JPS5920433A - Production of titanium with economized resource and energy - Google Patents

Production of titanium with economized resource and energy

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JPS5920433A
JPS5920433A JP12983082A JP12983082A JPS5920433A JP S5920433 A JPS5920433 A JP S5920433A JP 12983082 A JP12983082 A JP 12983082A JP 12983082 A JP12983082 A JP 12983082A JP S5920433 A JPS5920433 A JP S5920433A
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JP
Japan
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magnesium
titanium
raw material
chloride
produced
Prior art date
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JP12983082A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Onozawa
昌男 小野澤
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain sponge Ti with considerably economized resources by the stages which are combined in a closed circuit, by producing metallic Mg by using an Al or Si alloy made directly from carbonaceous fuel in a shaft furnace and reducing TiCl4 with the Mg. CONSTITUTION:Metallic mg is produced from an Si or Al alloy produced by a shaft furnace having high thermal efficiency, and TiCl4 of high purity is reduced by the metallic Mg to produce sponge Ti. The MgCl2 which is by-produced in this stage is decomposed with water or steam to yield gaseous HCl; on the other hand, the MgO which is produced by the same is used as a raw material for producing the above-described metallic Mg. An intermediate raw material is thus regenerated in the sytem and the consumption of electric power is considerably reduced. Known parts exist in the several stages to be constituted in the execution of this method but when the stages are constituted as the entire system, the enrgy and resources are economized considerably.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシャフト炉によってアルミニウムまたは珪素合
金を直接炭素質燃料によって製造し、次にこれら合金を
要すれば濃縮分取したのち、これを用いて金属マグネシ
ウムを製造し、次いでこのマグネシウムにより四塩化チ
タンを還元してスポンジチタンを製造し、これらの工程
を閉回路的に組み合わせ、著るしい省資源化を果したこ
とを特徴とするチタンの製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention produces aluminum or silicon alloys directly using carbonaceous fuel in a shaft furnace, and then concentrates and fractionates these alloys if necessary, and then uses them to produce metallic magnesium, The present invention relates to a method for producing titanium, which is characterized in that titanium tetrachloride is then reduced with this magnesium to produce titanium sponge, and these steps are combined in a closed circuit, resulting in significant resource savings.

従来行なわれているスポンジチタンの製造は塩化マグネ
シウムを電解して製造した塩素によりルチル等の高品位
のチタン酸化物をコークスとともに還元しつつ塩素化し
て得られた四塩化チタンを精製し、得られた高純度四塩
化チタンを同じく電解により製造したマグネシウムによ
り還元して製造する所謂り゛ロール法と、塩化ナトリウ
ムを電解して同様に塩素とナトリウムをつくり、これら
により同様高純度四塩化チタンをっ(リナ) IJウム
還元を行なう所謂ハンター法とが工業化されている。こ
れらの方法は明らかに電解に多大のエネルギを要する。
Conventionally, titanium sponge is produced by reducing titanium oxides such as rutile with coke using chlorine produced by electrolyzing magnesium chloride, and then chlorinating the resulting titanium tetrachloride. High-purity titanium tetrachloride can be produced using the so-called "Roll method" in which high-purity titanium tetrachloride is reduced using magnesium also produced by electrolysis, and chlorine and sodium are similarly produced by electrolyzing sodium chloride. (Lina) The so-called Hunter method for IJum reduction has been industrialized. These methods obviously require a large amount of energy for electrolysis.

クロール法ではスポンジチタン1を当り30,000−
36,000 kwhの電力を消費し、この70チがマ
グネシウム電解に費されるという。
In the Kroll method, the cost per unit of titanium sponge is 30,000-
It consumes 36,000 kwh of electricity, of which 70 g is used for magnesium electrolysis.

その製造に多大な電力を要するアルミニウムでさえ電解
に1を当り14,000 kwhの電力を要するのみで
ある。4価のチタンの原子量が47.9.3価のアルミ
ニウムのそれが26.98であシ、チタであるべきであ
る。それ故上記のように多大な電力を消費する方法が現
在において極めて好ましくないことは明らかである。
Even aluminum, which requires a large amount of power to manufacture, requires only 14,000 kWh of power per unit to electrolyze. The atomic weight of tetravalent titanium is 47.9, and that of trivalent aluminum is 26.98, so it should be titanium. Therefore, it is clear that methods that consume a large amount of power as described above are currently extremely undesirable.

本発明者は製鉄業の溶鉱炉が極めて熱効率がすぐれてい
ることに着目し、シャフト炉によって珪素、アルミニウ
ムおよびこれらの合金の製造方法について研究した。そ
の結果これらの製造方法の知見を得るとともに、これら
合金からマグネシウムをつくり、これによシ高純度四塩
化チタンを還元してチタンを製造するとともに、副生じ
た塩化マグネシウムを水または水蒸気で分解して塩酸ガ
スを得、一方で生じた酸化マグネシウムを前記マグネシ
ウム製造の原料とすることで中間原料を系内で再生する
とともに、電力の使用量を著るしく少なくできる閉回路
的方式に想到し、実験の結果のデータから著しく省資源
的であることを証明した。
The present inventor noticed that blast furnaces used in the steel industry have extremely high thermal efficiency, and researched methods for producing silicon, aluminum, and their alloys using shaft furnaces. As a result, we gained knowledge of these manufacturing methods, produced magnesium from these alloys, used it to reduce high-purity titanium tetrachloride to produce titanium, and decomposed the by-produced magnesium chloride with water or steam. By using the produced magnesium oxide as a raw material for producing magnesium, we have come up with a closed-circuit method that allows us to regenerate intermediate raw materials within the system and significantly reduce the amount of electricity used. The data from the experimental results prove that it is extremely resource-saving.

本発明方法は第1図に示すように4段階(または5段階
)の工程からなっている。第1の工程11はシャフト炉
に珪石、カオリン、ゼーキサイト管巻珪酸原料、含アル
ミナ原料を鉄、ニッケル、マンガン、銅、錫等の金属ま
たは化合物特には酸化物系の鉱石およびコークス等の炭
素質燃料(還元材)とともに装入し、高酸素濃度の燃焼
支持ガスを炉下部から吹きこみコークスを燃焼させこの
時化ずる高温で珪酸、アルミナ鉱物および要すれば鉄等
の酸化物鉱石を還元して、珪素、アルミニウムと鉄等の
合金な溶湯として取り出す段階である。この工程には必
要であれば合金溶湯から珪素またはアルミニウムを濃縮
、分取する段階も含まれ得る。
The method of the present invention consists of four (or five) steps as shown in FIG. In the first step 11, silica, kaolin, zeexite tube-wrapped silicic acid raw materials, and alumina-containing raw materials are placed in a shaft furnace. It is charged together with fuel (reducing agent), and combustion supporting gas with a high oxygen concentration is blown from the bottom of the furnace to burn the coke and reduce silicic acid, alumina minerals, and if necessary oxide ores such as iron. This is the stage where the molten metal is extracted as an alloy of silicon, aluminum, iron, etc. This process may also include a step of concentrating and separating silicon or aluminum from the molten alloy, if necessary.

第二の工程12はこの珪素またはアルミニウム合金を用
いて、熱的にマグネシウムを製造する段階であって、例
えばマグネシウム法、またはビジョン法として知られて
いる方式を用いる。熱的マグネシウム製造法はこれ以外
にもい(つも知られており、珪素、アルミニウムおよび
その合金を使うどの方式を用いてもよい。また特公昭4
4−23738のように珪素、アルミニウムの両者を含
む溶湯からアルミニウムのみを利用する方式も採用でき
る。
The second step 12 is a step of thermally producing magnesium using this silicon or aluminum alloy, using a method known as, for example, the magnesium method or the vision method. There are other methods of thermally producing magnesium (all of which are known, and any method using silicon, aluminum, and their alloys may be used.
4-23738, which uses only aluminum from a molten metal containing both silicon and aluminum, can also be adopted.

第三の工程はショスノ々−ガー法として知られている方
式であるが、工業的には行なわれていない。
The third step is a method known as the Schossnoger method, but it has not been carried out industrially.

イルメナイト、チタンスラグ等比較的安価な原料を硫酸
で溶解しこれをP・過、冷却して不純物を取除き、塩化
カリおよび塩酸ガスを通じて塩化チタン酸カリ結晶を得
、次いでこれを乾燥塩酸ガス中で十分に乾燥したのち、
300ないし500℃で分解して純四塩化チタンを得る
段階13と、得られた高純度の四塩化チタンと第二工程
で得られたマグネシウムとを反応させてスポンジチタン
を得る段階14とからなる。この段階で塩化マグネシウ
ムが副生ずる。
Relatively inexpensive raw materials such as ilmenite and titanium slag are dissolved in sulfuric acid, filtered with P and cooled to remove impurities, passed through potassium chloride and hydrochloric acid gas to obtain potassium chloride titanate crystals, and then dissolved in dry hydrochloric acid gas. After sufficiently drying,
It consists of step 13 of decomposing at 300 to 500° C. to obtain pure titanium tetrachloride, and step 14 of reacting the obtained high-purity titanium tetrachloride with the magnesium obtained in the second step to obtain titanium sponge. . At this stage, magnesium chloride is produced as a by-product.

第四の工程15はこの塩化マグネシウムを水蒸気分解し
て酸化マグネシウムおよび塩酸ガスを得、これらを夫々
第二工程および第三工程に戻して循環系統を完結せしめ
る段階である。
The fourth step 15 is a step in which this magnesium chloride is steam decomposed to obtain magnesium oxide and hydrochloric acid gas, and these are returned to the second step and third step, respectively, to complete the circulation system.

第1図には本発明の各工程とそこを出入りする原料、中
間原料および成品を示しである。図中で原料および成品
には二重線を附し、中間原料には一本線を引いて示しで
ある。また中間原料には■のように同一符号で出入りを
示した。
FIG. 1 shows each process of the present invention and the raw materials, intermediate raw materials, and finished products that go in and out of the process. In the figure, raw materials and finished products are indicated by double lines, and intermediate raw materials are indicated by a single line. In addition, intermediate raw materials are indicated with the same symbols such as ■.

図から明らかなように本発明は含チタン酸化物原料、特
にイルメナイト、チタンスラグのように比較的低品位の
原料、および含珪酸または含アルミナ原料、石炭、生石
灰、コークスを主原料とし、スポンジチタン、スラグお
よび余剰電力を得る系であることが分る。電力は多くの
場合若干ないし相当余剰を生じるので、たとえばスポン
ジチタンをインゴットに鋳込むために使用できる1、と
きとして第一工程でフェロシリコアルミニウムをつくり
、第二工程でアルミニウベ珪素ともに効率高くマグネシ
ウムに転化しよ)とすると若干電力の不足を生じ、系外
からの入力を必要とする可能性もある。第3図に示した
場合はこの様な例である。
As is clear from the figure, the present invention uses titanium-containing raw materials, particularly relatively low-grade raw materials such as ilmenite and titanium slag, as well as silicic acid or alumina-containing raw materials, coal, quicklime, and coke as main raw materials, and uses sponge titanium as main raw materials. It can be seen that this is a system that obtains slag and surplus power. In many cases, there is a small or considerable surplus of electricity, which can be used, for example, to cast titanium sponge into ingots.1 Sometimes, the first step produces ferrosilicoaluminum, and the second step efficiently converts both aluminum and silicon into magnesium. If the system were to be converted (convert), there would be a slight power shortage, and input from outside the system might be required. The case shown in FIG. 3 is such an example.

しかし本発明方法を動かすエネルギ源は基本的には第一
工程に供給される石炭によってまかなわれることは明ら
かである。
However, it is clear that the energy source for operating the process of the invention is essentially provided by the coal supplied to the first step.

次に、第一工程では多量の一酸化炭素を含む反応生成ガ
スを生ずるので、一部は系内の燃料とし大部分は燃焼し
て蒸気を発生せしめ、ボイラ発電設備16により発電を
行なう。得られた電力は系内各所で使用するが、特に酸
素を発生する動力として用い第一段階のシャフト炉自体
に使用する。
Next, in the first step, a reaction product gas containing a large amount of carbon monoxide is produced, so part of it is used as fuel within the system, and most of it is combusted to generate steam, and the boiler power generation equipment 16 generates electricity. The obtained electric power is used in various parts of the system, but in particular, it is used as the power to generate oxygen and is used in the first stage shaft furnace itself.

各段階で副産物として発生するのは、マグネシウム製造
滓のみであり、四工程が緊密にかかわりあって中間生成
物を原料として利用している点に本発明の特徴がある。
The only by-product generated at each stage is magnesium production slag, and the present invention is characterized by the fact that the four steps are closely related and the intermediate products are used as raw materials.

この構想の各段を実証するために各工程の実験を行なっ
た。この結果を実施例として各工程ごとに説明する。
In order to verify each step of this concept, we conducted experiments for each step. The results will be explained for each step as an example.

第一工程 実施例1.鉄を溶媒とするフェロシリコアル
ミニウムの製造 カオリン粉末1部に石炭粉2.9部を混合し、アスファ
ルト札付0.2部を加えて混練し、ブリケット機でブリ
ケットとする。これをコークス化シャフト炉に入れ、下
部から燃焼ガスを送りこみ乾溜してコークス化ブリケッ
トζす?)、、、このコークス化ブリケットを内径0.
8mφ、高さ4.5mのシャフト炉に、425 kgA
lの割合で供給し、あわせて第二工程で発生する珪素約
15%を含む鉄片73.2 kgAlおよび生石灰24
 kg/ 11を供給し、炉下部からは純酸素を200
 Nm’/110割合で羽口を通して吹きこんだ。炉か
らは0088チ、N26%、N23%、Co23 %+
7)約350°c ノ排カ、x、 カオ、J: ソ50
 oNmzの割合で発生する。炉下部からはSi :1
0.6 %、A121.4%、Fe48.0%を含むフ
ェロシリコアルミニウムの溶湯130kg/hと、Ca
O約38係、A120340%、5i0220% より
なるスラグ75kg/hを流出する。
First step Example 1. Production of ferrosilicoaluminum using iron as a solvent 2.9 parts of coal powder is mixed with 1 part of kaolin powder, 0.2 parts of asphalt tag is added and kneaded, and the mixture is made into briquettes using a briquette machine. This is put into a coking shaft furnace, and combustion gas is sent in from the bottom to dry distill it and make coke briquettes. ),,, this coked briquette has an inner diameter of 0.
8mφ, 4.5m height shaft furnace, 425 kgA
73.2 kg of iron and quicklime containing approximately 15% silicon generated in the second process.
kg/11, and pure oxygen from the lower part of the furnace is 200
It was blown through the tuyere at a rate of Nm'/110. From the furnace 0088 CH, N26%, N23%, Co23%+
7) Approximately 350°c No discharge, x, Kao, J: So50
It occurs at a rate of oNmz. Si:1 from the bottom of the furnace
0.6%, A121.4%, Fe48.0% molten metal 130kg/h, Ca
75 kg/h of slag consisting of approximately 38% O, 340% A1, and 220% 5i is discharged.

第一工程実施例2.珪石粉末1に石炭粉末0,62粘結
材としてアスファルト札付0.08および少量のポリビ
ニルアルコールを加えて混練し、まずX50mmのタブ
レットとする。外層の石炭は珪石粉末1に対し約138
となる。このタブレットを実施例1と同様にコークス出
炉で乾溜してコークス化タブレットとした。このタブレ
ットを425kg/hの割合で、あわせてコークスを5
2kg/h (7) 割合で前述のシャフト炉に供給す
る1、炉下部の羽口からは純酸素を20ONm7h  
割合で供給する。炉頂からはおよそ330℃のガスが発
生するが、これは全量集塵し、液量成分を測定した。C
O’88%。
First step example 2. Coal powder 0.62, asphalt 0.08 as a caking agent, and a small amount of polyvinyl alcohol were added to silica powder 1 and kneaded to form tablets of 50 mm in size. The coal in the outer layer is about 138 to 1 silica powder.
becomes. This tablet was dry distilled in a coke oven in the same manner as in Example 1 to obtain a coked tablet. This tablet was added at a rate of 425 kg/h, and coke was added at a rate of 5 kg/h.
2kg/h (7) 1. Pure oxygen is supplied to the shaft furnace mentioned above at a rate of 2kg/h (7), and 20ONm of pure oxygen is supplied from the tuyeres at the bottom of the furnace for 7h.
Supply in proportion. Gas at approximately 330°C was generated from the top of the furnace, but all of this was collected and the liquid components were measured. C
O'88%.

N26%、N23%、CO23%程度の組成を有する排
ガスがおよそ600 Nnn3/h割、合で発生する。
Exhaust gas having a composition of about 26% N, 23% N, and 23% CO is generated at a rate of about 600 Nnn3/h.

炉下部から1700℃で珪素10.6%を含む錫珪素合
金670kg/hが流出する。1時間毎に炉下部の出湯
口から取り出された溶湯670 kgを円筒状の耐火物
容器に入れ徐冷しつつ耐火物羽根で攪拌し、800℃に
長時間保持すると珪素゛が凝固し浮上する。珪素を分取
し600°Cの亜鉛溶湯中で攪拌すると、耐着した錫が
はg除去され66.5 kgの珪素を得る。
670 kg/h of a tin-silicon alloy containing 10.6% silicon flows out from the lower part of the furnace at 1700°C. 670 kg of molten metal is taken out from the tap in the lower part of the furnace every hour and placed in a cylindrical refractory container where it is gradually cooled and stirred with refractory blades. When kept at 800°C for a long time, silicon solidifies and floats. . When the silicon is separated and stirred in molten zinc at 600°C, the adhering tin is removed in g and 66.5 kg of silicon is obtained.

第二工程実施例1.鋼板製の真空容器内に耐火ライニン
グを施工し、その内部に黒鉛るつぼが置かれ、黒鉛るつ
ぼとの間に抵抗加熱を行なうように構成する。
Second process example 1. A refractory lining is placed inside a vacuum vessel made of a steel plate, a graphite crucible is placed inside the vessel, and resistance heating is performed between the vessel and the graphite crucible.

容器は気密につくられ、上方から側方に水冷の凝縮室が
設けられ、その先は真空吸引用エジェクタに結ばれてい
る。抵抗加熱源の容量は100j(VAである。
The container is made airtight and has a water-cooled condensation chamber from the top to the side, the end of which is connected to an ejector for vacuum suction. The capacity of the resistive heating source is 100J (VA).

るつぼ内に235.kgのマグネシウム、165kgの
生石灰を入れる。第一工程の溶湯260 kgと同時に
流出したスラグ約50kgとともにるつぼ内に供給した
のち室を気密にし、真空に吸引し電気加熱を行なった。
235 in the crucible. Add kg of magnesium and 165 kg of quicklime. After feeding 260 kg of the molten metal from the first step into the crucible together with about 50 kg of slag that had flowed out at the same time, the chamber was made airtight, evacuated, and electrically heated.

真空室の圧力は5〜15mmI−(、ji+でスラグお
よび合金浴の温度は1500’C前後となった。約9時
間の処理によって真空度が上昇したので加熱をやめ、ス
ラグおよび金属浴を排出し、凝縮室に溜ったマグネシウ
ムをあっめ、夫々計量分析を行なった。マグネシウムは
純度998−以上で129 kgを得た。残留金属は5
i16.1%、A10.6%、残は鉄であり150kg
である。これを板状に鋳込み、破砕して第一工程に戻す
。電力消費量はマグネシウム1を当り6400kwh程
度になるものと推定される。
The pressure in the vacuum chamber was 5 to 15 mm I-(, ji+, and the temperature of the slag and alloy bath was around 1500'C. After approximately 9 hours of treatment, the degree of vacuum increased, so heating was stopped and the slag and metal bath were discharged. Then, the magnesium accumulated in the condensation chamber was collected and weighed and analyzed. 129 kg of magnesium was obtained with a purity of 998 or higher.Residual metals were 5.
I16.1%, A10.6%, the balance is iron, 150kg
It is. This is cast into a plate shape, crushed and returned to the first step. The power consumption is estimated to be about 6,400 kwh per magnesium.

第二工程実施例2.第一工程実施例1で得られた珪素9
.2 kgと生石灰43に9.マグネシア22.1ky
を粉砕混練して団鉱とする。これゞを0.28mφ×3
mの5頭部に冷却装置を付けた高合金製レトルトに入れ
、レトルトを燃料焚きの加熱炉に入れて1150℃に加
熱する。頭部から真空ポンプで吸引することにより、冷
却部にマグネシウムが析出する。実施例1と同様、約1
2時間後に真空度の上昇によって処理をやめ析出したマ
グネシウムとレトルト内残留物を掻き出し、夫々計量し
分析を行なった。マグネシウム12kgを得、純度は9
9,9チ以上のものであった。残滓は61.5 kgで
主として珪酸二石灰よりなる。
Second process example 2. Silicon 9 obtained in first step Example 1
.. 2 kg and quicklime 43 and 9. Magnesia 22.1ky
It is crushed and kneaded to make briquette. This is 0.28mφ×3
The sample was placed in a high-alloy retort with a cooling device attached to the 5th head of the tube, and the retort was placed in a fuel-fired heating furnace and heated to 1150°C. By suctioning from the head with a vacuum pump, magnesium is deposited in the cooling section. As in Example 1, about 1
After 2 hours, the treatment was stopped due to an increase in the degree of vacuum, and the precipitated magnesium and the residue in the retort were scraped out, weighed, and analyzed. Obtained 12 kg of magnesium, purity 9
It was more than 9.9 inches. The residue weighs 61.5 kg and consists mainly of dicalcium silicate.

第三工程実施例。Third process example.

10 kgのTi0251 %を含むイルメナイト精鉱
に濃硫酸12kgを加え、100℃で分解する。不溶解
物をr別し、硫酸イオン4.5mo l/、まで稀釈し
冷却器で一5℃まで冷却し生ずる硫酸鉄の結晶をP別し
塩化力!73.5 klilを溶解し、冷却しつつ塩酸
ガス9.3 kgを通じると、塩化チタン酸カリが析出
する。遠心分離器で分離したのち塩酸で洗滌し、乾いた
塩化水素ガス中で200℃以下で乾燥して水分を1チ以
下に低下させる。次いでこの塩化チタン酸カリ結晶を3
00〜500℃で分解すると四塩化チタンが滴量する。
12 kg of concentrated sulfuric acid are added to 10 kg of ilmenite concentrate containing 1% Ti0251 and decomposed at 100°C. Separate the insoluble materials, dilute to 4.5 mol/ml of sulfate ions, cool to -5°C in a cooler, separate the resulting iron sulfate crystals and chloride power! When 73.5 kli is dissolved and 9.3 kg of hydrochloric acid gas is passed through the solution while cooling, potassium chloride titanate is precipitated. After separation using a centrifuge, it is washed with hydrochloric acid and dried in a dry hydrogen chloride gas at a temperature below 200°C to reduce the moisture content to below 1 liter. Next, the potassium chloride titanate crystals were
When decomposed at 00-500°C, titanium tetrachloride is released dropwise.

これを凝縮させ、精溜器にかげて高純度四塩化チタン7
 kgを得る。熱分解時副生ずる酸化チタンは再度硫酸
溶解に戻す。
This is condensed and passed through a rectifier to produce high-purity titanium tetrachloride 7.
Get kg. The titanium oxide produced as a by-product during thermal decomposition is returned to the sulfuric acid solution.

第二工程で得られたマグネシウムを鉄製容器に入れ溶解
し、真空処理を行なったのち、高純度四塩化チタンを滴
下してスポンジチタンを得る。この際塩化マグネシウム
を副生ずる。スポンジチタンは真空室で1000℃に加
熱し付着した塩化マグネシウムを揮発させる。
The magnesium obtained in the second step is placed in an iron container and dissolved, and after vacuum treatment is performed, high purity titanium tetrachloride is added dropwise to obtain titanium sponge. At this time, magnesium chloride is produced as a by-product. The titanium sponge is heated to 1000°C in a vacuum chamber to volatilize the adhering magnesium chloride.

以上の処理実験から推定すると、この第三工程を大規模
にした場合スポンジチタン1tの製造のためイルメナイ
ト精鉱3.3t、濃硫酸3.8t、塩酸ガス3.Otを
要する。なお少量の原料および副産物については省略す
る。
Estimating from the above processing experiments, if this third step is carried out on a large scale, in order to produce 1 ton of titanium sponge, 3.3 t of ilmenite concentrate, 3.8 t of concentrated sulfuric acid, 3. It takes Ot. Note that small amounts of raw materials and by-products are omitted.

得られたスポンジチタンは第二工程の実施例2で得られ
たマグネシウムを使用した場合は十分な靭〕註を有し、
JIS規格の1種(JIS H2151)を十分満足す
るものであったが、実施例1で得られたマグネシウムを
使用した場合やN材質的に劣り、2種相当品が多く生成
する。
The obtained titanium sponge has sufficient toughness when using the magnesium obtained in Example 2 of the second step,
Although it fully satisfies JIS standard type 1 (JIS H2151), when magnesium obtained in Example 1 is used, it is inferior in terms of N material, and many products equivalent to type 2 are produced.

なお第4工程で得られた塩化水素ガスは若干水分を含む
が、この程度は前段の溶液濃度の調整で対応できる。
Note that the hydrogen chloride gas obtained in the fourth step contains some water, but this amount can be controlled by adjusting the solution concentration in the previous step.

第4工程、塩化マグネシウムの水蒸気分解第3工程から
溶融塩化マグネシウムと昇華した塩化マグネ−シウムが
得られるが、これを冷却後乾燥した窒素ガス中で粉砕し
、ホッノξに貯える。石英硝子および珪石でライニング
され、電気加熱される多段に構成された流動層の上部に
前述の塩化マグネシウムを装入し、一方下方から純酸素
ガスを吹き込む。塩化マグネシウム25kgを処理する
炉に9.24  /)、の割合で高温の水蒸気を吹きこ
み抵抗加熱により9oo℃に保って熱分解し、純度98
%の酸化マグネシウム1o。5kg/hとI(2022
,2% ヲ”@; tr、HCl+H20カス15.l
Nm3/l、ヲ得る。本方法で酸化マグネシウム1tを
再生するために必要な電力は生成するHCl+H20か
ら効率よく熱回収するものとして8’ □ okwhと
推定される。I]Cl+I420ガスは適当な処理をし
て第三工程に、酸化マグネシウムは第2工程に戻される
Fourth step, steam decomposition of magnesium chloride From the third step, molten magnesium chloride and sublimated magnesium chloride are obtained. After cooling, this is pulverized in dry nitrogen gas and stored in a hot spring. The above-mentioned magnesium chloride is charged into the upper part of an electrically heated multi-stage fluidized bed lined with quartz glass and silica stone, while pure oxygen gas is blown from below. High-temperature steam is blown into a furnace that processes 25 kg of magnesium chloride at a rate of 9.24 mm/cm, and the temperature is kept at 90° C. by resistance heating to thermally decompose it, resulting in purity of 98%.
% magnesium oxide 1o. 5kg/h and I (2022
,2% wo”@; tr, HCl+H20 scum 15.l
Nm3/l is obtained. The electric power required to regenerate one ton of magnesium oxide using this method is estimated to be 8' □ okwh, assuming that heat is efficiently recovered from the generated HCl+H20. I]Cl+I420 gas is appropriately treated and returned to the third step, and magnesium oxide is returned to the second step.

以上述べたように四工程のそれぞれの実施実験例は前工
程の生成物を使用または適用して、全体として本発明が
完結しうろことを示した。これをふまえて第1・−図を
詳細にした第2図によって更に本発明を敷谷テして説明
する。
As described above, the experimental examples of each of the four steps show that the present invention can be completed as a whole by using or applying the products of the previous step. Based on this, the present invention will be further explained in detail with reference to FIG. 2, which is a detailed view of FIGS.

第2図における第一工程はシャフト炉27に含珪酸、含
アルミナ鉱物を炭素系燃料とともに装入し、鉄等の金属
とヤの合金溶湯を取り出す過程である。アルミニウム、
珪素とも還元が非常にむっ゛かしい元素であるため、シ
ャフト炉の還元は容易でない。そのため図中に示された
ような手段を用いることが特にす瓦められる。即ち含ア
ルミナ、含珪酸鉱物を破砕機22により粉砕し、破砕機
23により粉砕した石炭粉末とともに混練機24で混練
し、さらにブリケット機25によりブリケットとし、こ
れをそのま瓦またはコークス出炉26によりコークス化
してシャフト炉27に装入する。
The first step in FIG. 2 is a process in which silica-containing and alumina-containing minerals are charged into the shaft furnace 27 together with carbon-based fuel, and a molten alloy of metal such as iron and carbon is taken out. aluminum,
Since silicon is an element that is extremely difficult to reduce, reduction in a shaft furnace is not easy. Therefore, it is particularly recommended to use the means shown in the figures. That is, alumina-containing minerals and silicate-containing minerals are crushed by a crusher 22, kneaded by a crusher 23 together with crushed coal powder by a kneader 24, further made into briquettes by a briquette machine 25, and then made into coke by a roof tile or a coke furnace 26. and charged into the shaft furnace 27.

これは被還元鉱物と、炭素が緊密に接^虫するようにす
るためである。第二にシャフト炉に送りこみコークスを
燃焼させる燃焼支持ガスが、常温ガスで一般に50チ以
上の酸素を含むこと特に酸素発生装置から供給される7
0%以上02を含むガスが好ましい。通常は実施例のよ
うに深冷分離方式の酸素発生装置30から供給される純
酸素または、90チ以上の酸素が使用される。酸素濃度
が低下するとコークスの使用量が増大しかつ炉頂ガス温
度が高くなる。このようにしても得られる合金中Al、
Siの濃度は原子係で40係以下がふつうである。
This is to ensure that the reduced mineral and carbon come into close contact. Second, the combustion support gas sent to the shaft furnace to burn the coke is a room temperature gas that generally contains 50 g or more of oxygen, especially if it is supplied from an oxygen generator.
A gas containing 0% or more of 02 is preferred. Usually, as in the embodiment, pure oxygen supplied from a cryogenic separation type oxygen generator 30 or 90% or more oxygen is used. When the oxygen concentration decreases, the amount of coke used increases and the furnace top gas temperature increases. Al in the alloy obtained in this way,
The concentration of Si is usually 40 parts or less on an atomic scale.

前述の団鉱化を行なわないときは原子係で25チ程度が
やっとである。Al+8iの濃度が低いと次工程のマグ
ネシウム製造の工程の歩留が低下する。
When the above-mentioned briquettes are not carried out, the atomic weight is barely 25 cm. If the concentration of Al+8i is low, the yield of the next step of manufacturing magnesium will decrease.

鉄等の合金金属は金属のまN加えるのであれば適当なサ
イズで炉に供給すればよく、例えば第二工程の処理後の
金属を循環使用することができる。
If an alloy metal such as iron is added as a metal, it may be supplied to the furnace in an appropriate size, and for example, the metal after the second step can be recycled.

鉱石で加えるときは鉱石を適当サイズに破砕整粒してシ
ャフト炉に供給するか、粉砕して前述団鉱中の成分とし
てもよい。この場合は主として鉄に限られ、成品として
鉄又は低品位のフェロシリコンを副生さぜることができ
る。
When adding ore, the ore may be crushed and sized to an appropriate size and then fed to a shaft furnace, or it may be crushed and used as a component in the briquette. In this case, the material is mainly limited to iron, and iron or low-grade ferrosilicon can be produced as a by-product.

合金の成分はS+主体、Al主体およびAl+Siの三
つが考えられる。Si主体のときは珪石を原料とし、か
つSi又はFe 、 Cuとの合金が好ましい。
Three possible components of the alloy are S+-based, Al-based, and Al+Si. When the material is mainly Si, it is preferable to use silica stone as a raw material and to use Si or an alloy with Fe or Cu.

A7主体のときはぼ−キサイト等高アルミナ原料を用い
、Fe 又はCu  との合金が好ましい。AIおよび
Siを共に含む合金が一般的でこの場合もFe又はCu
との合金が好ましい。アルミナ及び珪酸を共に含む鉱物
は、粘土、蝋石、シリマナイト等豊富にあり入手が容易
だからである。シャフト炉においては必要に応じて石灰
を加えて造滓する。
When A7 is the main material, a high alumina raw material such as bauxite is used, and an alloy with Fe or Cu is preferable. Alloys containing both AI and Si are common, and in this case also Fe or Cu
An alloy with is preferred. This is because minerals containing both alumina and silicic acid are abundant and easy to obtain, such as clay, Rouseki, and sillimanite. In the shaft furnace, lime is added as needed to create slag.

二つの実施例は代表的な例であり、実施例1はA7とS
iよりなる鉄合金を製造する例であり、実施例2は錫合
金の特注を利用して珪素を濃縮して次工程にむずびつけ
る例である。
The two examples are representative examples, Example 1 is A7 and S
Example 2 is an example of manufacturing an iron alloy consisting of i, and Example 2 is an example of concentrating silicon using a custom-made tin alloy and applying it to the next process.

いづれの例でもシャフト炉の炉頂からCOの豊富なガス
が発生ずるので、大型プラントではこれをボイラ28で
燃焼し、得られる蒸気により発電機29を運転し電力を
回収するが、その電力はスポンジチタンに至るまでの全
工程の所要動力をほとんどまかなうことができる。
In either example, CO-rich gas is generated from the top of the shaft furnace, so in large plants this is burned in the boiler 28 and the resulting steam is used to operate the generator 29 to recover electricity. It can cover most of the power required for the entire process up to titanium sponge.

なおこのシャフト炉のガスはCO線純度高いため燃料と
して用いるより化学工業原料として使用する方が有利な
ことが瓦る。その場合はそれに見合う燃料なり電力を他
所から供給することになるが、これはまったく本発明を
換骨奪胎したもので、本発明の技術思想に含まれるもの
である。いづれにしても第一工程のシャフト炉およびコ
ークス出炉から副生ずる熱量は全系の動力をほとんど供
給しうる大きさである。
Since the gas from this shaft furnace has a high CO line purity, it is more advantageous to use it as a chemical industrial raw material than as a fuel. In that case, appropriate fuel or electric power would be supplied from elsewhere, but this is a complete modification of the present invention and is included in the technical idea of the present invention. In any case, the amount of heat produced by the shaft furnace and coke oven in the first step is large enough to supply almost all the power for the entire system.

第二の工程はこの珪素またはアルミニウムと鉄等の合金
を用いてマグネシウムを製造する段階であり、この工程
単独は公知である。例えば実施例工は所謂マグネシウム
法として知られるものに準じ、実施例2は所謂ビジョン
法として知られるものに準じている。部分的には第一工
程の特徴利点を生かした結合が示されている。例えば実
施例1では第一工程で得られた合金が溶融状態で供給さ
れるため、極めて熱効率よく(電力原単位低く)マグネ
シウムが製造されている1、また実施例2は純珪素を用
いている。
The second step is to manufacture magnesium using silicon or an alloy of aluminum and iron, and this step alone is known. For example, the working example is based on what is known as the so-called magnesium method, and the working example 2 is based on what is known as the so-called vision method. Partially, combinations that take advantage of the characteristics and advantages of the first step are shown. For example, in Example 1, the alloy obtained in the first step is supplied in a molten state, so magnesium is produced with extremely high thermal efficiency (low power consumption)1, and in Example 2, pure silicon is used. .

第二工程実施例1において鉄等の金属はいくつかの変形
処理が考えられる。第一はマグネシウム製造において活
性の高いA[を主として用いて珪素を残し、低品位のフ
ェロシリコンとして利用する場合であり、他はAl、S
iともに大部分を利用して金属を得、これを別用途に向
けるか、第一工程に゛戻すかである。これらの方法の変
形に応じて副産するスラグも組成が変わり、用途も異な
ってくるほか、系全1体としての電力の不足、余剰も変
ってくる。31はマグネシウム製造装置である。
In the second step Example 1, several deformation treatments can be considered for metals such as iron. The first is when A, which has high activity in magnesium production, is mainly used, leaving silicon and using it as low-grade ferrosilicon.
In both cases, most of the metal is used to obtain metal, and either it is used for another purpose or it is returned to the first process. Depending on the modification of these methods, the composition of the slag produced as a by-product will change, its uses will vary, and the power shortages and surpluses of the entire system will also change. 31 is a magnesium manufacturing device.

第三の工程はショスノ々−ガー法として一部に知られる
方法である。32は溶解槽、33はf過機。
The third step is a method known by some as the Shosnoger method. 32 is a dissolution tank, and 33 is a filter.

34は冷却機で不純物を晶出させ、35吸収機で塩化カ
リおよび塩酸を加え晶出した塩化チタン酸カリ結晶を遠
心分離機36で採取する。結晶を37で洗滌し、38で
塩酸ガス雰囲気で乾燥し、39で約500℃で分解し、
40粉溜塔で処理して純酢 四塩化チタンを得る。41は塩酸ガスの確湿器で第2工
程で得たマグネシウムは42で予熱脱ガスし、43が還
元槽、44は真空蒸溜器であり、43.44から塩化マ
グネシウムを取り除きスポンジチタンとする。
Impurities are crystallized in a cooler 34, potassium chloride and hydrochloric acid are added in an absorber 35, and the crystallized potassium chloride titanate crystals are collected in a centrifuge 36. The crystals were washed at 37, dried in a hydrochloric acid gas atmosphere at 38, decomposed at about 500°C at 39,
40 powder distillation tower to obtain pure vinegar titanium tetrachloride. 41 is a humidifier for hydrochloric acid gas, the magnesium obtained in the second step is preheated and degassed in 42, 43 is a reduction tank, and 44 is a vacuum distiller, which removes magnesium chloride from 43.44 to obtain titanium sponge.

得られた塩化マグネシウムは熱分解炉45で水蒸気で分
解してマグネシアを得−力水蒸気を含む塩酸ガスは熱交
換器46で冷却し、第3工程に向ける。
The obtained magnesium chloride is decomposed with steam in a thermal decomposition furnace 45 to obtain magnesia. Hydrochloric acid gas containing steam is cooled in a heat exchanger 46 and sent to the third step.

この第三工程の方法は現在工業化はされていないが、本
発明の′中で第四工程と結びつげるとき系全体の物質の
処理を効率よく閉回路的に利用できる。本方法は現在多
く利用されているクロール法が塩素を利用するのに対し
、塩化水素を利用し、またチタン鉱石も低品位鉱が利用
できる。この点が第四工程と第二工・程と効率的に結合
される訳である。
Although this third step method has not been commercialized at present, when it is combined with the fourth step in the present invention, it is possible to efficiently process the substances of the entire system in a closed circuit. Unlike the currently widely used Kroll method, which uses chlorine, this method uses hydrogen chloride, and low-grade titanium ore can be used. This point effectively combines the fourth step and the second step/step.

第四の工程は第三工程で発生した塩化マグネシウムを従
来のように電解法によることなく水蒸気等により熱的に
分解する工程である。熱分解炉としては実施例のような
多段流動層が好ましく 、 900℃前後まで加熱する
のがよい。後段における水分除去との関係ではより低温
度も使用できる。加熱電源は腐食性ガスであり系内に余
裕のある電気加熱がよい。水蒸気は生成ガスと熱交換し
て送りこむ。
The fourth step is a step in which the magnesium chloride generated in the third step is thermally decomposed using steam or the like, without using conventional electrolytic methods. As the pyrolysis furnace, a multistage fluidized bed as in the example is preferable, and heating is preferably performed to around 900°C. Lower temperatures can also be used in conjunction with subsequent moisture removal. The heating power source is corrosive gas, so electric heating is preferable since there is plenty of room in the system. The steam is sent after exchanging heat with the generated gas.

処理温度にもよるが実施例のように900℃で11C1
,−78%!・程度で残りは水蒸気である。生成ガスは
冷却し、第三工程において塩化チタン酸カリ製造等に用
いられる。
Although it depends on the processing temperature, 11C1 at 900℃ as in the example
, -78%!・The rest is water vapor. The generated gas is cooled and used in the third step to produce potassium titanate chloride.

第、4・工程は基本的に塩化マグネシウムを熱的に分解
して塩酸とマグネシアを再生する工程である。
The fourth step is basically a step of thermally decomposing magnesium chloride to regenerate hydrochloric acid and magnesia.

それ故実流側の如く水蒸気による分解がもつとも好まし
いが、その他の手段も最終目的を達成する方法としてこ
の範噴に含まれる。たとえば水素を多量に有する燃料を
空気又は酸素で燃焼しつつ、この排ガスで塩化マグネシ
ウムを熱分解することも考えられる。第4工程の熱源は
実施例のように電熱を使うと容易である。本来の思想か
らしてなるべく電力を消費したくはないが、電解の電力
に比して極めて小さいので本発明の最終目的を達成する
ためには差支えない。
Therefore, decomposition by steam as in the actual flow is preferable, but other means are also included in this scope as methods for achieving the final purpose. For example, it is conceivable to combust fuel containing a large amount of hydrogen with air or oxygen, and to thermally decompose magnesium chloride using the exhaust gas. It is easy to use electric heat as the heat source in the fourth step as in the embodiment. From the original idea, it is desirable not to consume as much power as possible, but since the power is extremely small compared to the power of electrolysis, there is no problem in achieving the final objective of the present invention.

系内な循環する物質は第2図■の塩酸、■のマグネシア
、■の鉄等、■の塩化マグネシウム、■のマグネシウム
である。このうち鉄を用いる場合はコークス中の灰分な
どによりわずかずつ使用中に増加するので問題がないが
、他の中間原料は循環中に歩留ロスとして1回まわると
5〜25%消耗する。これを補充するためにそれぞれを
補充することになるが一般には塩酸の消耗が大きいので
安価な組合せとして、塩酸とマグネシアまたは塩化マグ
ネシウムを補充するのがよい。手の込んだ組合せとして
食塩を供給して第3工程から出る廃硫酸と反応させ塩酸
を補給する様なことも考えられ、種々の変形がありうる
The substances circulating within the system are hydrochloric acid (■), magnesia (■), iron, etc. (■), magnesium chloride (■), and magnesium (■) in Figure 2. Among these, when iron is used, there is no problem as it increases little by little during use due to the ash in the coke, etc., but other intermediate materials are consumed by 5 to 25% each time as a yield loss during circulation. To replenish this, each must be replenished, but in general, the consumption of hydrochloric acid is large, so it is better to replenish hydrochloric acid and magnesia or magnesium chloride as an inexpensive combination. It is also conceivable that as an elaborate combination, common salt is supplied and reacted with the waste sulfuric acid produced in the third step to replenish hydrochloric acid, and various modifications are possible.

以上の説明で本方法の実施様態は明らかであるが、 本発明の新規性は第一工程から第四工程までを組合せた
点にある。即ち第一工程のシャフト炉により熱効率よく
製造せられたアルミニウムまたは珪素合金からマグネシ
ウムを主として熱的に製造し、このマグネシウムを四塩
化チタンの還元に用いるという間接的にシャフト炉の高
熱効率を利用するという思想と第四工程で副生ずる塩化
マグネシウムを第三工程で熱的に水蒸気で分解し7、得
られる塩酸ガスは第四工程に戻しマグネシアを第二工程
で利用するという〜結合が、全工程を閉回路的に物質の
完全利用と、高い熱効率をもたらしている。
Although the embodiments of the present method are clear from the above description, the novelty of the present invention lies in the combination of the first to fourth steps. In other words, magnesium is primarily thermally produced from aluminum or silicon alloy produced with high thermal efficiency in the shaft furnace in the first step, and this magnesium is used to reduce titanium tetrachloride, thereby indirectly utilizing the high thermal efficiency of the shaft furnace. The idea is that the magnesium chloride produced as a by-product in the fourth step is thermally decomposed with steam in the third step, and the resulting hydrochloric acid gas is returned to the fourth step and magnesia is used in the second step. This results in complete utilization of materials in a closed circuit and high thermal efficiency.

それ数本発明が系全体としてのエネルギ消費を極めて小
さくしたことに大きな意義がある。これが木組合せの最
大の利点である1、このことを説明するために、以下に
実施例にもとづいて計画された年間10,000 tの
チタン製造設備を第2図のフローシートによって計画し
た場合チタン1を当りの熱フローを示し、最終的にこれ
を石炭使用量に換算して示した。但し石炭は低位発熱量
を75001/kgとし、発電効率を35チとして換算
する。
It is of great significance that the present invention has made the energy consumption of the entire system extremely small. This is the greatest advantage of wood combination1. To explain this, if a 10,000 t annual titanium production facility planned based on the example below is planned using the flow sheet shown in Figure 2, titanium 1 indicates the heat flow per unit, and this is finally converted into the amount of coal used. However, the lower calorific value of coal is assumed to be 75001/kg, and the power generation efficiency is assumed to be 35 cm.

また本発明の場合第一、第二工程は実施例2について示
した。
Further, in the case of the present invention, the first and second steps were shown for Example 2.

結果を第3図、第4図に示した。第3図は本法の場合で
ある。シャフト炉にはコークスも併用するが、そのコー
クス製造の際の乾量余剰熱量は系内で発生し、発電に利
用されるものとした。このようにして推定すると、本法
では5″020kg の石炭を用い、1tのスポンジチ
タンを製造する要が、1110kWhの電力の不足は生
ずることになる。
The results are shown in Figures 3 and 4. Figure 3 shows the case of this method. Coke is also used in the shaft furnace, and the dry surplus heat generated during coke production is generated within the system and used for power generation. Estimating in this manner, this method requires the use of 5''020 kg of coal to produce 1 ton of titanium sponge, but this results in a power shortage of 1110 kWh.

第4図は従来法によるチタン製造の場合である。FIG. 4 shows the case of titanium production by the conventional method.

コノ場合の入力&’i36,0OOkWh(7)電力と
560kgのコークスである。このコークスについて前
記と同様な配慮をして石炭使用量に還元してみると、1
2526kli’の石炭を用い、1tのチタンを製造し
て1163 kWhの電力余剰が発生していることにな
る。
In this case, the input is 36,000 kWh (7) electricity and 560 kg of coke. If we consider this coke in the same way as above and reduce it to coal usage, we get 1
This means that by producing 1 ton of titanium using 2,526 kli' of coal, a surplus of electricity of 1,163 kWh is generated.

 w h 両者の間に2270  余の電力の差があるが、これを
前述の前提によって計算すると石炭換算で745 kg
に相当する。夫々逆算して本方法は5384kgの石炭
を従来法は12145kgの石炭を要することにな−リ
、本方法は半分以下で済むことになり、本方法の優位性
は明らかである。
w h There is a power difference of more than 2270 kg between the two, but if this is calculated using the above assumptions, it is 745 kg in coal equivalent.
corresponds to Calculating backwards, the present method requires 5,384 kg of coal, and the conventional method requires 12,145 kg of coal, whereas the present method requires less than half that amount, and the superiority of the present method is clear.

このような比較がよいかという点問題はあるが、現在日
本および主な工業国の電力供給が主とじて火力によって
いることを考えると妥当jなものといえる。また石炭の
発熱量、発電効率等を実用されている範囲内で多少変動
させてもこの結論はほとんど変らない。更に第一第二工
程を実施例1によった場合や、各種原単位が多少変動し
てもこの結論はほとんど変らない。
Although there is a question as to whether such a comparison is appropriate, it can be said to be reasonable considering that the current electricity supply in Japan and other major industrialized countries is mainly based on thermal power. Moreover, this conclusion hardly changes even if the calorific value of coal, power generation efficiency, etc. are slightly varied within the practical range. Furthermore, even if the first and second steps are performed in accordance with Example 1, or if the various basic units are slightly changed, this conclusion hardly changes.

第3図 第4図を比較すると、従来法は電力が幹線に入
り、巨大な電力がな(ては系が動かないが、本発明法は
電力は結果として副生じ、補助設備を動かすために利用
されている。言いかえると間接的にシャフト炉の特性を
利用したとは言え、第3図のフローからみて全体が明ら
かに熱的還元法として構成されたものであると言える。
Comparing Figure 3 and Figure 4, we can see that in the conventional method, power enters the main line and the system does not operate without a huge amount of power, but in the method of the present invention, power is generated as a by-product, and it is necessary to operate the auxiliary equipment. In other words, although the characteristics of the shaft furnace were indirectly utilized, the flow shown in Figure 3 clearly shows that the entire process was configured as a thermal reduction method.

チタンの製造方法としてこのような思想は例をみないも
のである。
This kind of idea is unprecedented for a titanium manufacturing method.

細い点では、石炭火力に伴なう残灰処理その他の問題が
、本法ではまったく問題にならない。石炭火力の灰とこ
となり、本方法ではシャフト炉のスラグとして処理しや
すい状態で排出される。
In detail, issues such as disposal of residual ash associated with coal-fired power generation are not an issue at all under this law. Unlike ash from coal-fired power plants, this method discharges ash in a state that is easy to dispose of as slag from shaft furnaces.

更に本方法はイルメナイトのよう一安価な鉱石を直接チ
タン製造に結びつげる利点を示したシヨ本方法が従来法
に比し不利な点は、例えば第1工程と第2工程を実施例
2によった場合、チタン1を当り珪石約2tと生石灰約
3tを使用する。しかしこれらは安価に比較的容易に入
手でき、これから発生したスラブ残滓が肥料セメント原
料として100%利用できるため、その欠点は十分カバ
ーされる。また硫酸を3.76を程度余分に必要とする
が、これは低品位鉱石利用の利点が補って余りある。ま
た本方法では石炭のうち相当量は粘結炭を使用しなけれ
ばならないが、価格的には一般燃料炭に比して若干高価
なものの、本発明の利点を損なう点は僅かである。
Furthermore, this method has the advantage of directly linking inexpensive ores such as ilmenite to titanium production. In this case, approximately 2 tons of silica stone and approximately 3 tons of quicklime are used for every 1 portion of titanium. However, these are relatively easy to obtain at low cost, and the slab residue generated from them can be used 100% as a raw material for fertilizer cement, so their drawbacks are fully covered. Although an additional 3.76% of sulfuric acid is required, this is more than compensated for by the advantage of using low-grade ore. Further, in this method, a considerable amount of coal must be used as caking coal, and although it is slightly more expensive than general fuel coal, the advantages of the present invention are only slightly impaired.

以上のように本発明はチタンの製造を、シャフト炉の特
徴である高熱効率を利用してアルミニウムおよび珪素合
金を製造し、還元せられたアルミニウム珪素の反応性を
利用して行なうという点ヂ、従来例を見ない新らしい組
合せの思想を有する。
As described above, the present invention produces titanium by producing aluminum and silicon alloys by utilizing the high thermal efficiency that is a feature of a shaft furnace, and by utilizing the reactivity of the reduced aluminum-silicon. It has the idea of a new combination that has never been seen before.

これを構成する四つの工程には既知の部分が存在するが
、全体どして構成するとき著しい省エネルギ省資源を達
成し得るのは、まったくにの組合せの著しい利点による
ものである。また本方法で系全体を動かすエネルギ源が
第1工程に入る石炭、コークス等の燃料から供給されて
いることは第3図から明らかである。
Although there are known parts of the four steps that make up this, it is due to the significant advantages of their combination that when constructed as a whole, significant energy and resource savings can be achieved. Furthermore, it is clear from FIG. 3 that the energy source for operating the entire system in this method is supplied from the fuel such as coal or coke that enters the first step.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明方法の全系統を示す概念図、第2図はそ
の詳細を示すフローシート、第3図は本発明方法におけ
る熱バランスを示す説明図、第4図は従来法における熱
エネルギバランスを示す説明図である。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他2名
Figure 1 is a conceptual diagram showing the entire system of the method of the present invention, Figure 2 is a flow sheet showing its details, Figure 3 is an explanatory diagram showing the heat balance in the method of the present invention, and Figure 4 is the thermal energy in the conventional method. It is an explanatory diagram showing balance. Agent: Patent attorney Masamitsu Akizawa and 2 others

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  珪酸含有原料、アルミナ含有原料の少なくと
も一つとコークス等の炭素質燃料および還元材と、鉄、
ニッケル、銅、マンガン、錫のうち少なくとも一つの金
属、化合物、鉱石をシャフト、炉に装入し、酸素を富化
した燃焼支持気体により高温下で還元し、アルミニウム
、珪素の少なくともいづれかと、前記五金属元素の少な
くともいづれかとからなる合金を製造し、かつ本シャフ
ト炉、炉頂ガスを燃料等として回収するか、′または燃
焼してそΩ麻を蒸気として回収し発電を行なう第一工程
と、前記合金をそのま又かまたは濃縮分取を行ない、石
灰およびマグネシアとともに高温下に保持してマグネシ
ウムを溶出せしめてマグネシウムの熱的還元を行なう第
二工程と、含チタニア原料を硫酸等で溶解し、塩酸およ
び塩化カリを加えて純粋な塩化チタン酸カリを得、これ
を熱分解し必要な精製を行なって純四頃化チタンを得、
これと前述のマグネシウムにより還元してスポンジチタ
ンおよび塩化マグネシウムを得る第三工程と、塩化マグ
ネシウムを水蒸気等を用いて熱的に分解し、マグネシア
と塩酸とを生成せしめてこれらを前記各工程に戻す第四
工程と、かくして含チタニア原料、炭素質燃料および含
珪酸または含アルミナ原料を主原料として金属チタンを
製造する方法であり、前記工程内で必要な熱源は実質的
に第一工程に供給する、炭素質燃料を使用することを特
徴とした省資源省エネルギチタン製造方法。
(1) At least one of a silicic acid-containing raw material and an alumina-containing raw material, a carbonaceous fuel such as coke and a reducing agent, and iron,
A metal, compound, ore of at least one of nickel, copper, manganese, and tin is charged into a shaft and a furnace, and reduced at high temperature with an oxygen-enriched combustion supporting gas, and at least one of aluminum and silicon is reduced. The first step is to produce an alloy consisting of at least one of the five metal elements, and to generate electricity by recovering the top gas in the shaft furnace as fuel, or by burning it and recovering the gas as steam. , a second step of thermally reducing the magnesium by keeping the alloy as it is or concentrating it and holding it together with lime and magnesia at a high temperature to elute the magnesium; and dissolving the titania-containing raw material with sulfuric acid, etc. Then, add hydrochloric acid and potassium chloride to obtain pure potassium titanate chloride, which is thermally decomposed and subjected to the necessary purification to obtain pure titanium titanium chloride.
This and the third step of reducing with the aforementioned magnesium to obtain titanium sponge and magnesium chloride, and thermally decomposing magnesium chloride using steam etc. to generate magnesia and hydrochloric acid, which are returned to each of the above steps. The fourth step is thus a method for producing metallic titanium using a titania-containing raw material, a carbonaceous fuel, and a silicic acid- or alumina-containing raw material as main raw materials, and the heat source necessary in the step is substantially supplied to the first step. , a resource-saving and energy-saving titanium production method characterized by using carbonaceous fuel.
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