NO323159B1 - Fremgangsmate for fremstilling av en fast sulfatkake som kan benyttes i fremstillingen av titandioksyd, og en fremgangsmate for fremstilling av titandioksyd - Google Patents
Fremgangsmate for fremstilling av en fast sulfatkake som kan benyttes i fremstillingen av titandioksyd, og en fremgangsmate for fremstilling av titandioksyd Download PDFInfo
- Publication number
- NO323159B1 NO323159B1 NO19981499A NO981499A NO323159B1 NO 323159 B1 NO323159 B1 NO 323159B1 NO 19981499 A NO19981499 A NO 19981499A NO 981499 A NO981499 A NO 981499A NO 323159 B1 NO323159 B1 NO 323159B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- reduction
- ferrotitanium
- iron
- titanium dioxide
- reduced
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 54
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 37
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 32
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims description 20
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 title claims description 19
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 title description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 118
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 39
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 30
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IYVLHQRADFNKAU-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[Ti+4] IYVLHQRADFNKAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 claims description 5
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 3
- 230000006735 deficit Effects 0.000 claims description 3
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 3
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims description 3
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 35
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 32
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 21
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N iron titanium Chemical compound [Ti].[Fe] IXQWNVPHFNLUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 150000003278 haem Chemical class 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- -1 FeTiOs Chemical compound 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 230000019635 sulfation Effects 0.000 description 1
- 238000005670 sulfation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
- C01G23/0532—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts by hydrolysing sulfate-containing salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1204—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av titandioksyd ved sulfatprosessen fra en titanjerntilførsel som inneholder trivalent jern. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av en fast sulfatkake som kan benyttes i fremstillingen av titandioksyd.
TiCVpigmenter blir fremstilt ved to prosesser: Sulfatprosessen basert på svovelsyre og kloridprosessen.
I sulfatprosessen blir en titanjerntilførsel, vanligvis ilmenitt (FeTi03) og/eller et titan-jemslag som inneholder jern, reagert med svovelsyre, hvorpå det blir dannet en fast, vannoppløselig reaksjonskake; en såkalt sulfatkake, som hovedsakelig består av titanylsulfat (T1OSO4) og ferrosulfat (FeSCU), og denne kan deretter bli lutet i en blanding av vann og syreoppløsninger resirkulert fra påfølgende trinn i fremstillingsprosessen. Prosessoppløsningen (såkalt svartlut) oppnådd slik, blir behandlet med et reduserende materiale, slik som skrapjern, for å redusere det trivalente jernet avledet fra titanjern-tilførselen til divalent jern. Reduksjonen blir fulgt av setting, fra hvilken oppløsningen blir tilført til et krystalliseringstrinn, i hvilket jernet blir krystallisert som ferrosulfatheptahydrat som blir fjernet fra oppløsningen. Deretter blir oppløsningen konsentrert og hydrolysert for å omdanne titanylsulfat til titandioksydhydrat. Det utfelte titandioksydhydratet blir separert fra oppløsning og blir kalsinert til titandioksyd. Til sist blir det kalsinerte produktet etterbehandlet i passende male-, vaske- og tørketrinn for å produsere et finfordelt titandioksydpigment.
Titandioksyd-fremstillingsprosessen kan velges etter visse krav til titanjerntilførselen; i sulfatprosessen beskrevet ovenfor, er det mest viktige av disse kravene reaktivitet med svovelsyre.
Ifølge publikasjonen Mining Engineering, vol. 46, desember 1994, K.J. Stanaway, "Overview of titanium dioxide feedstocks", s. 1367-1370, kan kommersielt tilgjengelig Ti02-pigmenttilførsel bli klassifisert som følger på basis av deres titaninnhold: Syntetisk rutil og titanferroslagg er mellomprodukter konsentrert med hensyn til titan, og fremstilt fra ilmenitt.
I tilførsler med en høy TiCVkonsentrasjoner er en betydelig del av titanet i en form som reagerer svakt med svovelsyre og av de naturlige konsentratene er kun ilmenitt (Ti02 = 35-54%) og den forhåndsbehandlede titanjemslaggtilførselen passende kilder for titan i sulfatprosessen.
Kommersielle ilmenittkonsentrater inneholder alltid, ved siden av titan, også en betydelig mengde jern, >30%. Andelen av trivalent jern i forhold til det totale jern varierer avhengig av typen konsentrat fra 20% opptil 45%. Da fremstillingen av et rent Ti02-pigment fra en svovelsyrebasert oppløsning ikke tillater nærværet av trivalent jern i sulfatprosessen beskrevet ovenfor, blir jernet redusert i en oppløst tilstand til divalent jern ved bruk av skrapjern. Utført på denne måten øker reduksjonen av jernmengden i prosessen betydelig. Delen av skrapjern benyttet for denne reduksjonen kan være mer enn 20% av den totale jernmengden i sulfatprosessen. På grunn av den høye jernmengden i prosessen, er mengder av biprodukter og avfall produsert årlig ved pigmentfabrikker som anvender ilmenitt som deres tilførsel, meget høy. I de senere år har det blitt fokusert økende på miljøvern, noe som har bragt frem den teknologiske og økonomiske betydning av dette faktum. Spesielt er de høye mengdene biprodukter og avfall faktisk ansett som en trussel for sulfatprosessens fremtid.
I tillegg til at anvendelsen av jern betydelig øker jerninnholdet i prosessen, har dagens sulfatprosess en ulempe ved den presise temperaturkontrollen som er nødvendig ved reduksjon og som er ufravikelig for at titanylsulfatet ikke skal bli for tidlig hydrolysert til tiandioksyd. Dagens reduksjon i en oppløst tilstand, betyr også en betydelig lang retensjonstid av titanet i oppløsning, noe som ofte svekker kvaliteten av prosessoppløsningen (såkalt svart væske). Dersom retensjonstiden forlenges, øker risikoen for ukontrollert utfelling av titandioksyd, - og prosesskontrollen blir vanskeligere.
Det har tidligere blitt gjort tiltak for å redusere jernmengden i sulfatprosessen, for eksempel ved utvikling av pyrometallurgiske prosesser (QIT, RBM) for fremstillingen av titanjemslagg, i hvilke prosesser en hoveddel av jernet i ilmenitt er fjernet i en metallisk form ved smeltereduksjon. Reaktiviteten med svovelsyre av tilførselen behandlet slik, såkalt ferrotitanslagg, er imidlertid klart svakere enn den til ilmenittkonsentrater. I praksis betyr dette for eksempel anvendelse av en sterkere svovelsyre og en større mengde svovelsyre i sulfatreaksjonen og komplikasjonen ved syreresirkuleringsmulighetene innen fabrikken. Selv om jernmengden i sulfatprosessen kan bli betydelig redusert ved anvendelse av såkalt ferrotitanslagg, omfatter deres anvendelse på grunn av for eksempel faktorene nevnt ovenfor, effekter som er fordelaktige for miljøet og produksjonsøkonomien, slik som et høyere behov for avdamping og nøytralisering (øket energibruk; nøytralisering av fortynnede syrer fører til betydelige mengder produsert gips).
Beskrivelsen i publikasjon WO-94/26944 inneholder en beskrivelse av en prosess i hvilken ilmenitt blir redusert termisk ved anvendelse av fast karbon i en roterende tørkeovn, fulgt av en bløtlegging av det avkjølte, reduserte produktet i svovelsyre eller saltsyre. Bløtleggingen med svovelsyre blir utført under høytrykk, noe som indikerer at reaktiviteten av tilførselen av svovelsyre er relativt svak. Videre blir bløtleggingen med svovelsyre utført i nærvær av kjerne. Referansen for å benytte en kime i hydrolysen av bløtet titan, betyr mest sannsynlig elimineringen av titantap, i hvilket tilfelle delen av oppløselig titan i konsentratet er meget lavt. Ifølge nevnte publikasjon er en vanlig metode for forbedring av kvaliteten av ilmenitt, smeltingen av ilmenitten i en elektrisk ovn i nærværet av koks for å danne et titanjemslagg. Nevnte publikasjon understreker at termisk redusert titanjemmateriale ikke er effektivt med hensyn til syrebløtleggingstrinnet, og oppfinnelsen beskrevet i nevnte publikasjon, er basert på utførelsen av utførelsen av en separat varmebehandling på det termisk reduserte titanjernmaterialet for å bringe materialet til en lettere løsbar form. Nevnte varmebehandling er fortrinnsvis en oksydasjonsbehandling eller en som ikke forårsaker en endring i oksydasjonstilstanden.
GB 1312765 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av et materiale med høyt innhold av Ti02 fra ilmenitt. Fremgangsmåten omfatter ikke vesentlige trinn som at ferrotitantilførselen reageres med svovelsyre for å danne en fast sulfatkake, og at sulfatkaken blir bløtlagt for å danne en prosessoppløsning, hvilket er fremgangsmåtetrekk ifølge foreliggende oppfinnelse.
Det primære mål ved forbehandlingsmetodene ifølge teknikkens stand, er å øke titaninnholdet i tilførselen, noe som betyr oppbryting av den mineralske strukturen til konsentratet, slik at reaktiviteten til titanet med svovelsyre blir betydelig svekket.
Målet ved oppfinnelsen er å fremskaffe en fremgangsmåte for fremstilling av titandioksyd, ved hvilken ulempene ved tidligere kjente prosesser blir unngått og mengden treverdig jern i titanjemtilførselen kan bli minimalisert uten at reaktiviteten av tilførselen med svovelsyre blir redusert.
Disse mål kan bli oppnådd ved fremgangsmåter ifølge foreliggende oppfinnelse, hvis prinsipielle karakteristikker av fremgangsmåtene er klart fra de vedlagte krav.
Oppfinnelsen beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av en fast sulfatkake som kan benyttes i fremstillingen av titandioksyd, kjennetegnet ved at en ferrotitantilførsel som inneholder trivalent jern blir redusert termisk i fast tilstand ved en temperatur i området fra 700 til 1000 °C, der behandlingstiden ved reduksjonstemperaturen er fra 20 minutter til 1 time, ved en reduserende gass omfattende karbonmonoksyd slik at under reduksjonen er CO/C02-forholdet i gassatmosfæren over 0,5, der det trivalente jernet reduseres til bi valent jern uten dannelse av metallisk jern, hvorved et redusert ferrotitanmateriale med lavt treverdig jeminnhold blir oppnådd, og hvor oppvarming og avkjøling av ferrotitantilførselen finner sted i en reduserende atmosfære, og det reduserte ferrotitanmaterialet reageres med svovelsyre for å danne en fast sulfatkake.
Ifølge oppfinnelsen blir det også fremskaffet en fremgangsmåte for fremstilling av titandioksyd ved sulfatprosessen fra en ferrotitantilførsel som inneholder trivalent jern, hvor fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: a) ferrotitanmaterialet blir reagert med svovelsyre for å danne en fast sulfatkake,
b) nevnte sulfatkake blir bløtlagt for å danne en prosessoppløsning,
c) titandioksydhydrat blir utfelt fra prosessoppløsningen, og
d) titandioksydhydratet blir behandlet videre for å danne titandioksyd, kjennetegnet
ved at den omfatter et trinn som utføres før trinn a) og i hvilket ferrotitantilførselen som
inneholder trivalent jern blir redusert termisk i en fast tilstand ved en temperatur i området fra 700-1000°C, der behandlingstiden ved reduksjonstemperaturen er fra 20 minutter til 1 time, ved en reduserende gass som omfatter karbonmonoksid slik at under reduksjonen er CO/C02-forholdet i gassatmosfæren over 0,5, der det trivalente jernet blir redusert til bi valent jern uten dannelse av metallisk jern, hvorved et redusert ferrotitanmateriale med et lavt treverdig jeminnhold oppnås, og der oppvarming og avkjøling av ferrotitantilførselen finner sted i en reduserende atmosfære.
Titanjemtilførselsmaterialet som inneholder trivalent jern, er fortrinnsvis ilmenitt, spesielt et ilmenittkonsentrat.
Da målet ved fremgangsmåten som nå er utviklet kun er å minimalisere mengde av treverdig jern i konsentratet og ikke å øke konsentrasjonen av titan, kan den termiske reduksjonen bli utført på en kontrollert måte slik at reaktiviteten til ilmenittkonsentratet med svovelsyre blir opprettholdt. Det har også overraskende blitt observert at den termiske reduksjonen, utført ifølge foreliggende oppfinnelse, også forbedrer reaktiviteten til ilmenittkonsentratet med svovelsyre, i hvilket tilfelle det er mulig i sulfateringstrinnet å benytte en mer fortynnet svovelsyre enn ved anvendelse av et ikke-redusert ilmenittkonsentrat.
Den termiske reduksjonen ifølge oppfinnelsen blir utført under betingelser i hvilke treverdig jern blir redusert maksimalt til toverdig form uten dannelsen av metallisk jern.
Reduksjonstemperaturen avhenger av tilførselsmateriale benyttet, og er innen et område på 700-1000°C. Behandlingstiden ved reduksjonstemperaturen er fra 20 min. - 1 time.
Den termiske reduksjonen ifølge oppfinnelsen er en fast tilstandsreduksjon som kan bli implementert for eksempel i en roterende ovn som blir drevet ifølge motstrøms-prinsippet eller i et virvelsjikt.
Både energien og den karbonmonoksydinneholdende reduksjonsgassen som er nødvendig ved reduksjonsprosessen, kan bli oppnådd for eksempel ved brenning av et karbon- og/eller hydrogeninneholdende brennstoff med luftunderskudd. Det benyttede brennstoffet kan for eksempel bestå av gasshydrokarboner slik som propan, butan eller naturgass, eller flytende hydrokarboner slik som olje eller fast fossilt brennstoff slik som kull eller torv.
Det er også mulig å benytte, som kilder for energi og som den reduserende gass, en separat fremstilt reduserende gassblanding, slik som en blanding av CO og CO2.
Under reduksjonen er CO/CXVforholdet i gassatmosfæren over 0,5, og spesielt foretrukket over 0,8.
Behandlingsbetingelsene skal bli valgt slik at samtidig både trivalent jern blir redusert og utfellingen og rutiliseringen av T1O2, er så liten som mulig.
Den rådende reduksjonsmekanismen avhenger av hvordan det trivalente jernet er
kjemisk bundet i konsentratet. I ferske ilmenitter, i hvilke det treverdige jernet er tilstede hovedsakelig i form av separate hematittutfellinger, er i den aktuelle reduksjonen Fe203 til FeO. I delvis disintegrerte ilmenitter på den annen side, er det meste av det trivalente jernet bundet i såkalt pseudorutilitt, FezT^C^, som brytes ned til ilmenitt, FeTiOs og titandioksyd, Ti02.
Reduksjonsreaksj oner:
Som påpekt ovenfor, avhenger behandlingstemperaturen av konsentratet, og er i området fra 700-1000°C, og innen reduksjonsområdet er CO/C02-forholdet i gassfasen fortrinnsvis >0,8.
For at nedbrytingen av ilmenitt eller pseudorutilstrukturer til hematitt og T1O2 ikke skal opptre under den termiske behandlingen, må ikke bare reduksjonen, men også både oppvarmingen og avkjølingen av konsentratet skje i en reduserende atmosfære. I en inert eller mildt oksyderende atmosfære brytes pseudorutil ned lett ved relativt lave temperaturer, omkring 450°C, til pseudobrookitt (Fe2TiOs) samtidig som en stor mengde T1O2 utfelles. For å unngå dette må oppvarmingen, spesielt av konsentrater som inneholder en stor mengde pseudorutil (de som er disintegrert i en høy grad) bli utført under svært reduserende betingelser. Ifølge erfaring må CO/CCvforholdet av utslippsgassen være over 0,5.
Reaktiviteten med svovelsyre av TiC<2, som eventuelt blir dannet som en separat fase under den termiske behandlingen, blir påvirket både av krystallstørrelsen (utfellings-størrelsen) og graden av rutilisering. Da krystallstørrelsen og graden av rutilisering øker både når temperaturen blir øket og når behandlingstiden blir forlenget, må hele den termiske behandlingen (oppvarming, reduksjon og produktavkjøling) bli utført ved en temperatur så lav som mulig og med en kort retensjonstid.
Når ilmenittkonsentrater blir behandlet ifølge prinsippene beskrevet ovenfor, kan jernmengden i sulfatprosessen bli redusert betydelig, og reaktiviteten av konsentratene med svovelsyre kan også bli forbedret.
Forbedringen av reaktiviteten er basert på de følgende faktorer:
1. Pseudorutil (Fe2Ti309) som er mindre reaktivt med svovelsyre danner, når den blir redusert, klart mer reaktivt ilmenitt (FeTiCb). (Når TiCVinnholdet i forbindelsen øker, reduseres reaktiviteten med svovelsyresvekkelse.) 2. Dersom behandlingstiden er tilstrekkelig kort, har det dannede TiC>2 i reduk-sjonsreaksjonene ikke tid til å utfelle som en separat fase, men forblir i ilmenittgitteret eller i en ikke-krystallisert glassaktig tilstand, som reagerer med svovelsyre klart bedre enn rutil gjør. 3. Drastiske endringer i temperatur og fase under behandlingen forårsaker intrapartikulær porøsitet, som betydelig øker reaksjonsoverflaten.
Oppfinnelsen er beskrevet nedenfor i større detalj ved hjelp av eksempler. Hvis ikke annet er indikert, er prosentangivelsene basert på vekt.
Eksempler
I eksempler 1 og 2 ble det benyttet ilmenitter med titandioksyd og jeminnhold som følger:
Eksempel 1
500 g ilmenitt A ble anbragt i en 5 liters kvartsreaktor utstyrt med en omrører, hvoretter reaktoren ble lukket gasstett i en forbrenningsovn utstyrt med konnektorer for gasstilførsel og gassutførsel. Ved behandlingstrinnet ble luft etterlatt på insiden av
reaktoren erstattet med N2 som ble tilført i 10 minutter ved en strømningshastighet på 8 l/min. Deretter ble N2-strømmen erstattet med en CO/CCVgassblanding som virket som den reduserende gass. Sammensetningen av gassblandingen var 50 volum-% CO og 50 volum-% CO2. Under reduksjonen var strømningshastigheten av gassen 8 l/min. Etter behandlingen og erstatningen av atmosfæren ble reaktoren, med reaksjonsblandingen, rotert ved en hastighet på omkring 1 omdrVmin., skjøvet inn i et ovnskammer og oppvarmet til 700°C. Temperaturen i ovnen ble ytterligere øket til 800°C, hvor reaktoren ble rotert i 1 time. Den nødvendige behandlingstiden ved reduksjonstemperaturene var omkring 20 min. Etter reduksjonsbehandlingen ble reaktoren trukket ut av ovnskammeret til romtemperatur og ble avkjølt til 50°C i den reduserende gassatmosfæren før den ble åpnet. Etter behandlingen varFe<3+> = 0,l% bestemt fra ilmenittkonsentratet. Graden av reduksjon av det trivalente jernet var over 99%. Ifølge en strukturanalyse inneholdt prøven ikke metallisk jern.
200 g av det reduserte ilmenittkonsentratet ble reagert med svovelsyre, og andelen av reagert titan ble bestemt fra den faste sulfatkaken. Det samme ilmenittet, uredusert, og svovelsyrekonsentrasjonen tidligere optimalisert for det, ble benyttet i referansereaksjonen.
Ved anvendelse av det reduserte konsentratet ble det samme utbyttenivået oppnådd med en betydelig lavere svovelsyrekonsentrasjon.
Eksempel 2
500 g konsentrat B ble redusert ifølge eksempel 1, men ved anvendelse av en reduksjonstemperatur på 100°C. Den nødvendige behandlingstiden ved reduksjonstemperaturen var omkring 30 min. Etter behandling var Fe<3+> =1,1% bestemt fra ilmenittkonsentratet. Graden av reduksjon av det trivalente jernet var over 86%. 200 gram av det reduserte ilmenittkonsentratet ble reagert med svovelsyre, og andelen reagert titan ble bestemt fra den dannede faste sulfatkaken. Det samme ilmenitt, ureduserte og svovelsyrekonsentrasjonen som tidligere var optimalisert for det, ble benyttet i referansereaksjonen.
Ved anvendelse av det reduserte konsentratet ble et høyere utbyttenivå oppnådd med en betydelig lavere svovelsyrekonsentrasjon.
Eksempel 3
Et ilmenittkonsentrat med de følgende konsentrasjoner:
ble redusert ved en hastighet på 500 kg pr. time i en kontinuerlig roterende pilotskalaovn (lengde lim, diameter 1,4 m) som blir drevet ifølge motstrømsprinsippet. Energien og reduksjonsgassen som var nødvendig for prosessen, ble oppnådd ved brenning av butan i luftunderskuddsbetingelser i den ene enden av ovnen. Den totale koeffisienten av lufttilførsel i ovnen var 0,7. Kaldt konsentrat ble tilført ovnen fra gassutløpsenden, hvor det ble oppvarmet av den varme gassen til en reduksjonstemperatur til over 820°C. Den gjennomsnittlige retensjonstiden av konsentratet i ovnen var omkring 1 time. Denne retensjonstiden omfatter både oppvarming og reduksjonen av konsentratet. I dette tilfellet var retensjonstiden av konsentratet i reduksjonssonen omkring 40 minutter. Det varme konsentratet på over 800°C som forlot ovnen, ble avkjølt indirekte med vann ved anvendelse av en kjøleskrue. Etter behandlingen var mer enn 90% av det trivalente jemet i konsentratet blitt redusert.
En prøve ble tatt fra det reduserte konsentratet og ble reagert i et laboratorie med svovelsyre ifølge eksemplene 1 og 2. Graden av reaksjon mellom Ti02 og 78,2% svovelsyre var 90,1%.
Claims (12)
1.
Fremgangsmåte for fremstilling av en fast sulfatkake som kan benyttes i fremstillingen av titandioksyd, karakterisert ved at en ferrotitan-tilførsel som inneholder trivalent jern blir redusert termisk i fast tilstand ved en temperatur i området fra 700 til 1000 °C, der behandlingstiden ved reduksjonstemperaturen er fra 20 minutter til 1 time, ved en reduserende gass omfattende karbonmonoksyd slik at under reduksjonen er CO/COa-forholdet i gassatmosfæren over 0,5, der det trivalente jernet reduseres til bivalent jern uten dannelse av metallisk jern, hvorved et redusert ferrotitanmateriale med lavt treverdig jeminnhold blir oppnådd, og hvor oppvarming og avkjøling av ferrotitantilførselen finner sted i en reduserende atmosfære, og det reduserte ferrotitanmaterialet reageres med svovelsyre for å danne en fast sulfatkake.
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at ferrotitantilførselen som inneholder trivalent jern er ilmenitt.
3.
Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at energien og den reduserende gassen som er nødvendig ved reduksjonsprosessen, blir oppnådd ved brenning av et karbon- og/eller hydrogeninneholdende brensel i luftunderskuddsbetingelser.
4.
Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at brennstoffet benyttet består av gassformig eller flytende hydrokarboner, slik som propan, butan, naturgass eller olje, eller et fast fossilt brenselstoff slik som kull eller torv.
5.
Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 2, karakterisert ved at energikilden og den reduserende gassen benyttet i reduksjonsprosessen er en separat fremstilt reduksjonsgassblanding, slik som en blanding av CO og CO2.
6.
Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene ovenfor, karakterisert ved at reduksjonen blir utført i en roterende ovn eller i et virvelsjikt.
7.
Fremgangsmåte for fremstilling av titandioksyd ved sulfatprosessen fra en ferrotitan-tilførsel som inneholder trivalent jern, hvor fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: a) ferrotitanmaterialet blir reagert med svovelsyre for å danne en fast sulfatkake, b) nevnte sulfatkake blir bløtlagt for å danne en prosessoppløsning, c) titandioksydhydrat blir utfelt fra prosessoppløsningen, og d) titandioksydhydratet blir behandlet videre for å danne titandioksyd, karakterisert ved at den omfatter et trinn som utføres før trinn a) og i hvilket ferrotitantilførselen som inneholder trivalent jern blir redusert termisk i en fast tilstand ved en temperatur i området fra 700-1000°C, der behandlingstiden ved reduksjonstemperaturen er fra 20 minutter til 1 time, ved en reduserende gass som omfatter karbonmonoksid slik at under reduksjonen er CO/CO2-forholdet i gassatmosfæren over 0,5, der det trivalente jernet blir redusert til bi valent jern uten dannelse av metallisk jern, hvorved et redusert ferrotitanmateriale med et lavt treverdig jeminnhold oppnås, og der oppvarming og avkjøling av ferrotitantilførselen finner sted i en reduserende atmosfære.
8.
Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at ferrotitantilførselen som inneholder trivalent jern, er ilmenitt.
9.
Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 7 eller 8, karakterisert ved at energien og den reduserende gassen som er nødvendig for reduksjonsprosessen, blir oppnådd ved brenning av et karbon-og/eller hydrogeninneholdende brensel i betingelser med luftunderskudd.
10.
Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at brennstoffet benyttet består av gassformige eller flytende hydrokarboner slik som propan, butan, naturgass eller olje, eller av fast fossilt brensel slik som kull eller torv.
11.
Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 7 eller 8, karakterisert ved at energikilden og den reduserende gassen benyttet i reduksjonsprosessen er en separat fremstilt reduksjonsgassblanding, slik som en blanding av CO og CO2.
12.
Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 7-11, karakterisert ved at reduksjonen blir utført i en roterende ovn eller et virvelsjikt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI971370A FI104965B (fi) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | Menetelmä titaanidioksidin valmistamiseksi |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO981499D0 NO981499D0 (no) | 1998-04-02 |
NO981499L NO981499L (no) | 1998-10-05 |
NO323159B1 true NO323159B1 (no) | 2007-01-08 |
Family
ID=8548527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO19981499A NO323159B1 (no) | 1997-04-03 | 1998-04-02 | Fremgangsmate for fremstilling av en fast sulfatkake som kan benyttes i fremstillingen av titandioksyd, og en fremgangsmate for fremstilling av titandioksyd |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0869194B1 (no) |
AU (1) | AU699324B2 (no) |
CA (1) | CA2233143C (no) |
DE (1) | DE69821813T2 (no) |
ES (1) | ES2214692T3 (no) |
FI (1) | FI104965B (no) |
NO (1) | NO323159B1 (no) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1733063A4 (en) * | 2004-03-18 | 2008-10-01 | Bhp Billiton Innovation Pty | Production of titania |
CN101062780B (zh) * | 2006-04-26 | 2010-05-12 | 四川大学 | 纳米二氧化钛及其复合粉体的机械力化学反应制备法 |
EP2064356B1 (en) | 2006-09-06 | 2014-01-01 | BHP Billiton Innovation Pty Ltd | A sulfate process |
EP2064355B1 (en) * | 2006-09-06 | 2014-10-22 | BHP Billiton Innovation Pty Ltd | A sulfate process |
CN113979472B (zh) * | 2021-10-19 | 2023-09-12 | 重庆大学 | 一种含钛高炉渣矿化co2联产金红石的方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB498324A (en) * | 1936-07-30 | 1939-01-06 | Emil Scherf | Process for the treatment of ore or rock containing iron and titanium |
GB1282503A (en) * | 1969-07-31 | 1972-07-19 | British Titan Ltd | Reduction and purification process for iron-containing titaniferous materials |
GB1312765A (en) * | 1971-03-12 | 1973-04-04 | British Titan Ltd | Benefication process for iron-containing titaniferous material |
DE2403458A1 (de) * | 1974-01-25 | 1975-08-14 | Bayer Ag | Herstellung von synthetischem rutil |
US4085190A (en) * | 1975-04-29 | 1978-04-18 | Chyn Duog Shiah | Production of rutile from ilmenite |
US4119697A (en) * | 1977-07-11 | 1978-10-10 | Uop Inc. | Production of titanium metal values |
AU626682B2 (en) * | 1989-05-11 | 1992-08-06 | Wimmera Industrial Minerals Pty. Ltd. | Production of acid soluble titania |
-
1997
- 1997-04-03 FI FI971370A patent/FI104965B/fi active
-
1998
- 1998-03-20 ES ES98660021T patent/ES2214692T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-20 DE DE1998621813 patent/DE69821813T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-20 EP EP19980660021 patent/EP0869194B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-25 AU AU59504/98A patent/AU699324B2/en not_active Ceased
- 1998-03-26 CA CA 2233143 patent/CA2233143C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-02 NO NO19981499A patent/NO323159B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0869194B1 (en) | 2004-02-25 |
ES2214692T3 (es) | 2004-09-16 |
DE69821813T2 (de) | 2005-01-13 |
NO981499D0 (no) | 1998-04-02 |
DE69821813D1 (de) | 2004-04-01 |
FI104965B (fi) | 2000-05-15 |
EP0869194A1 (en) | 1998-10-07 |
AU5950498A (en) | 1998-10-08 |
CA2233143A1 (en) | 1998-10-03 |
CA2233143C (en) | 2002-05-21 |
FI971370A0 (fi) | 1997-04-03 |
FI971370A (fi) | 1998-10-04 |
AU699324B2 (en) | 1998-12-03 |
NO981499L (no) | 1998-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101845552B (zh) | 一种钒渣梯度氯化回收有价元素的方法 | |
US5427749A (en) | Production of synthetic rutile | |
US5830420A (en) | Method to upgrade titania slag and resulting product | |
US4199552A (en) | Process for the production of synthetic rutile | |
US4085190A (en) | Production of rutile from ilmenite | |
NZ591411A (en) | Process for producing titanium tetrachloride using low-grade titanium raw materials | |
US3502460A (en) | Production of anosovite from titaniferous minerals | |
US2127247A (en) | Preparation of compounds of titanium | |
AU2003239166B2 (en) | Acid beneficiation of ore | |
JPH06102546B2 (ja) | チタン含有鉱物からのチタン生成物の抽出及び精製 | |
TW201437382A (zh) | 鈦氧化物及鐵氧化物之製備方法 | |
NO323159B1 (no) | Fremgangsmate for fremstilling av en fast sulfatkake som kan benyttes i fremstillingen av titandioksyd, og en fremgangsmate for fremstilling av titandioksyd | |
Maldybayev et al. | Processing of titanium-containing ores for the production of titanium products: A comprehensive review | |
NO144297B (no) | Fremgangsmaate ved oxydasjon av titanjernmalmer | |
US3428427A (en) | Process for producing a product high in titanium dioxide content | |
AU749393B2 (en) | Beneficiation of titania slag by oxidation and reduction treatment | |
CA2171185A1 (en) | Upgrading titaniferous materials | |
NO137787B (no) | Fremgangsm}te ved fremstilling av syntetisk rutil fra en titan- og jernholdig malm | |
US1902203A (en) | Process of preparing titanium dioxide | |
CZ87496A3 (en) | Process of introducing one or more reaction components into a furnace for treatment of titanium materials and apparatus for making the same | |
CA3119441A1 (en) | Methods of extraction of products from titanium-bearing materials | |
NO180803B (no) | Fremgangsmåte for fremstilling av syntetisk rutil fra en titanholdig slagg | |
CN207608599U (zh) | 处理转炉钒铬渣的系统 | |
IL39102A (en) | The beneficiation of ilmenite ores | |
Tang et al. | Decomposition of ilmenite by ammonium hydroxide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |