-
Verfahren zur unmittelbaren Herstellung von Titanlösungeh durch Aufschließen
titanhaltiger Stoffe mit Säure Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschließen
von titanhältigen Stoffen, z. B. Ilmenit, Rutil, Titanit oder aus diesen Stoffen
hergestellten Produkten, das gestattet; derartige Stoffe unmittelbar in Lösung zu
bringen, ohne fein gepulverte Materialien oder einen Überschuß an Säure verwenden
zu müssen.
-
Bei einer systematischen Untersuchung der Einwirkung von Schwefelsäure
auf Ilmenit und ähnliche Stoffe unter verschiedenen Bedingungen (wie z. B. wechselnde
Säurekonzentration, Mengenverhältnisse, Temperatur, Reaktionszeit, Ausführungsform),
hat sich gezeigt, daß die Wirksamkeit des Aufschließungsprozesses in der Regel mit
dem Feinheitsgrad ,des Materials und mit der Stärke und Temperatur der Säure steigt.
Besondere Umstände beim Verfahren können aber diese Verhältnisse vollkommen ändern
und dies gilt besonders in solchen Fällen, in denen eine Ausscheidung einer der
Bestandteile der Lösung stattfindet, da eine hydrolytische Fällung oder Kristallisation
eintreten kann.
-
Es wurde gefunden, daß die Aufschließung sehr rasch erreicht werden
kann, wenn gleichzeitig eine Ausscheidung der Verbindungen der Lösung entweder vermieden
wird oder in solchen Formen stattfindet, daß sie sich beim nachfolgenden Verdünnen
mit Leichtigkeit wieder in Lösung bringen lassen. Das Verfahren besteht darin, daß
während der Aufschließung eine Verdünnung der Reaktionsmasse mit einer Lösung, die
eine oder mehrere Säuren, Salze oder Mischungen derartiger Stoffe enthält, vorgenommen
wird. Auf diese Weise kann man ohne Eindampfen Lösungen darstellen mit z. B. ioo
bis i5o g oder mehr TiO2 im Liter neben Salzen von Eisen und anderen Metallen, die
aus den benutzten Rohstoffen stammen können.
-
Wenn ein grob zerkleinerter Ilmenit z. B. mit Gloversäure behandelt
wird, so zeigt es sich, daß der Siedepunkt der entstehenden Lösung allmählich sinkt,
vielleicht wegen des geänderten Dissoziationsgrades -der Molekülarten der Lösung
oder weil eine Ausfällung einer oder mehrerer der in der Lösung befindlichen Verbindungen
stattfindet. Nach dem vorliegenden Verfahren wird die Lösung allmählich verdünnt,
wodurch eine solche Ausfällung bzw. Auskristallisation vermieden oder herabgesetzt
wird, und man erhält deshalb immer eine ausreichend leichtflüssige
Lösung.
Die Verdünnung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich stattfinden.
-
Als Verdünnungsmittel kann man mit Vorteil Lösungen von verschiedenen
Stufen der nachfolgenden Verfahren zur Herstellung der erwünschten Titanverbindungen
benutzen. Ein geeignetes Verdünnungsmittel bildet z. B. die Lösung; die durch Waschen
des nichtgelösten Restes -des angewendeten Rohstoffes er- erhalten wird, oder auch
die Lösung, die dann ,halten wenn die Titansäure durch hydrolytische Spaltung ganz
oder teilweise entfernt worden ist. Eine solche Lösung enthält beträchtliche Mengen
freie Säure, die auf diese Weise verwertet werden. Da der Siedepunkt der schwefelsauren
Lösung beim Fortschreiten des Verfahrens sinkt, so ist es zweckmäßig, das Verfahren
bei sinkender Temperatur auszuführen. Z. B. kann das Verfahren bei etwa 170' C eingeleitet
und bei etwa 13o° C beendet werden. Dieses Temperaturgebiet ist übrigens sowohl
von der Stärke der angewendeten Säure als auch von der Zusammensetzung des benutzten
Titanmaterials abhängig.
-
Praktisch kann das Verfahren natürlich verschieden ausgeführt werden;
es muß der verwendeten Apparatur angepaßt werden. Das Verfahren kann auch ganz oder
teilweise bei einem höheren als Atmosphärendruck durchgeführt werden, wodurch der
Auflösungsvorgang beschleunigt wird, aber die Temperatur darf dann nicht so hoch
steigen, daß eine hydrolytische Ausfällung einer bei einer eventuellen späteren
Verdünnung schwer löslichen Titansäure stattfindet.
-
Es ist gewöhnlich vorteilhaft; eine größere Menge Titanmaterial anzuwenden
als der angewendeten Menge Lösungsmittel theoretisch entspricht. Man kann auch vorteilhaft
in den Auflösungsprozeß ungelöste Reste titanhaltiger Stoffe von einer vorhergehenden
Auflösung zurückführen, eventuell nachdem diese von Gangart und Schlamm befreit
sind. Eine solche Zurückführung kann, wenn erwünscht, mit der obenerwähnten Zurückführung
von Lösung zu Verdiinnungszwecken zusammen ausgeführt werden.
-
Der Aufschließungsprozeß selbst kann kontinuierlich oder diskontinuierlich
ausgeführt werden und sowohl in feststehenden Gefäßen mit Rührwerk als in rotierenden
Behältern oder anderen Apparaten, in denen die Massen in Bewegung gehalten werden
können.
-
Er kann auch nach einem Durchströmungs-oder Überrieselungsprinzip.
ausgeführt werden. Meist ist es vorteilhaft, -.das Aufschließen mit einer Schwefelsäure
von etwa 8o°4 (Gloversäure) zu beginnen, aber es hindert nichts die Anwendung einer
Schwefelsäure von sowohl' niedrigem als höherem Stärkegrad. Wenn für die Ausführung
des Verfahrens eine andere Säure oder Säuremischung gewählt wird, so muß der Stärkegrad
im Verhältnis zu den Eigenschaften der Säure und den vorliegenden Verhältnissen
gewählt werden.
-
Die Verdünnung während des Aufschließens kann innerhalb ziemlich weiter
Grenzen wechseln. Die zu benutzende Menge Verdünnungsmittel hängt in hohem Grade
davon ab, welcher Verlauf des Aufschließungsprozesses erwünscht ist. Als Regel kann
man sagen, daß man mindestens so viel verdünnen muß, daß die Masse eine geeignete
Fluidität erhält. Es kann aber auch in vielen Fällen notwendig sein, viel mehr zu
verdünnen, um Ausfällung zu verhindern. Sehr oft ist es auch nicht wünschenswert,
daß die fertigen ' Lösungen eine hohe Konzentration haben wegen der nachfolgenden
Behandlung. Die letzte Verdünnung kann auch ausgeführt werden, nachdem der eigentliche
Aufschließungsprozeß ganz oder im wesentlichen beendigt ist, gegebenenfalls nachdem
das rückständige ungelöste Titanmaterial aus der Lösung entfernt worden ist.
-
Nach dem vorliegenden Verfahren kann die Zusammensetzung der hergestellten-
titanhaltigen Lösungen innerhalb weiter Grenzen wechseln, und zwar sowohl im Verhältnis
zwischen den jonen der Lösung, z. B. im Verhältnis zwischen Säure und Basen, wie
in der Art der "einzelnen jonen; so kann die Lösung sauer, neutral oder basisch
sein.
-
Die titanhaltige Lösung wird in bekannter Weise weiterbehandelt; sie
kann von suspendierten Teilchen, gegebenfalls auch von kolloiden Stoffen befreit,
einer Kristallisation, einer Reduktion usw. unterworfen werden. Sie eignet sich
dann ausgezeichnet zur Herstellung von Titänverbindungen und zur hydrolitischen
Ausfällung von Titansäuren, entweder allein oder mit anderen Stoffen zusammen.
-
Das vorliegende Verfahren ist auch in den Fällen verwendbar, in denen
während des Aufschließens Zusätze gemacht werden, um das Verfahren schneller verlaufen
zu lassen.
-
Man hat bereits vorgeschlagen, Titanlösungen unmittelbar aus Ilmenit
durch Behandeln desselben mit Schwefelsäure unter Einleiten von Dampf herzustellen.
Bei diesem Verfahren findet eine allmähliche Verdünnung der Charge durch Kondensation
des eingeleiteten Dampfes statt.
-
Diesem Verfahren gegenüber weist das vorliegende erhebliche technische
Vorteile auf. Man kann nämlich hier so arbeiten, daß praktisch keine Verdünnung
der Charge während der Aufschließung stattfindet, da das: zugefügte Verdünnungsmittel
auch dazu dient,
das bei der lebhaften Reaktion verdampfte Wasser
zu ersetzen. Man hat es also in der Hand, eine Titanlösung von beliebig hoher Konzentration
herzustellen.
-
Weiterhin bestehen aber bei dem Zusatz von saurem Waschwasser gegenüber
dem Zusatz von Wasser noch weitere wichtige Vorteile. Einerseits läuft man nämlich
bei der Verwendung von saurem Waschwasser nicht das Risiko einer hydrolytischen
Fällung der Titansäure, andererseits ermöglicht diese Arbeitsweise eine bessere
Ausnutzung der Abfallösungen als bei den bisher bekannten Verfahren.