DE1433352C - Verfahren zum Herstellen einer Eisen als Chloride enthaltenden Losung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- gewonnen wird, das anschließend durch Zusätze von len einer Eisen als Chloride enthaltenden Lösung Eisen in Ferrochlorid umgewandelt wird, um diese durch Auslaugen von kieselsäurehaltigen Eisenerzen sodann mit Wasserstoff zu Eisenpulver zu reduzieren, mittels Salzsäure. Dieses Verfahren, das sich der seit langem bekannten

Die Gewinnung von Eisen(II)-chloridkristallen S Umwandlung von Ferrichlorid zu Ferrochlorid durch durch Lösen eisenhaltiger Einsatzstoffe in Salzsäure Weise nahelegen, den vorerwähnten Schwierigkeiten und durch anschließende selektive Kristallisation ist bei einer vorherigen Röstung von kieselsäurehaltigen aus der USA.-Patentschrift 2 418148 bekannt. , Eisenerzen in der angegebenen, verhältnismäßig ein-

Bei EinsatzstofEen jedoch, die kieselsäurehaltige elementares Eisen bedient, konnte jedoch in keiner Bestandteile enthalten, wirkt sich das Ausflocken der io fachen Weise begegnen zu können. Silikate beim Auslaugungsprozeß in erheblichem Verfährt man erfindungsgemäß derart, daß der

Maße störend aus. Die während und im Anschluß an erste Arbeitsschritt darin besteht, das Beschickungsdas Auslaugen mit Salzsäure anfallenden Flocken material in einen ersten und zweiten Teil unterteilt, sind gelatinös und bilden in manchen Fällen und je den ersten Teil direkt in wäßriger Salzsäure auslaugt, nach Zusammensetzung und mineralogischer Form i₅ so gehen, da der erste Teil nicht geröstet wurde, der Erze des Einsatzes schleimige Rückstände, die lediglich geringfügige Mengen flockenbildender SiIieine Filtration zwecks einwandfreier Abtrennung des kate in Lösung. Der unlösliche Rückstand ist körnig Auslaugungsrückstandes von dem Filtrat erschweren. und durch Filtration leicht abtrennbar. Das Eisen in

Nach einem älteren Vorschlag — deutsche Patent- dem ersten Teil ist jedoch sowohl im zweiwertigen schrift 1238 668 — wird der gesamte Einsatz an 20 als auch im dreiwertigen Zustand in Lösung gegan-Eisenerz dabei vor dem Auslaugen geröstet; wie ge- gen. Da es erforderlich ist, das gesamte Eisen in der funden wurde, wird sodann das Eisen in einer Lösung Lösung im zweiwertigen Zustand vorliegen zu haben, wäßriger Salzsäure ausgelaugt, Eisen(II)-chIorid in um bei der sich anschließenden Weiterverarbeitung kristalliner Form auskristallisiert, die Eisen(II)- eine richtige Kristallisation zu erzielen, so wird der chlorid-Kristalle werden entwässert und die ent- 25 zweite Teil unter Bedingungen geröstet, bei denen wässerten Kristalle zu Metall reduziert, wobei Eisen die Hauptmenge des darin enthaltenen Eisenoxydes erhalten und die Salzsäure zurückgewonnen wird. zu metallischem Eisen reduziert wird. Dieser geröstete Die Mutterlauge der Kristallisationsstufe wird unter Teil wird sodann mit der Lauge des ersten Teiles Rückgewinnen des restlichen Anteils der Salzsäure zusammengebracht, und zwar zewckmäßig in solcher und Bilden von Oxiden der anderen Metalle hydro- 30 Menge, daß eine praktisch nur Eisen(II)-chlorid entlysiert. haltende Lauge entsteht. Der Eisengehalt des geröste-

Es wurde nun gefunden, daß die Zusammen- ten Teils wird dabei praktisch löslich gemacht. Die setzung der Flüssigkeiten und der physikalische Zu- Silikate jedoch gehen nicht in berücksichtigenswertem stand des unlöslichen Rückstandes in einigen Fällen Ausmaß in Lösung, da sehr wenig freie Säure in der von der Mineralogie und der Zusammensetzung der 35 Auslagelauge von der ersten Auslaugestufe her vorursprünglichen Beschickung abhängen. Bezüglich liegt. Hierdurch ergibt sich somit eine geringe Flokeiniger Erze, wie einigen Erzen der Oolith-Type kenbildung. Weiterhin geht das in dem gerösteten wurde gefunden, daß während und im Anschluß an Teil vorliegende metallische Eisen in Form von das Auslaugen mit Salzsäure ein gelatinöses Aus- Eisen(II)-chlorid in Lösung, und gleichzeitig wird flocken erfolgt. In einigen Fällen tritt das Ausflocken 40 dreiwertiges Eisen in der Lösung in den zweiwertigen sogar in Form eines schleimigen Rückstandes auf Zustand umgewandelt. Das Ergebnis besteht in einer und macht es schwierig, die Filtration für das Ab- Lösung, in der praktisch die Gesamtmenge des löstrennen des Auslaugungsrückstandes von der Aus- lichgemachten Eisens im zweiwertigen Zustand vorlaugungslösung auszuführen. liegt und wenig flockenförmiges Produkt enthält Das

Das ausgeflockte Produkt besteht aus Silikaten, 45 Abtrennen der Lösung von dem unlöslichen Rückdie, wie gefunden wurde, in Salzsäure löslich sind. stand vollzieht sich nunmehr ohne Schwierigkeiten. Durch das Rösten vor dem Auslaugen werden diese Durch die Beschränkung der Röstung auf nur einen Silikate, wie Alumimumsilikat, aktiviert und noch Teil des eingesetzten Erzes ist der Prozeß einfacher löslicher in Salzsäure gemacht, die große Mengen an und damit erheblich wirtschaftlicher. Säure enthalten, wodurch entsprechend großen Men- 50 Das geröstete Material findet Verwendung in einer gen an Hocken oder Flockenschleim entstehen. ausreichenden Menge, um praktisch alle Eisen(III)-

Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, ionen in der Auslaugelösung in den zweiwertigen diesem Nachteil zu begegnen und das Herstellen der Zustand zu reduzieren.

Eisen als Chloride enthaltenden Lösung zugleich Die Reaktion verläuft im wesentlichen wie folgt:

auch wirtschaftlicher zu machen. 55

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Ver- Fe + 2FeCl₃--- = 3FeCl₂ .

fahren dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz in

zwei Teile unterteilt, der erste Teil mit wäßriger Es ist wahrscheinlich — wenigstens in einem ge-

Salzsäure zur Überführung mindestens eines Teiles wissen Ausmaß — daß die folgenden Reaktionen des darin enthaltenden Eisens in Ferro- und Fern- 60 eintreten, soweit geringe Mengen an freier Säure vor-

chlorid ausgelaugt, die Hauptmenge des im zweiten liegen:

Teil enthaltenden Eisenoxids zu metallischem Eisen _

reduziert und anschließend dieser zweite Teil mit der c ίϊ u" ■" Z rrrtYxün

beim Aufschluß des ersten Teils gewonnenen Lauge ^FeC13 + " ~ - FeClU + HQ

gelöst wird. 65 ^2H ~~ ^H2

In der USA.-Patentschrift 2 762 700 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem aus Eisenerzen oder Der Verlauf der reduzierenden Röstreaktion an Eisenschrott durch Aufschluß mit Chlor Ferrichlorid dem vorbereiteten Erzauslaugeprodukt läßt sich ver-

Gesamterz geröstet

und in Auslaugungs-

produkte überführt

(Vo)

12,2 0,07 1,95 0,007 0,41 0,02 0,67 0,19 0,03 0,019 0,002 5,0

Bevorzugtes Verfahren. Es wird nur ein Teil des Erzes geröstet und sodann zu dem Auslaugungsprodukt eines nicht

gerösteten Erzes gegeben

11,5 0,035 1,57 0,005 0,32 0,042 0,51 0,18 0,03 0,018 0,018 0,2

mittels des Redoxpotentials verfolgen. Dies läßt sich Iorengehen. Das nunmehr für das Eindampfen fertige in wirksamer Weise dadurch bewerkstelligen, daß Auslaugungsprodukt stellt eine verwickelte Chlorideine Platin- und Calomelektrode in das Reaktions- lösung dar. Eine Analyse der Lösung ist beispielsgemischt eingetaucht werden und man die sich ent- weise in der folgenden Tabelle angegeben, wickelnde EMK mißt. Die EMK nimmt geringfügig 5

zu mit der Abnahme des gesamten Eisengehaltes und Analysenwerte des Auslaugungsproduktes

Zunahme der Azidität. allgemeines Verfahren

So weist eine Aufschlämmung von rohem Eisenerz

aus dem Peace River-Gebiet (Provinz Alberta, Kanada) in Salzsäure eine EMK von 476 mV auf, wodurch io angezeigt wird, daß etwa 70% des Eisens in der

Lösung im hydratisierten Zustand vorliegen. Der Zu- Bestandteil satz von geröstetem Erz, das eine Menge an metallischem Eisen entsprechend einer Hälfte des Gehaltes

an dreiwertigem Eisen der Aufschlämmung ent- 15

spricht, führt zu einer vollständigen Reduktion in

20 Minuten. Die EMK beläuft sich auf 305 mV und p_e

der Eisengehalt beträgt 12 g/100 ml und die freie SiO !!

Azidität 0,3 N.. A1„0

Ein Vorteil dieses Auslaugungsverfahrens besteht 20 -j-jq ³

darin, daß man sich den teilweise reduzierten Cha- PO-'

rakter des Erzes zunutze.machen kann. Gleichzeitig q_&q ......

wird eine »Überreduktion« vermieden werden, wobei VO-

sich eine entsprechende Verbesserung des Wirkungs- M²gO

grades ergibt. Eine »Überreduktion« tritt dann auf, 35

wenn das gesamte Erz an Stelle eines Teils desselben einem reduzierenden Rösten unterworfen wird. Dies

führt zu der Entwicklung erheblicher Wasserstoff- Freie HCl

mengen bei dem Auslaugen und sollte vorzugsweise

vermieden werden. 3° _.,,_,

Unter diesen Bedingungen ist die Abtrennung des ^{In dem Fal1 des} Alberta-Clear-Hills-Erzes wurde Eisens aus einem Clear-Hills-Erz günstiger, nachdem gefunden, daß sowohl das Auflösen des Roherzes als eine Abtrennung mit bis zu 95% bezüglich des Ge- ^{auch ώβ} Reduktion zu Eisen(II)-chlond durch die samtgehaltes an Eisen des Erzes erreicht worden ist. ^Zu§^abe _T ^des gerösteten Teiles recht schnell verlau-Weiterhin werden durch die bevorzugte Arbeitsweise 35 ^fende Umsetzungen sind. ««■-.. die Probleme überwunden, die sich im Zusammen- Insgesamt wurden bei der praktischen Durchfuhhang mit der Auflösung der Tonerdesilikate ergeben, rung folgende Vorteile festgestellt: und zwar unter der Voraussetzung, daß die zugesetz- 1. Die gesamte Eisenabtrennung aus dem Erz ist ten Säuremengen auf die Konzentration und Mengen größer, als sie bei dem Verfahren nach dem eingeregelt werden, die bevorzugt sind bzw. entspre- 40 obenerwähnten älteren Vorschlag erreicht wird, chende Äquivalente hierfür angewandt werden. Ein 2. Der unlösliche Rückstand ist ein körniger Festweiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß stoff, nur wenig flockiges Kieiselerdeprodukt eine Salzsäure mit »konstantem Siedepunkt« ange- oder Schleim ist vorhanden. Dies führt zu einer wandt werden kann, wodurch sich entsprechende Er- besseren Chloridabtrennung aus dem Filtersparnisse bezüglich der Ausrüstungskosten und ein- 45 kuchen und wesentlich besseren Filtrationsfachere Rückgewinnungsverfahren für die Säure er- eigenschaften. Der Filterkuchen läßt sich leicht geben. waschen.

Zur Abtrennung der die Chloride enthaltenden 3. Die Ausmaße der Röstausrüstung können verLauge von den unlöslichen Verunreinigungen (im kleinert werden.

-wesentlichen Kieselerde) filtriert man, beispielsweise 50 4. Es ist die Anwendung einer schwächeren Säure

mit einem Drehtrommelfilter. Der Rückstand muß (z. B. eines konstant siedenden Gemisches)

gründlich gewaschen und in einigen Fällen wieder möglich. Dies stellt einen Vorteil vom Stand-

aufgeschlämmt werden, um so praktisch die Gesamt- punkt der Ausrüstung und der Rückgewinnung

menge der Chloride von dem Rückstand abzutrennen. der Säure aus dar. Das ausgelaugte Erz wird

Bei der praktischen Durchführung ist es zweckmäßig, 55 zwecks Trennung von der schließlich praktisch

ein wirtschaftliches Gleichgewicht zwischen den nur Eisenchlorid als Eisen(II)-chlorid enthalten-

Kosten für das Verdampfen des Waschwassers und den Lauge und Feststoffe abfiltriert, worauf an-

den Kosten oder den Ersatz des Chlorides durch zu- schließend aus dieser Lauge Eisenchlorid in

sätzliche Säure einzuhalten. kristalliner Form auskristallisiert wird, sodann

Die tatsächlichen Verluste bei einer einstufigen 60 die Lauge von den Kristallen abgezogen und Filtration haben sich bei halbtechnischen Prüfungen diese Lauge unter Gewinnen von Chlorwasserauf weniger als 0,4% HCl der Gesamtmenge züge- stoffgas und Metalloxiden oder nicht kristallisetzter Säure und auf weniger als 0,53 % des lös- sierten Chloriden hydrolysiert wird, anschließend liehen Eisens belaufen. Wenn keine Schritte zwecks zu dem Chlorwasserstoffgas Wasser zugesetzt, Vermeiden eines Auflösens der Tonerde-Silikate, wie 65 und die Chlorwasserstoffsäure für das Auslaugen z. B. auf Grund des bevorzugten Auslaugens, unter- der Substanzen in das Verfahren zurückgeführt nommen werden, können bis zu 20% des Eisens in wird, sodann das Eisenchlorid in Gegenwart Form löslichen Chlorides in dem Filterkuchen ver- eines reduzierenden Gases bei einer unter der

Schmelztemperatur des Eisenchlorides liegenden Temperatur reduziert wird, so daß dasselbe in die Freiheit gesetzt wird, sowie anschließend dieses Säuregas im Wasser zwecks Auslaugen der Substanzen erneut eingeführt wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen einer Eisen als Chloride enthaltenden Lösung durch Auslaugen von kieselsäurehaltigen Eisenerzen mittels Salzsäure, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz in zwei Teile unterteilt, der erste Teil mit wäßriger Salzsäure zur Überführung mindestens eines Teiles des darin enthaltenen Eisens in Ferro- und Ferrichlorid ausgelaugt, die Hauptmenge des im zweiten Teil enthaltenen Eisenoxids zu metallischem Eisen reduziert und anschließend dieser zweite Teil mit der beim Aufschluß des ersten Teils gewonnenen Lauge gelöst wird.