DE2234844A1 - Verfahren zum aufschluss von titaneisenerzen - Google Patents
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Description
Z Zo ho 4 4
Zentralbereich ' '^ Jl/// 1972
Gr/HG
Verfahren zum Aufschluß von Titaneisenerzen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufschluß von Titaneisenerzen, wobei die Erze unter Bildung einer Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase
und Rutil voroxydiert werden. Besonders geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren sind natürliche Ilmenite. Sie kommen in der Natur
in stark schwankender Zusammensetzung vor, wobei der Titandioxidgehalt ohne weiteres Werte von 20 % bis etwa· 75 %
aufweisen kann. Im Gegensatz zu dem reinen Mineral "Ilmenit",
FeTiO,, können derartige natürliche Ilmenite bereits einen Teil des Eisens im dreiwertigen Zustand enthalten, gegebenenfalls
in geringen Mengen in Form von Pseudobrookit.
Es wurde nun gefunden, daß sich Ilmenit dann besonders schnell und wirtschaftlich zu metallischem Eisen und Titandioxid reduzieren
läßt, wenn während einer oxydativen Vorbehandlung das"Eisen im wesentlichen vollständig in eine Ferropseudobrookit-Pseudobrobkit-Mischphase
überführt wird.
Eine Oxydation unter Bildung einer Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase
läßt sich vereinfacht nach Gleichung (1) darstellen:
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(1) 3/2 FeTiO3 + 1/4 O2 ^ (FeTi205)0>5(Fe2Ti05)0)5
Diese Mischphase kann im weiteren Verlauf der Oxydation in Pseudobrookit und Rutil übergeführt werden entsprechend
Gleichung (2):
(2) (FeTi205)0j5(Fe2Ti05)0>5 + 1/8 O2 ^
3/4 Fe2TiO5 + 3/4 TiO2
Bei sonst gleichen Bedingungen beträgt die Reaktionszeit für die Reduktion eines im wesentlichen aus einer Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase
bestehenden oxydierten Ilmenits nur etwa 60 - 75 % derjenigen von oxydiertem Ilmenit,
der aus Ilmenit-Hämatit-Mischphase und Rutil besteht. HMmatit
(Fe2O,) wird hierbei nach der entsprechend dem Stand der
Technik durchgeführten Oxydation von Ilmenit etwa nach Gleichung (3) gebildet:
(3) FeTiO3 + 1/2 O2 ^ Fe2O3 +2 TiO2
Die Verkürzung der Reaktionszeit für die Reduktion ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Reduktion bei relativ
niedrigen Temperaturen durchgeführt wird, bei denen die Gefahr einer Reduktion des TiO2 und einer Sinterung des reduzierten
Erzes gering ist.
In unserer Patentanmeldung P 21 05 932.5 wurde ein Verfahren zum Agglomerieren von uhgemahlenem sandförmigen Ilmenit oder
flottiertem Ilmenit aus Primärlagerstätten unter Zugabe von Eisen- und/oder Titanverbindungen als Binder beschrieben. Dabei
wurde die Zugabe verunreinigender Binder vermieden. Das
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Härten der Agglomerate erfolgte während der Oxydation des Ilmenits.
Dieses Verfahren ermöglicht jedoch nicht"die Herstellung von
Titaneisenerzagglomeraten (Pellets), die im wesentlichen alles Eisen in Form einer Ferropseudobrookit^Pseudobrookit-Mischphase
und Rutil enthalten* .
Gegenstand der nachfolgenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Aufschluß von Titaneisenerzen, vorzugsweise Ilmeniten,
durch oxydative Vorbehandlung der Titaneisenerze, anschließende Reduktion zu metallischem Eisen und Titandioxid,
gegebenenfalls auch zu aktivierten Ilmenit, und Laugung des Eisens, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ungehärtete
Titaneisenerzagglomerate auf einem Sinterband auf eine Temperatur von etwa 900°C aufgeheizt und anschließend bei
Temperaturen zwischen 900 und 12000C gehärtet und oxydiert
werden, bis im wesentlichen alles Eisen in eine Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase
überführt ist.
Um die günstige Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase und Rutil und nicht die bei der Reduktion langsamer reagierende
Ilmenit-Hämatit-Mischphase zu erhalten, müssen folgende
Bedingungen bei der Oxydation der Titaneisenerzagglomerate erfüllt werden:
1) Die Oxydation muß bei 900 bis 12000C, vorzugsweise 950 bis
11000C erfolgen.
2) Die Oxydation muß so lange fortgesetzt werden, bis das Verhältnis von dreiwertigem Eisen zu Gesamteisen größer als
4,29a ist' wobei a das Gewichtsverhältnis von Eisen zu
■ Titandioxid im Erz ist.
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3) Das Erz muß auf Temperaturen von 9000C aufgeheizt werden,
wobei zumindest ab einer Temperatur von 600°C in nicht oxydierender Atmosphäre aufgeheizt werden muß.
4) Bei der Oxydation von Erzen, die keinen Pseudobrookit enthalten, müssen Gase verwendet werden, die außer Sauerstoff
mehr als 0,1 Vol.-96 Wasser enthalten.
Sind die Bedingungen erfüllt, so wird die Reaktionsdauer für die Überführung von mindestens 90 % des Eisens in die Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase
vor allem durch die Geschwindigkeit der chemischen Oxydation des Eisens und damit durch die Sauerstoffzufuhr bestimmt. Bei 1100 C
kann die Oxydation auf einem Sinterband z.B. in 15 Minuten
durchgeführt werden.
Die ungehärteten Titaneisenerzagglomerate enthalten gegebenenfalls
Eisen- und/oder Titanverbindungen und/oder kohlenstoffhaltiges Material.
Der Zusatz von Eisen- und/oder Titanverbindungen kann dabei nach P 21 05 932.5 in Mengen von 0,04 bis 50 Gew.-%, der
Zusatz von kohlenstoffhaltigem Material von 0,1 bis 2,5 Gew.-%,
vorzugsweise von 0,5 bis 1,5 , bezogen auf eingesetztes Erz
betragen. Das in die Titaneisenerzagglomerate eingearbeitete kohlenstoffhaltige Material besteht vorzugsweise aus gasarmen
gemahlenen Kohlen, Koks oder Teerpech mit Teilchengrößen unter 40 ju. Die genannten Zusätze haben die Funktion
von Bindern in den ungehärteten Agglomeraten.
Nachfolgend sei die Oxydation und Härtung dieser ungehärteten Titaneisenerzagglomerate an zwei bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert.
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Nach der ersten Ausführungsform werden die ungehärteten
Titaneisenerzagglomerate -vermengt mit kohlenstoffhaltigem Material auf ein Sinterband aufgegeben. Die Korngrößen des
kohlenstoffhaltigen Materials entsprechen dabei vorzugsweise denen der eingesetzten Agglomerate. Es hat sich gezeigt, daß
die zugegebene Menge an kohlenstoffhaltigem Material zwischen 0,5 und 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 1 und 5
Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht der ungehärteten Titaneisenerzagglomerate) betragen sollte. Es werden vorzugsweise
gasarme Kohlen oder Koks in körniger Form eingesetzt und bei der Beschickung des Sinterbandes zwischen und auf
den Agglomeraten verteilt.
Nach dem Durchlaufen einer Trocknungszone und gegebenenfalls
einer Vorheizzone, in der Temperaturen von 500 bis 6000C
nicht überschritten werden sollten, gelangt das Material in die eigentliche Brennzone. Hier wird vorzugsweise Rauchgas,
das Temperaturen von 900 bis 12000C und Sauerstoffgehalte
von 7 bis 13 Vol.-% hat, durch die Schüttung gesaugt. Das Rauchgas kann z.B. durch Verbrennen von gasförmigen oder
flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Erdgas, mit überschüssiger Luft erzeugt werden. Solange noch kohlenstoffhaltiges
Material in einer bestimmten Zone der Schüttung vorhanden ist, wird dieses durch den Sauerstoff des Rauchgases
verbrannt und der Ilmenit dadurch unter nicht oxydierenden Bedingungen auf die gewünschte Reaktionstemperatur
von 900 bis 1200°C, vorzugsweise 950 bis 11000C erhitzt.
Das sauerstoffreie Rauchgas, das aus der Zone austritt, in
der die Kohle gerade verbrannt wird, heizt die nächste Zone auf,ohne den Ilmenit zu oxydieren. Durch entsprechende
Kohleverteilung in der Beschickung des Sinterbandes, sowie durch eine zusätzliche Kohleschicht auf der Beschickung,
kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Beschickung
gewährleistet werden. Der unter nichtoxydierenden Bedingungen aufgeheizte Ilmenit wird, nachdem die Kohle
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verbrannt ist, durch das 900 bis 12000C, vorzugsweise 950 bis
11000C heiße sauerstoffhaltige Rauchgas zu Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase
und Rutil oxydiert.
Bei dieser Ausführungsform wandert demnach eine Flammfront
(Flammfront ist die Zone, wo der Kohlenstoff gerade verbrennt), der jeweils eine Zone nichtoxydierend wirkender
Gase in der Schüttung vorausgeht vertikal, durch die Schüttung. Dieser Flammfront folgt d"ie eigentliche Oxydationszone (Oxydationszone
ist der' Bereich, in dem der Kohlenstoff bereits verbrannt ist), in der die Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphasenbildung
bei Gegenwart heißen, sauerstoffhaltigen /
Rauchgases vor sich geht. Bei den hier beschriebenen Zonen handelt es sich demnach nicht um stationäre sondern um vertikal
durch die Schüttung wandernde Zonen.
Bei der zweiten Ausführungsform werden die Titaneisenerzagglomerate,
vorzugsweise kohlenstoffrei, auf ein Sinterband gebracht. Nachdem die Agglomerate auf dem Sinterband eine
Trocknungszone und gegebenenfalls Vorheizzone bei analogen Temperaturverhältnissen wie bereits bei der ersten Äusführungsform
beschrieben, durchlaufen haben, gelangen sie auf dem Sinterband in eine benachbarte Zone, in der sie unter nicht
oxydierender Atmosphäre auf die für die Ferropseudobrookit-Pseudobrookitbildung notwendige Temperatur von 9000C erhitzt
werden. Daran anschließend werden die heißen Agglomerate in einer weiteren Zone mit sauerstoffhaltigem Rauchgas, bei
Temperaturen von 900 bis 12000C, vorzugsweise 950 bis 110O0C
unter Bildung der Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase oxydiert.
Die heißen gehärteten Agglomerate können vorteilhafterweise direkt in den Reduktionsofen überführt werden und in bekannter
Weise zu metallischem Eisen und Titandioxid bzw. zu aktiviertem Ilmenit reduziert und anschließend gelaugt werden.
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Claims (9)
1) Verfahren zum Aufschluß von Titaneisenerzen, vorzugsweise
Ilmeniten, durch oxydative Vorbehandlung der Titaneisenerze, anschließende Reduktion zu metallischem Eisen und
Titandioxid, gegebenenfalls auch zu aktiviertem Ilmenit, und Laugung des Eisens, dadurch gekennzeichnet, daß ungehärtete
Titaneisenerzagglomerate auf einem Sinterband auf eine Temperatur von etwa 9000C aufgeheizt und anschließend
bei Temperaturen zwischen 900 und 12000C gehärtet und
oxydiert werden, bis im wesentlichen alles Eisen in eine Ferropseudobrookit-Pseudobrookit-Mischphase überführt
ist.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mit sauerstoffhaltigen Gasen oxydiert wird.
3) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mit 7 bis 13 Volumenprozent Sauerstoff enthaltendem Rf
oxydiert wird.
oxydiert wird.
enthaltendem Rauchgas von Temperaturen von 900 bis 12000C
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Gegenwart von mehr als 0,1 Vol.-% Wasser oxydiert wird.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß vorzugsweise bei Temperaturen von 950 bis 11000C oxydiert wird.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß bis zu einem Verhältnis von dreiwertigem Eisen zu Gesamteisen von mindestens 5.72a-2 oxydiert
[ pa wird, wobei a das Gewichtsverhältnis' von
Eisen zu Titandioxid im Erz ist.
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7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die ungehärteten Titaneisenerzagglomerate im Gemenge mit kohlenstoffhaltigem Material in Mengen
von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 1 bis Gewichtsprozent oxydiert werden.
8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die ungehärteten Titaneisenerzagglomerate "Eisen- und/oder Titanverbindungen und/oder kohlenstoffhaltiges
Material enthalten.
9) Titaneisenerzagglomerate, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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- 1973-07-13 NO NO2882/73A patent/NO134956C/no unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2328048A1 (fr) * | 1975-10-17 | 1977-05-13 | Australian Titanium Tech | Oxydation de l'ilmenite en lit fluidifie contenant du carbone |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NO134956C (de) | 1977-01-12 |
| BR7305259D0 (pt) | 1974-08-15 |
| NO134956B (de) | 1976-10-04 |
| US3926615A (en) | 1975-12-16 |
| CA998245A (en) | 1976-10-12 |
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