Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia koncentratu dwutlenku tytanu z rud tytano¬ nosnych, a zwlaszcza z rud ilmenitowych. Produkt wedlug tego sposobu o niskiej zawartosci zelaza moze stanowic surowiec do otrzymywania pigmen¬ towego dwutlenku tytanu metoda chlorkowa i siar¬ czanowa.Dotychczas koncentraty poflotacyjne rud ilmeni¬ towych, zawierajace przecietnie okolo 30—60% wa¬ gowych tlenków zelaza nie sa uzywane w metodzie chlorowej otrzymywania bieli tytanowej, w me¬ todzie siarczanowej natomiast powoduja powsta¬ wanie duzych ilosci siedmiowodnego siarczanu ze¬ lazawego oraz kwasnych scieków. Wzbogacenie me¬ todami pirometalurgicznymi polegajacymi na od¬ dzieleniu zelaza przez spust hutniczy w temp. 1150—1650°C ze wzgledu na duze naklady energe¬ tyczne oraz duza zawartosc tytanu na nizszych stopniach utleniania (Ti2+, Ti3+) w tzw. zuzlu nie znajduje szerszego zastosowania, poniewaz nie za¬ wsze moga byc przerabiane na biel tytanowa. Dal¬ sza koncentracja dwutlenku tytanu jest w zasadzie mozliwa tylko na drodze chemicznej. Sposób ten polega glównie na spiekaniu z dodatkami, chloro¬ waniu oraz redukcji tlenków zelaza w rudzie ilme- nitowej i nastepnie oddzieleniu zelaza od tytanu przez lugowanie w roztworach kwasów mineral¬ nych. Czynnikiem redukujacym jest zwykle we¬ giel, koks albo gazy zawierajace wegiel w czastecz¬ ce lub wodór. Ponadto w szeregu metodach stosu- je sie prazenie ilmenitu z wybranymi solami, glów¬ nie weglanem sodu (opis patentowy St. Zjed. Am.Nr 3112178) i nastepnie wymywanie zelaza roz¬ tworami kwasów albo soli np. halogenkami zelaza (opisy patentowe St. Zjed. Am. Nr 3 291599, Nr 3 252 787). Z metod zrealizowanych w wiekszej skali na uwage zasluguje metoda polegajaca na praze¬ niu redukujacym rudy ilmenitawej wobec nadmia¬ ru koksu, oddzielanym po redukcji magnetycznie.Zredukowany ilmenit lugowany jest roztworem kwasu siarkowego. Wedlug metody australijskiej (opis patentowy Nr 2 471110) wstepnie utleniona powietrzem rude redukuje sie wodorem, nastepnie oddziela zelazo przez lugowanie kwasem solnym.Wysuszony koncentrat Ti02 poddaje sie separacji magnetycznej, celem oddzielenia chromitu. Jako re¬ duktor znalazly zastosowanie równiez: siarka ele¬ mentarna, siarczki, siarkowodór w mieszaninie z weglem. Wedlug opisu patentowego St. Zjedn. Am.Nr 2 954 278 rude ilmenitowa ogrzewa sie w obec¬ nosci par siarki oraz wegla i poddaje dalszemu przerobowi na drodze mokrej. Wedlug opisu pa¬ tentowego indyjskiego Nr 112 041 rude ilmenitowa poddaje sie redukcji weglem lub innym gazem re¬ dukujacym i nastepnie poddaje miedzystopniowej separacji magnetycznej, po kazdorazowym ochla¬ dzaniu produktów w atmosferze redukujacej.Wedlug wyzej omówionych metod (poza indyjska opis patentowy Nr 112 041), jedna z podstawowych operacji po prazeniu jest oddzielenie zelaza na 84 04284 042 3 drodze mokrej (lugowanie), w wyniku czego cala ilosc zelaza pozostaje jako odpad w postaci roz¬ tworów soli, wymagajacych dalszej obróbki tech¬ nologicznej.Celem wynalazku jest usuniecie powyzszych nie¬ dogodnosci poprzez opracowanie nowego sposobu otrzymywania koncentratów dwutlenku tytanu, po¬ zwalajacego na usuwanie zelaza lub zwiazków ze¬ laza o wlasciwosciach ferromagnetycznych metoda separacji magnetycznej.Sposób otrzymywania koncentratu dwutlenku ty¬ tanu z rud tytanonosnych, a zwlaszcza ilmenito- wych wedlug wynalazku polega ~na prazeniu utle¬ niajacym i/lub redukcji wsadu w temperaturze okolo 950°C w obecnosci siarczynu sodowego w ilosci 4—50% wagowych, najkorzystniej w ilosci —30%. Proces ten mozna prowadzic w sposób jedno*- Tub wielostopniowy, korzystnie z chlodze¬ niem produktów reakcji po kazdym etapie. Do¬ datek siarczynu sodowego ulatwia rozbicie struk¬ tury ilmenitowej oraz koalescencje drobnych zre¬ dukowanych czastek zelaza do wiekszych aglome¬ ratów. Powstaly w czasie procesu dwutlenku ty¬ tanu wiaze tlenek sodowy do politytanianów sodo¬ wych zgodnie z reakcja Ti02+n(Na20) -? Na20)n" •Ti02 gdzie n = 1-^12. Zapobiega to redukcji ty¬ tanu do nizszych stopni oraz wtórnej reakcji zre¬ dukowanego zelaza z dwutlenkiem tytanu i w konsekwencji pozwala zastosowac znana metode se¬ paracji magnetycznej do rozdzialu obydwu glów¬ nych skladników. W przypadku prowadzenia wie¬ lostopniowego utleniania i redukcji wsadu pod¬ wyzsza sie temperature kolejnych operacji o ok. 100°C zaczynajac proces w temperaturze poczatko¬ wej 500°C, a konczac w temperaturze okolo 950°C.Proces wielostopniowy zwieksza stopien redukcji i rozdzialu zelaza od tytanu. Produkt redukcji za¬ równo w procesie jedno- lub wielostopniowym chlodzi sie odpowiednim medium najkorzystniej woda do temperatury okolo 200°C. Wydajnosc po¬ szczególnych stopni procesu zwiekszy sie poprzez wprowadzenie do wsadu oprócz sarczynu sodowego dodatku w postaci wodoroweglanu sodu i/lub amo¬ nu w ilosci 5—20% wagowych. Proces prowadzi sie w sposób periodyczny lub ciagly np. w piecu ob¬ rotowym w przeciwpradzie. Produkt poddaje sie mieleniu i separacji magnetycznej suchej i mokrej.Frakcja niemagnetyczna zawiera okolo 75% Ti02 oraz 5—10% FeO, frakcja magnetyczna 80—90% FeO oraz 2—10% Ti02. Koncentrat Ti02 znajduje bezposrednie zastosowanie do produkcji bieli ty¬ tanowej metoda siarczanowa, dla metody chloro¬ wej wskazane jest oczyszczanie frakcji niemagne¬ tycznej rozcienczonym kwasem solnym lub siarko¬ wym.Zaleta sposobu otrzymywania koncentratu dwu¬ tlenku tytanu wedlug wynalazku polega na tym, ze okolo 80% wagowych zelaza zostaje oddzielone na drodze suchej i moze znalezc zastosowanie bez dodatkowej przeróbki do produkcji stali weglowej wysokiej jakosci albo stopowych stali tytanowych.W tym samym stopniu zmniejszy sie ilosc opaHów cieklych oraz operacji technologicznych w procesie otrzymywania pigmentowego dwutlenku tytanu.Ponadto w miejsce nadmiaru wegla o duzej za- 4 wartosci nielotnych zanieczyszczen stosuje sie re¬ duktor gazowy z dodatkiem odpadowego siarczynu sodowego, nie wplywajacego ujemnie na koncowy produkt tj. na pigmentowy dwutlenek tytanu.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w po¬ nizszych przykladach wykonania: Przyklad I. 100 g ilmenitu finskiego i 30 g siarczanu pofenolowego utlenia sie 1 h w tempe¬ raturze 800°C. Wsad chlodzi sie do okolo 200°C io i nastepnie poddaje redukcji w temperaturze 900°C w ciagu 8 h gazem miejskim o standartowym skla¬ dzie, nawilzonym woda albo z dodatkiem pary wodnej. Produkt chlodzi sie gwaltownie woda do temperatury okolo 200°C, poddaje mieleniu do wielkosci ziarna ponizej 0,07 mm i separuje wielo¬ stopniowo magnetycznie na sucho i na mokro.Frakcja niemagnetyczna zawiera 76% Ti02 i okolo % FeO; frakcja magnetyczna zawiera 75% FeO i 9,5% Ti02.Przyklad II. 100 g ilmenitu finskiego i 20 g siarczynu sodowego oraz 10 g wodoroweglanu so¬ dowego albo amonowego prazy sie okolo 0,5 h i poddaje redukcji gazem wodnym w temperaturze 930°C przez 8 h. Po schlodzeniu woda do tempe- ratury 200° produkt miele sie i poddaje separacji magnetycznej suchej i mokrej. Frakcja magnetycz¬ na zawiera 80—85% FeO i 6% Ti02, frakcja nie¬ magnetyczna zawiera 76—80% Ti02 oraz 10% FeO.Frakcja niemagnetyczna po wylugowaniu 10% roz- tworem kwasu siarkowego w ciagu 1 h zawiera 92—95% Ti02 i 3,5% FeO.Przyklad III. 100 g ilmenitu poddaje sie na- przemian trójstopniowemu utlenieniu w czasie 0,5 h i redukcji w czasie 1 h, dodajac kazdorazowo przed utlenieniem po 10 g NaJSC^ a przed 3-stopniem ponadto 5 g np. NH4HC03. Temperatura poczatko¬ wa utleniania i redukcji wynosi 750°C i wzrasta stopniowo w 2-gim stopniu do 850°C i 3-cim stop¬ niu do 950°C. Po kazdej redukcji wsad chlodzi sie 40 woda do temperatury 200°C. Produkt po zmieleniu poddaje sie separacji magnetycznej. Frakcja nie¬ magnetyczna zawiera do 85% i ponizej 5% FeO, frakcja magnetyczna 90% FeO i ponizej 5% TiO^ 45 PL