JPS5839215B2 - チタン金属分の回収法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 金属形態または化合物形態のチタンは化学工業における
重要な要素である。

たとえば、二酸化チタンは塗料用顔料として、白色ゴム
およびプラスチックに、床用被覆材に、ガラス製品およ
びセラミックに、印刷インキに、紙の増白剤として、な
どに利用される。

池のチタン化合物もエレクトロニクスに、難燃剤または
防水剤としてなどに利用されている。

チタン金属はそのまままたは合金形態で航空機、ジェッ
トエンジン、船舶、繊維機械、外科器具、整形外科用器
具、スポーツ用品、食品関連設備などの構造材料として
使用できる。

従来、イルメナイト、ルチルなどの含チタン原料＠Ｅ）
からチタンを回収する場合に、チタンを＋４の源予価状
態の化合物（通常は二酸化チタンを包含）にする分離工
程でチタンを処理してきた。

しかし、鉱石中に存在する鉄などの不純物から二酸化チ
タンを分離しようとする場合に二酸化チタンを高温度で
加水分解する結果、通常はチタンと共に比較的多量の鉄
も得られていた。

チタン金属含有材料からチタンを回収するための上記の
従来法とは対照的に、二酸化チタンは酸化鉄との反応に
より比較的単純なプロセス流れ図式で製造できることが
ここに判明した。

本発明はチタン金属含有材料からチタン金属分を回収す
る方法に関する。

より具体的には、本発明はイルメナイトの如き含チタン
原料からチタンを回収しており多量のチタンを得る方法
に関する。

本発明の方法の利用に伴う利点は、反応が比較的短時間
で実施でき、工程がすべて大気圧で実施できるので比較
的高価で複雑な装置を使用しないですむことにある。

これらの利点のほかに、出発材料としてイルメナイトの
ような比較的低品位の鉱石を使用して高度のチタン回収
率を得ることが可能である。

本発明の方法で得られる池の利点としては、使用する浸
出液が還元電位が高いために比較的高温度でもすぐれた
安定性を有すること；ルチルとしての二酸化チタンの回
収が溶液の沸点より低温で行なわれ、それに伴なって高
純度の目的生成物が得られること：および浸出液に使用
される酸を希釈せずに二酸化チタンの析出に利用できる
ために、水の使用量が少なくてよいことが挙げられる。

よって、本発明の目的はチタン金属分の改良された製法
を提供することにある。

本発明の別の目的は、含チタン原料からチタン金属分を
高収率で得る湿式冶金法を提供することである。

本発明は池の金属分も含有する含チタン原料からチタン
分を回収する方法を提供し、この方法は（ａ）第１の含
チタン原料を高温で還元焙焼し；（ｂ）得られた還元原
料を浸出帯域で塩化水素源により浸出し；（Ｃ）鉄分を
含有する第２の含チタン原料を酸化して、これに含まれ
る鉄分を酸化鉄に転化し；（ｄ）工程（ｂ）で得られた
浸出された含チタン成分を、工程（Ｃ）で得られた酸化
鉄を含有する酸化原料の少なくとも一部と接触させるこ
とにより析出させ；（ｃ）析出したチタン分を可溶性金
属成分から分離回収し：（ｆ）この可溶性金属成分を処
理して池の金属分を回収すると共に塩化水素源を生成さ
せ；（ｇ）この塩化水素源を上記浸出帯域に再循環する
、という工程からなる。

本発明の１態様は、まず含チタン原料の一部を還元性雰
囲気中で約６００〜１ｏｏｏ℃の範囲の高温度において
還元焙焼し、得られた還元原料を浸出帯域において約８
０〜１００℃の温度で塩酸により浸出し、鉄分を含有す
る第２の含チタン原料を酸化性雰囲気中はゾ室温ないし
約８００℃の範囲の温度での酸化工程に付し、浸出され
た含チタン成分をこの酸化鉄を含有する酸化された含チ
タン原料の少なくとも一部と約７５〜１０５℃の温度で
接触させることにより析出させ、析出した二酸化チタン
を分離回収し、残っている可溶性金属成分を処理して池
の金属分を回収すると共に塩化水素源を生成させ、この
塩化水素源を浸出帯域に再循環することからなる含チタ
ン原料からのチタン分の回収法にある。

好適態様においては、第１の含チタン原料として酸化さ
れた第２の含チタン原料の一部を用いる。

上述したように、本発明はイルメナイト、ルチルなどを
初めとする鉱石類の如き含チタン原料からチタン分を得
るための改良された方法に関する。

本発明を利用すると、低品位の鉱石を原料として比較的
安価な装置で高収率の目的生成物を得ることができる。

本方法を実施するには、第１の含チタン原料を還元焙焼
工程に付して、鉱石を還元性雰囲気中で約６００〜１０
００℃の温度に加熱する。

本発明の好適態様では、この焙焼を行うために使用され
る還元雰囲気は一酸化炭素約５０％と水素約５０％との
混合物からなる、還元剤の量は系に存在する鉄分を金属
状態に完全に還元するのに要する量の約２〜３倍は過剰
に存在させる。

水素または一酸化炭素を両者の混合物ではなく、単独で
用いることも本発明の範囲内である。

含金属原料を還元焙焼した後、これを塩化水素水溶液に
より浸出する。

この浸出も通常は約８０〜１００℃またはそれ以上の高
温下で約０．２５〜１時間またはそれ以上の時間にわた
って行なわれる。

塩化水素水溶液は塩酸のことであって、約２０〜３７％
の塩化水素を含有するものでよい。

浸出工程の完了後、浸出スラリーは不溶性チタン成分を
分離の際に逃がすことのないように不溶残渣を除去しな
いでそのま＼析出工程に付す。

チタン分の二酸化チタンとしての析出は、鉄、バナジウ
ム、クロム、ニッケルなどの池の金属分も含有している
第２の含チタン原料鉱石を予じめ酸化処理したものの少
なくとも一部で、浸出スラリーを処理することにより行
なわれる。

好適態様においては、鉱石を予じめ約１００メツシユ以
下の粒度に粉砕しておく。

鉱石中れ鉄分を酸化鉄に転化させる酸化工程は、鉱石を
室温で数日間までの期間で水と接触させるか、または空
気もしくは酸素を存在させて形成した酸化雰囲気中で鉱
石を約６００〜８００℃またはそれ以上の温度において
約１ないし１０時間（もつと長くてもよいが）焙焼する
ことにより実施できる。

好ましくは、浸出スラリーへの酸化鉱石の添加は約７５
〜１０５℃の高温下で行なろれ、混合物はこの温度で約
２分ないし約１時間またはそれ以上の時間にわたって撹
拌する。

析出工程の完了後、済過または液体のデカンテーション
のような常套手段によって固体分を液体から分離し、固
体の二酸化チタンを回収する。

使用済みの浸出液はその後処理帯域に送られ、ここでこ
の液体をたとえば晶出（水利塩化第１鉄が生成）または
噴霧乾燥（酸化第二鉄と共にバナジウム、ニッケルおよ
びクロムのような池の溶解金属の酸化物も生成）のよう
な任意の常法で処理する。

この処理帯域では、原料鉱石中に存在した池の金属分の
析出の結果として濃塩酸が生成するので、これを浸出液
として使用するために浸出帯域に再循環させてもよい。

好適態様においては、単一の含チタン原料をまず酸化工
程に付してから、部分する。

その一方は次に還元焙焼した後、塩酸で浸出する。

その後、この浸出スラリーを酸化鉱石の残りの部分と接
触させて、チタン分の二酸化チタンとしての析出を行う
。

本発明の次にこの好適態様に関して、添付図面の本方法
のフローシートを参照しながらさらに具体的に説明する
。

各種の弁、ポンプなどは本発明の完全な理解のために必
要なものではないので、図面から省略しである。

ただし、これらおよび池の同様な付属装置の利用は、添
付図面の説明と共に明らかとなろう。

本方法においては、イルメナイトなどの含チタン原料（
予じめ所望のメツシュ寸法に粉砕したもの）は経路１か
ら酸化帯域２に装入される。

この装置で原料鉱石は室温で水と接触させるか、または
高温で酸素もしくは空気のような酸化ガスで処理するこ
とにより酸化処理される。

鉱石中に存在する鉄分が酸化第二鉄に転化された酸化鉱
石は、経路３を経て酸化帯域２から取り出される。

酸化された原料の一部は経路４を経て還元帯域５に送ら
れる。

この帯域で、酸化された原料鉱石は還元剤の存在下に前
述の温度で還元焙焼される。

還元剤は水素、−酸化炭素またはこれらの混合物でよく
、経路６から還元帯域５に導入される。

還元焙焼を所定の時間だけ受けた後、含チタン原料また
は鉱石は還元帯域５から経路Ｉに取り出さへ浸出帯域８
に送られる。

浸出帯域８では、鉱石は塩化水素源の作用を受ける。

塩化水素源の一部（補給弁）はこの帯域に経路９から導
入されうる。

浸出工程は約８０〜１００℃の高温下において、金属分
を相当する塩化物に転化するのに必要な時間をかけて行
なわれる。

浸出が完了したら、スラリー状の浸出液を浸出帯域８か
ら経路１０に取り出し、析出帯域１１に送る。

析出帯域１１では、酸化帯域２から経路１２を経て析出
帯域１１に送られてくる酸化された鉱石の残りの部分と
浸出液を接触させる。

それにより、チタン分は二酸化チタンに転化されて析出
し、同時に酸化鉱石原料中に存在していた鉄分は塩化第
二鉄に転化されて浸出液中に溶は出す。

塩化チタンから二酸化チタンへの転化・析出に使用する
酸化鉱石原料の量は浸出液に存在する塩化チタンの量に
応じて異なるが、チタン分の二酸化チタンとしての析出
に要する酸化第二鉄の最適重量は、析出させる二酸化チ
タンの重量に対する酸化第二鉄の重量比が約１．５：１
ないし２：１となるような重量であろう。

固体の二酸化チタンを含有する使用済みの浸出液は、析
出帯域１１から経路１３に取り出され、分離帯域１４に
送られて、ここで固体の二酸化チタンが、溶解した金属
塩化物を含有する使用済み浸出液から、済過、デカンテ
ーションなどの前述の常套手段により分離される。

固体の二酸化チタンは経路１５から取り出され、回収お
よび使用のために洗浄などの常套手段により処理される
。

固体を分離した後の使用済み浸出液体は分離帯域１４か
ら経路１６に取り出され、処理帯域１７に送られて、こ
こで浸出液は水和塩化第一鉄を生成させるための晶出ま
たは酸化第二鉄を池のバナジウム、ニッケル、ケロム等
の金属の酸化物と共に生成させるための噴霧乾燥のよう
な処理を受ける。

固体酸化物は処理帯域１７から経路１８を経て取り出さ
れる。

処理帯域１７では、酸化物の生成と同時に濃塩酸も生成
する。

この溶液は経路１９から取り出されて、浸出液の一部と
して使用するために浸出帯域８に再循環される。

引下、実施例を挙げて本発明の方法を例示する。

ただし、これらの実施例は単に例示のために挙げたので
あって、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例 １ 鉄３０％およびチタン２８％の分析値を有するノルウェ
ー産イルメナイト鉱石を一３５メツシュ（タイラー）に
粉砕した。

粉砕した鉱石（丁４’Ｏｇ）を、鉄分を全部金属に還元
するのに必要な化学量論量の約２，５倍の還元剤（５０
％水素、５０％−酸化炭素）からなる還元雰囲気を用い
て、７５０℃の温度で１時間還元処理した。

別に、米国産イルメナイト鉱石５０ｇ（分析値は鉄３５
％およびチタン３３％）をやはり−３５メツシユに粉砕
し湿った酸素雰囲気下に７５０℃で４時間焙焼した。

その後、還元したイルメナイト鉱石３５ｇを、濃塩酸３
００ｃｃを用いて１００℃の温度で還流させながら１５
時間浸出処理した。

溶液を戸別し、生成物を分析したところ、１１．５ｇの
固体分はチタン２９％と鉄３．４％を含有していること
が判明した。

また液体の方は２５ｇ／１３のチタンを含有することが
判明した。

この溶液の一部（ｌｏｏｃｃ）を８０℃の温度に加熱し
、酸化したイルメナイト鉱石１８．５ｇをこの溶液に添
加した。

温度を８０℃に維持しながら、混合物を撹拌しないで５
分間放置した後、５５分間撹拌を続けた。

析出の結果１３．５ｇの固体分が得られ、これはチタン
５５％および鉄１１％と分析された。

固体を分離した後の８８ｃｃの溶液は１５ｇ／１１のチ
タンを含有していた。

したがって、本発明ではチタンの８７％が固体中に回収
され、鉄分の８９％が溶液と共に除去されたことになる
。

実施例 ２ 本実施例ではカナダ産イルメーナイトを一２８メツシュ
（タイラー）に粉砕し、−酸化炭素５０％と水素５０％
からなる還元剤を必要量の約２倍用いて７５０℃の温度
で１時間還元した。

還元したイルメナイトを３００ＣＣの塩酸で１００℃の
温度において約１５分間浸出した。

脈石と溶液の分析の結果、チタンの抽出率は９７％であ
った。

その後、４８９／１１のチタンを含有する浸出液１００
ｃｃを８０℃の温度に加熱し、−２７０メツシユに粉砕
して酸化処理したイルメナイトと混合した。

この酸化イルメナイト（分析値：チタン２７％、鉄３１
％）はイルメナイトを空気を吹きこんだ水に４８時間放
置することによって調製したものである。

酸化イルメナイトと可溶性チタンのスラリーは撹拌せず
に１分間、次に撹拌しながら４分間反応させた。

析出した二酸化チタンを溶液からの固体分のデカンテー
ションにより分離し、分析したところ、３８％のチタン
と１９％の鉄を含有し、一方、液体の方は３９ｇ／１１
のチタンを含有することが判明した。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の方法のフローシートを示す。 ２二酸化帯域、５：還元帯域、８：浸出帯域、１に析出
帯域、１４：固液分離帯域、１７：処理帯島

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 他の金属分も含有する含チタン原料からチタン分を
   回収する方法であって： （ａ） 第１の含チタン原料を高温で還元焙焼し；（
   ｂ） 得られた還元原料を浸出帯域で塩化水素源によ
   り浸出し； （ｃ）鉄分を含有する第２の含チタン原料を酸化して、
   これに含まれる鉄分を酸化鉄に転化し；（ｄ） 工程
   （ｂ）で得られた浸出された含チタン成分を、工程（Ｃ
   ）で得られた酸化鉄を含有する酸化原料の少なくとも一
   部と接触させることにより析出させ； （ｅ） 析出したチタン分を可溶性金属成分から分離
   回収し； （ｆ） この可溶性金属成分を処理して池の金属分を
   回収すると共に塩化水素源を生成させ； （ｇ） この塩化水素源を上記浸出帯域に再循環する
   、という工程から成る方法。 ２ 第１の含チタン原料として、工程（ｃ）で得られる
   酸化された第２の含チタン原料の一部を利用する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 該酸化工程を酸化雰囲気中においてはゾ室温ないし
   約８００°Ｃの範囲の温度で行う特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ４ 該酸化雰囲気が空気からなる特許請求の範囲第３項
   記載の方法。 ５ 該酸化雰囲気が酸素からなる特許請求の範囲第３項
   記載の方法。 ６ 該還元焙焼を環元雰囲気中において約６００〜１０
   ００℃の範囲の温度で行う特許請求の範囲第１項ないし
   第５項のいずれかに記載の方法。 ７ 該還元雰囲気が水素、−酸化炭素およびその混合物
   よりなる群から選ばれる特許請求の範囲第６項記載の方
   法。 ８ 該浸出を約８０〜１００℃の範囲の温度で行う特許
   請求の範囲第１項ないし第７項品いずれかに記載の方法
   。 ９ チタンの析出を約７５〜１０５℃の範囲の温度で行
   う特許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載
   の方法。 １０該塩化水素源が塩酸水溶液である特許請求の範囲第
   １項ないし第９項のいずれかに記載の方法。 １１ チタンの析出に利用される酸化された含チタン
   原料中に存在する酸化鉄の量が、析出させるチタンに対
   する重量比で表わして約１．５：１ないし２：１である
   特許請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載
   の方法。