
の４０％珪酸ナトリウム溶液（重量で３．２：１のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏ）及び１５
０ｇ／ｌのＮａＯＨを添加することにより調製した溶液中で浸出した。
浸出残留物の洗浄及び乾燥試料は、同じく表２に記載した組成を持っていた。
この物質中の残留シリカの大部分は、浸出中に形成されたアルミノ珪酸塩ナトリ
ウムになっていた。
浸出残留物の試料３００ｇを、１０％の固体濃度で１時間２５℃で、５％のＨ
Ｃｌ溶液中で浸出した。この低温酸浸出後の残留物の洗浄及び乾燥試料は、同じ
く表２に記載した組成を持っていた。
最初の浸出でアルミノ珪酸塩として析出したシリカの除去に対し、酸浸出は有
効であったことは明らかである。
例３
表３に記載した組成を有する粉砕チタニアスラグ（イルメナイト溶融生成物）
のペレットを、１％のＮａ2Ｂ4Ｏ7を添加して製造し、１０００℃で２時間、１
：１９のＨ2Ｏ／ＣＯ2ガス混合物流中で焙焼し、三価のチタニアを酸化した。
次にペレットの試料を２５重量％の固体濃度で２０％のＨ2ＳＯ4により１３５
℃で６時間浸出にかけた。表３に記載した浸出残留物の分析値は、酸浸出でのシ
リカの除去は無視できるものであることを示している。
ペレットの更に別の試料を、沸騰する１００ｇ／ｌのＮａＯＨを用い、６時間
１０重量％の固体濃度で１６５℃で浸出にかけた。苛性浸出残留物の組成を表４
に記載する。浸出液がアルミナで飽和したことにより、低いスラリー濃度でさえ
シリカがアルミノ珪酸塩として保持される。
苛性浸出残留物を、２０％のＨＣｌを用い、３０％の固体濃度で６時間還流下
で酸浸出にかけた。酸浸出の残留物の組成を表４に記載する。苛性浸出処理と酸
浸出処理との組合せは、酸浸出でのシリカの除去に極めて有効であった。
Detailed Description of the Invention
Leaching of titanium-containing materials
The present invention relates to removing impurities from titanium-containing materials.
The term "titanium-containing material" here means a material containing at least 2% by weight of titanium.
Should be understood to mean.
In particular, the present invention utilizes titanium-containing materials by using aqueous leaching in the presence of acid.
The effect of leaching on the removal of these impurities by the method of removing silica and alumina from
It provides a method in which fruitiness is improved by a combination of pretreatment and leaching conditions.
In the industrial chlorination process, titanium dioxide-containing feedstock is co-coke with 700-
Various designs (fluidized beds, shafts, melts) operated up to a maximum temperature in the range of 1200 ° C
Molten salt) to the chlorinator. The most common type of industrial chlorinator is the fluidized bed type
Things. Gaseous chlorine is passed through the titania and carbon-containing introductory material to remove titanium dioxide.
Tan is converted to titanium tetrachloride gas, which gas is then withdrawn as an exhaust gas stream,
Condensed to liquid titanium tetrachloride and further purified and processed.
The chlorination process performed in an industrial chlorinator is a process in which pure titanium dioxide feedstock is tetrachlorinated.
Very suitable for conversion to titanium. However, most other introductions (ie
(Impurities in the feedstock) are very complex in the chlorination process itself or in the subsequent condensation and purification steps.
Cause problems to clutter. A table listing the types of problems that occur is presented here. Further
, The part of each introduced material that does not enter the product is the actual generation of waste to be treated and disposed of.
Cause the above. Some introductions (eg heavy metals, radioactive materials) are classified as waste.
Result, which must be disposed of by a specialist in a supervised repository.
Would not.
Therefore, the preferred introductions for chlorination are high quality materials, such as the mineral rutile (TiO 2).2
95-96%) is currently the most suitable feed. Insufficient rutile product contains titanium
Slag (TiO2About 86%) and synthetic rutile (TiO)2It varies from 92 to 95%)
Sea urchin natural ilmenite (TiO240-60%) with improved quality
It has led to the development of other feedstocks. These quality improvement methods are the first points
To remove iron, but similar to some aluminum, manganese and alkaline earth
It has been extended to the removal of impurities.
In the conventional method, a titanium-containing material such as ilmenite is prepared by various methods.
Synthetic rutile has been formed. Various operations in Western Australia
According to the most commonly applied method, 1100 ° C in a rotary kiln
Reduction of titanium-containing minerals with coal or charcoal at temperatures above. This way ore
Iron contained in the substance is substantially metallized. Partially convert manganese impurities to sulfides
Sulfur has also been added in order to convert it. Cooling the metallization product following reduction,
Substantially all of the contained metals are separated from the accompanying charcoal and then subjected to a submerged aeration process.
Removes iron as separable fine iron oxide. 2 to about the separated titanium-containing product
Treat with 5% aqueous sulfuric acid to dissolve manganese and some residual iron. Reported
, Or operated in this way, alkali or alkaline earth, aluminum
There has been virtually no chemical removal of silicon, vanadium, or radioactive materials.
Furthermore, the removal of iron and manganese is incomplete.
In a recent report, reduction was carried out at a lower temperature, and aeration with water and separation of iron oxide were performed.
A method is later provided for performing a hydrochloric acid leaching. According to this report, the method is iron
Substantial portion of manganese, manganese, alkali and alkaline earth impurities, aluminum introduction
It is effective in removing thorium as well as minute and some vanadium. That person
The method can be modified and operated on existing kiln-type equipment. But this way
Is not effective in completely removing vanadium, and has almost no chemical effect on silicon.
No.
Another conventional invention compares magnesium, manganese, iron and aluminum.
A high degree of removal has been achieved. One such method is usually a rotary key.
In a run, ilmenite is first thermally reduced to reduce the ferric oxide contained in it (
That is, substantially complete (without substantial metallization). Then cooled reduction
Leach the product with greater than 20% hydrochloric acid at 140-150 ° C at a pressure of 35 psi,
Removes iron, magnesium, aluminum and manganese. Leachate is spray roasted
, Regenerate hydrogen chloride and recycle it to the leaching process.
Another method is to oxidize ilmenite and then reduce it by thermal reduction.
Particle refinement (in bed or in a rotary kiln). 20% of the cooled reduction product
Remove toxic impurities by atmospheric pressure leaching with excess hydrochloric acid. This way the spray
-Regenerate acid by roasting. In the above-mentioned hydrochloric acid leaching type method, all impurities can be removed.
The same is true. The effectiveness of vanadium, aluminum and silicon removal is complete
There is no.
Yet another method is to thermally reduce ilmenite with carbon in a rotary kiln.
(No metallization), then cooled in a non-oxidizing atmosphere. Cooled reduction products
10 to 60% (typically 18 to 60% at 130 ° C. at 20 to 30 psi gauge pressure).
25%) sulfuric acid, add seed material and leaching. The seed material is melted titani
(A) Helps to hydrolyze, and thus helps to leach impurities. About this method
The use of hydrochloric acid instead is also claimed. In such conditions, other salts
Impurity removal similar to that achieved with acid type equipment is expected. With sulfuric acid
If so, the removal of radioactive material will be incomplete.
Commonly applied to improve ilmenite to higher quality products
The method is to add coke, melt it in an electric furnace, and melt molten titanium-containing slag (casting and
And for grinding) and pig iron. This method removes only iron from the impurities in question.
And therefore only be imperfect as a result of the compositional limits of the method.
Yes.
To improve the quality of titanium-rich materials suitable for chlorination, a large amount of
A variety of potential feedstocks are available. Produce materials suitable for chlorination
The main titania that cannot be satisfactorily improved in quality by the conventional method for the purpose of
Examples of raw materials are hard rock (non-debris) ilmenite, siliceous leucoxe (leucoxe).
ne), many primary (non-weathered) ilmenites, and large anatase ingredients
You. Many such secondary ingredients are also present (eg, titania-containing slag).
Economically produce high quality products, largely independent of the nature of impurities in the feed
There is a large basis for finding a method for improving the quality of titanium-containing materials that can be
Is clear.
Currently, the chloride method titania pigment procedure allows for silica content in the feed
It is necessary to be low. In general, most feedstocks are SiO2Is less than 2%.
For a variety of reasons, where high silica content feedstocks are available, they are
Often mixed with low silica content feedstocks, often resulting in significant cost and productivity loss
Accompanied by Therefore, the suppliers of titanium-containing feedstocks for chlorination are
Conventional selection of ores and concentrates that result in low beneficiation products
doing. This is generally achieved by mineral beneficiation processes based on physical separation.
You. These methods allow for the recovery of valuable titania minerals without sacrificing
Most of the free quartz particles can only be essentially excluded. Mineralogically
The level of silica contained usually remains in the titanium-containing concentrate. Done now
In order to improve the quality of ilmenite to synthetic rutile, iron and other major
Removing impurities results in the effect of concentrating the silica, which
This is due to the poor qualifications required for ilmenite concentrate as a feedstock for quality improvement plants.
Turn into Silica cannot be removed by any commercial quality enhancement method.
Yes.
Chemical removal of silica from titanium-containing concentrates and upgraded materials is theoretical
Can be achieved by aqueous leaching under alkaline conditions. But that
When leaching under such conditions is tested under practical conditions, the effectiveness of leaching does not adapt to changes, ie
Leaching-inert, due to the morphology of silica in the material, or even the precipitation of solid siliceous substances.
Degraded by the reaction of silica in the chilled solution with other components of the titanium-containing material
Have been found. Therefore, this precipitation is an effect of leaching on silica removal.
Constrain.
Therefore, in the conventional method, silica and other impurities are in excess of a simple caustic solution.
Has been removed from titanium-containing materials by the aqueous leaching used in. To be in excess
, Impurities present in titanium-containing materials (eg, alumina) impede the effectiveness of leaching.
It is necessary to prevent harm. In some cases, the unused drug was overloaded.
The used leachate contained in the surplus will be directly discarded. The simple recirculation of leachate is
It has the effect of concentrating harmful impurities in the leachate and reducing the effectiveness of the leach.
The cost of caustic leachate in such cases is so great that it makes it impossible, especially for liquids.
That is the case when considering the cost of neutralization that occurs when the waste is dumped into the environment.
Leaching carried out in the presence of acid removes silica and is effective for treating titanium-containing materials.
There are no existing or existing methods of indicating fruitfulness
. In essence, industrially implemented to effectively remove silica from titanium-containing materials
There is currently no possible way.
The present invention includes the following processing steps:
(I) prior to having the effect of facilitating the leaching of silica under certain conditions of subsequent leaching
Processing, and
(Ii) Prevent silica that enters the solution from being precipitated or hydrolyzed as silicate.
Aqueous leaching in the presence of acid, under selected conditions
Industrially feasible method for improving the quality of titanium-containing materials, including the steps of
give.
Pretreatment step (i) preferably comprises an aqueous caustic treatment.
The method of the present invention is capable of removing silica, alumina and other impurities.
Was surprisingly discovered.
The treatment during step (i) includes the form of silica in the titanium-containing material entering step (ii).
State has the effect of ensuring that the state adapts to changes under the conditions of step (ii).
Such processing may be included. For example, the process melts titanium-containing materials
Forming a titanium-containing slag. Contained during roasting
Have the effect of converting silica to silicate or converting silica to glass phase.
Roasting the titanium-containing material with an additive. The process is
, Convert glass to amorphous or crystalline silicates with or without other additives
It may be an alkaline leaching treatment which has the effect of That process is these processes
Or a combination of these treatments with other treatments that combine to give the desired effect.
It may be set.
Step (i) depends in part on the method the device has chosen to perform this step.
Any suitable device may be used.
Step (ii) is a leaching carried out in the presence of acid. Not only hydrochloric acid and sulfuric acid,
Any suitable acid can be used, including organic acids and weak acids such as sulfurous acid.
Wear. However, the leaching process ensures that the silica does not precipitate into a solid precipitate or gel.
It has to be done in the right way. The most effective means of reliably avoiding hydrolysis is
Leaching is performed at low solids concentration, thereby reducing the amount of silica in the solution.
You.
Leaching may be done in any suitable device. Typically it is a stirred tank
It is carried out in the reactor. Leaching can be carried out in multiple stages or in a single stage, continuously or batchwise.
May be. The flow of solid and liquid during leaching may be in the same direction or countercurrent.
Good. The drug may be added in stages to maintain the drug concentration during leaching or in single doses.
It may be added in one step.
Solid / liquid separation includes cyclone, thickening, filtration, pressure filtration, and centrifugation after leaching.
Any suitable method may be used, including separation. Used leachate is impure
It may be circulated back through the leachate treatment to the leach stage to remove material. Alternative
Then discard the used leachate or treat it for use in another process step.
May be.
If desired, additional steps may be incorporated into the method. For example:
(I) further treatment of the leach residue, eg iron, magnesium and manganese
It may be sent to a high temperature acid leaching stage to remove impurities such as.
(Ii) The leach residue may be washed.
(Iii) dried and / or calcined and / or agglomerated leaching residue
Good.
(Iv) When recirculating the leachate, to limit the concentration of certain impurities,
You may take out the branch.
(V) A part of the cleaning liquid may be recycled as supplementary water.
(Vi) This method removes impurities such as iron, magnesium, and manganese.
Of titanium-containing material in order to remove and partially remove silica and alumina.
It may be performed after quality improvement.
(Vii) Used leachate and wash streams may be treated to remove silica.
Or, if not done, the radioactive elements removed by leaching will migrate into a suitable solid residue.
If so, it may be sent to the leaching / acid regeneration circuit.
Adapts to a wide range of feedstocks and pretreatment, leaching and solution treatment conditions and configurations
It is clear that great flexibility exists in this method. Processing described here
The process is compatible with any other method operated to improve the quality of titanium-containing materials.
, Can be incorporated in any suitable way.
〔Example〕
Example 1
This example shows a multi-step pretreatment followed by leaching in the presence of acid which has the effect of removing silica.
The case of performing is illustrated.
Added to titanium-containing concentrate as 0.65% anhydrous borax and sodium carbonate
Add 0.65% soda, mill, mix, and agglomerate at 1000 ° C.
Roasted with charcoal. The composition of the roasted product after separating the charcoal is given in Table 1. Roast
The calcination is due to the subsequent leaching by the silica in the feed forming a glass phase.
This was done to improve the conformability of silica.
The roasted material was treated with 45 g / l Na2BFourO71.8 g / l SiO2, And 0
. 66 g / l Al2OThreeWith 45 g / l NaOH boiling in the presence of
Leaching was carried out under reflux for 4 hours at a solids concentration of 5%. Leaching residue (solid / liquid separation
And after cleaning) is 2.53% SiO.2And 1.04% Al2OThreeIncluded
. That is, the removal of silica and alumina was ineffective. But inert silica
Except for alumina and alumina, the form of alumina and silica in the residue is feldspar type.
It had been converted to aluminosilicate.
The leach residue is then treated with 100 g / l sulfite at 10% solids for 30 minutes.
It was subjected to leaching at room temperature (25 ° C). Residue of this leach after solid / liquid separation and washing
The product is 1.2% SiO2And 0.3% Al2OThreeWas included. Al deposited
The minosilicate was completely removed.
Example 2
A sample of the titania concentrate containing quartz was completely oxidized with air at 900 ° C and then hydrogen /
CO2The mixture is reduced in a fluidized bed to obtain virtually all of the final iron content.
The state was brought to the 2+ oxidation state. Of this concentrate (its composition is listed in Table 2)
700 g of the sample is then solidified at 40% by weight at 175 ° C. for 4 hours at 242 g / l.
40% sodium silicate solution (3.2: 1 by weight SiO 22: Na2O) and 15
It was leached in a solution prepared by adding 0 g / l NaOH.
The washed and dried sample of leach residue had the composition also listed in Table 2.
Most of the residual silica in this material is aluminosilicate sodium formed during leaching.
It was a um.
A 300 g sample of the leaching residue was added with 5% H at 10% solids concentration for 1 hour at 25 ° C.
Leaching in Cl solution. The washed and dried samples of the residue after this low temperature acid leaching are the same.
It had the composition shown in Table 2.
Acid leaching is available for removal of silica precipitated as aluminosilicate in the first leaching.
It is clear that it was effective.
Example 3
Ground titania slag having the composition set forth in Table 3 (Ilmenite melt product)
Pellets of 1% Na2BFourO7Manufactured by adding, at 1000 ° C for 2 hours, 1
: 19 H2O / CO2Roasted in a gas mixture stream to oxidize trivalent titania.
The pellet sample was then treated with 20% H 2 at 25% solids by weight.2SOFourBy 135
It was subjected to leaching at 0 ° C. for 6 hours. The analytical values of the leaching residue listed in Table 3 are the values for the acid leaching system.
It shows that the removal of Rica is negligible.
A further sample of the pellet is used for 6 hours with boiling 100 g / l NaOH.
Leaching was carried out at 165 ° C. with a solids concentration of 10% by weight. The composition of the caustic leaching residue is shown in Table 4.
Described in. Due to the leachate being saturated with alumina, even low slurry concentrations
The silica is retained as the aluminosilicate.
The caustic leach residue was refluxed with 20% HCl at 30% solids concentration for 6 hours.
Acid leaching. The composition of the acid leaching residue is set forth in Table 4. Caustic leaching and acid
The combination with the leaching treatment was very effective in removing silica in acid leaching.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，
ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ
Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ
，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，
ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ
Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ
，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，
ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ
(72)発明者 ホリット，マイクル ジョン
オーストラリア国 3129 ビクトリア，ボ
ックス ヒル ノース，タイン ストリー
ト 80────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AP (KE, MW, SD, SZ, UG),
AM, AT, AU, BB, BG, BR, BY, CA, C
H, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB
, GE, HU, IS, JP, KE, KG, KP, KR,
KZ, LK, LR, LT, LU, LV, MD, MG, M
N, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU
, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TM, TT,
UA, UG, US, UZ, VN
(72) Inventor Hollit, Mike John
Australia 3129 Victoria, Bo
X's Hill North, Tyne Stream
To 80