DE2551380A1

DE2551380A1 - Verfahren zur gewinnung des in rotschlamm enthaltenen titandioxides als titantetrachlorid

Info

Publication number: DE2551380A1
Application number: DE19752551380
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Schultze-Rhonhof
Original assignee: SCHULTZE RHONHOF ERNST
Current assignee: SCHULTZE RHONHOF ERNST
Priority date: 1975-11-15
Filing date: 1975-11-15
Publication date: 1977-05-26
Also published as: DE2551380C3; DE2551380B2

Description

Verfahren zur Gewinnung des in Rotschlamm enthaltenen Titandioxides
als Titantetrachlorid.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung des in Rotschlamm enthaltenen Titandioxides als Titantetrachlorid.
Rotschlamm (d.h. der Rückstand des alkalischen Aufschlusses von Bauxit bei der Aluminiumgewinnung) enthält, je nach Herkunft, bis zu 20% TiO2 und stellt daher, zumal heute in einer Zeit zunehmender Rohstoffverknappung, ein Titanerz dar.
Da das Abfallprodukt Rotschlamm die Aluminiumindustrie praktisch nichts kostet, könnte die Erzeugung von Titantetrachlorid aus Rotschlamm wirtschaftlich sein oder in absehbarer Zukunft wirtschaftlich werden.
Üblicherweise werden Titanverbindungen heute technisch aus Ilmenit oder ähnlichen Erzen gewonnen, die wesentlich titanreicher als Rotschlamm sind. Ilmeniterze enthalten, je nach Herkunft, 30 - 60 %@ TiO2.Neben der auslaugung solcher Erze mit Säuren, die mehr oder weniger reines Titandioxid liefert, ist die Chlorierung von titandioxidhaltigem Ausgangsmaterial in Gegenwart von Kohle zur Gewinnung von Titantetrachlorid bekannt. Nach der US-PS 1 119 394 wird eine Mischung von Titandioxid und Kohle erhitzt, bis die flüchtigen Bestandteile ausgetrieben sind, und ann bei 650OC unter BIldung von Tir.tan-tet;ra-cr-J--:'.orid mit C-hl<' u geserzt.
L. Terebesi und J. Kornyei (Kohaszati Lapok 90 (1957), S. 460; nach: J. Barksdale, Titanium, 2.ed. (1966), S. 437 - 438; The Ronald Press Company, New York) schlagen vor, Rotschlamm bei 800°C zu chlorieren.
um zunächst die Hauptmenge des Eisens als Eisentrichlorid abzutrennen, anschließend bei 900°C Aluminum, Titan und Silicium gemeinsam zu chlorieren und das entstehende Gemisch aus Aluminiumtrichlorid, Titantetrachlorid, Siliciumtetrachlorid und Eisentrichlorid nacheinander mit Aluminiumoxid, Titandioxid und Eisenoxid zu behandeln, um die Chloride des Aluminium, Silicium und Eisens in Oxide umzuwandeln.
Nachteilig an dem heute gebräuchlichen Verfahren zur Gewinnung von Titanverbindungen ist, daß Vorkommen der dazu üblicherweise verwendeten Erze im Inland nicht bekannt sind. Rotschlamm dagegen ist ein zwar geringwertiges, dafür aber als Abfallprodukt aus der laufenden Aluminiumproduktion oder auf Halden billig in beträchtlichen Mengen verfügbares Ausgangsmaterial.
An dem Verfahren von L. Terebesi und J. Kornyei ist die Vielzahl der notwendigen Verfahrens schritte nachteilig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das in dem Abfallprodukt Rotschlamm in beträchtlichen Mengen vorhandene Titandioxid als Titantetrachlorid zu gewinnen. Das Titantetrachlorid kann anschließend nach an sich bekannten Verfahren zu anderen Titanverbindungen, insbeandere Titanmetall oder Titandioxid, weiterverarbeitet werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotschlamm bei Temperaturen zwischen 600 0C und 15000C vorgeglüht wird, anschließend mit Kohle im Verhältnis Rotschlamm zu Kohle wie 5 : 1 bis 1 : 1 vermischt und bei Temperaturen zwischen 500°C und 1000°C mit gasförmigem Chlor chloriert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Rot schlamm bei Temperaturen zwischen 800 C und 1000 0C vorgeglüht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Mischung aus Rotschlamm und Kohle bei Temperaturen zwischen 550°C und 650°C chloriert.
Neuartig und überraschend an der vorliegenden Erfindung ist, daß es gelingt, bei der gemeinsamen Chlorierung des in Rotschlamm vorliegenden Oxidgemisches bevorzugt das Titandioxid zu chlorieren - so werden bei geeigneter Versuchsführung SiO2 und Al2O3 zu unter 10 %, Je 203 zu etwa 40 %,-, TiO2 dagegen zu über 95% chloriert - sodaß sich aus dem entstehenden Chloridgemisch verhältnismäßig leicht ein hinreichend reines Titantetrachlorid gewinnen läßt.
Überraschend ist ferner, daß es für den Erfolg des Verfahrens not wendig ist, den einzusetzenden Rotschlamm bei Temperaturen zwischen 6000C und 15000C, vorzugsweise zwischen 8000C und 10000C vorzuglühen. Dagegen ist es überraschenderweise nicht notwendig, den Rotschlamm bereits vor dem Vor glühen mit der Kohle zu vermischen.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das in dem billigen und in größeren Mengen verfügbaren Abfallprodukt Rotschlamm in beträchtlichen Mengen vorhandene Titandioxid durch Gewinnung von Titantetrachlorid, das seinerseits als Ausgangsmaterial für andere Titanverbindungen dient, nutzbar gemacht wird, und daß dadurch höherwertige, im Inland aber nicht vorhandene Titanerze ersetzt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll in einer möglichen Ausführungs -form anhand der beiliegenden Figur und der nachfolgenden Beispiele erläutert werden.
In der Figur bedeutet 2, 3, 4 das durch Siebe oder andere geeignete Vorrichtungen in die drei Abteilungen 2, 3 und 4 geteilte Reaktionsrohr, in dem 3 den eigentlichen Reaktionsraum bildet, 1 eine Zuführung für Chlorgas, 5, 6, 7 drei getrennt regelbare Öfen für die drei Abteilungen 2, 3, 4 des Reaktionsrohres, 8 den Ausgang für die Reaktionsprodukte, 9, 10 und 11 drei Vorlagen, von denen die mittlere 10 kühlbar ist, 12, 13, 14 drei Thermometer.
Beispiel 1: 33 kg Rotschlamm aus Boké-Bauxit der Zusammensetzung TiO2 19 % Al 203 25 % Fe2O3 31 % SiO2 6 % Na2O 5 % CaO 1 % Glühverlust 12 % Rest 1 % werden 1 Stunde bei 900°C vorgeglüht und anschließend mit 15 kg Petrolkoks gemischt Die Mischung wird in die mittlere Abteilung 3 des Reaktionsrohres gefüllt und mit Hilfe des Ofens 6 auf 600°C erhitzt. Die Öfen 5 und 7 werden auf 4000C geheizt. Sind diese Temperaturen erreicht, wird durch die Zuführung 1 innerhalb von 4 Stunden insgesamt 65 kg Chlorgas über die Mischung geleitet.
Dabei scheiden sich die schwerer flüchtigen Chloride, insbesondere das Eisentrichlorid, bevorzugt in der Vorlage 9 ab, die leichter flüchtigen, insbesondere das Titantetrachlorid, in der eisgekühlten Vorlage 10.
Geringe Mengen des Titantetrachlorides, die sich schon in der Vorlage 9 niederschlagen, können durch vorsichtiges Destillieren in die Vorlage 10 übergetrieben werden. Vorlage 11 dient als Sicherheitsvorlage.
Zur Reinigung wird das rohe Titantetrachlorid in an sich bekannter Weise filtriert, zur Entfernung von Chlorresten mit Quecksilber ge -schüttelt und fraktioniert destilliert.
Es entstehen 13 kg 98-prozentiges Titantetrachlorid, entsprechend einer Ausbeute von 85 %; die Hauptverunreinigung ist Siliciumtetrachlorid.
Beispiel 2: Es wird gearbeitet wie in Beispiel 1. Jedoch wird abweichend von Beispiel 1 eingesetzt 15 kg Petrolkoks, 35 kg Chlorgas und 30 kg Rotschlamm au sW-eipa -Bauxit der Zusammensetzung TiO2 8 % Al2°3 32 % Fe2O3 20 % SiO2 17 % Na2O 12 % CaO 0 % Glühverlust 11 % .
Es entstehen 4, 2 kg 95-prozentiges Titantetrachlorid, entsprechend einer Ausbeute von 70 % .
Beispiel 3: Es wird gearbeitet wie in Beispiel 2. Abwelchend von Beispiel 2 beträgt aber die Temperatur im Reaktionsraum, Abteilung 3 des Reaktionsrohres, 10000C.
Es entstehen 5, 3 kg 70-prozentiges Titantetrachlorid, entsprechend einer Ausbeute von 65 %.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1.) Verfahren zur gewinnung des in Rotschlamm enthaltenen Titandioxides als Titantetrachlorid, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotschlamm bei Temperaturen zwischen 600°C und 1500°C vorgeglüht wird, anschließend mit Kohle im Verhältnis Rotschlamm zu Kohle wie 5 : 1 bis 1 : 1 vermischt und bei Temperaturen zwischen 500°C und 1000°C mit gasförmigem Chlor chloriert wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotschlamm bei Temperaturen zwischen 800°C und 1000°C vorgeglüht wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rotschlamm und Kohle im Verhältnis 3 : 1 bis 3 : 2 vermischt werden.
4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Rotschlamm und Kohle bei Temperaturen zwischen 550 0C und 6SOÖC chloriert wird.
5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohle Petrolkoks eingesetzt wird.