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Publication number: BE442558A
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Description


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 obtention de chlorure de titane (4). 



   Les matières premières pour l'obtention de titane et de composée de titane utilisées jusqu'à présent ont été pres- que exclusivement l'ilménite et le rutile. On connaît, il est vrai, une quantité d'autres minerai contenant du titane dont le plus important est le titanite, caTiSiO5. Ces minerais n'ont toutefois pas atteint une grande importance technique. 



   Les gisements exploitables d'ilménite et de rutile se trouvant répartis très irrégulièrement dans le monde, il est important, dans beaucoup de pays, dans l'intérêt de l'appro- visionnement   national   en matières premières, de pouvoir couvrir les besoins en titane   à   partir de sources de matières premié- res propres. 

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   Les propositions dans ce sens n'ont pas manqué. 



  On a, par exemple attiré l'attention sur la teneur en titane des boues rouges provenant de la fabrication de l'alumine à partir de bauxite et particulièrement sur la teneur en ti- tane de différentes scories de hauts fourneaux et d'argiles et l'on a proposé des procédés pour l'obtention de titane à partir de telles matières premières, par exemple en les décomposant par l'acide sulfurique ou sulfureux. 



   On a maintenant découvert que l'on peut   rendreutih-   sable, d'une manière très simple, la teneur en titane de glaises ou autres matières premières naturelles ou déchets de l'industrie chimique ou métallurgique qui contiennent eventuellement, à côté de taine, d'acide silicique, d'alu- minium et de fer, encore d'autres composés et qui ressemblent, de par leur composition qualitative,aux glaises, en traitant le produit de départ, préalablement séché à des températures de 3000 à 450 , de préférence 3500 à 400 , par du phosgène ou des mélanges d'oxyde de carbone et de chlore. 



   Comme produits de départ pour ce nouveau procédé, en- trent en premier lieu en ligne de compte les argiles conte- nant du titane. On peut cependant préparer avantageusement la substance connue sous le nom de "produit-Si", c'est à dire le residu de lessive qui demeure --lors de l'attaque acide des argiles ou d'autres roches silicatées résultant d'une décomposition acide, et dans ce cas on extrait une so- lution contenant par exemple, selon la nature de l'acide em- ployé, soit du sulfate d'aluminium, soit du nitrate   d'al u-   minium, soit du chlorure d'aluminium. Dans une telle décompo- sition acide des matières premières, le titane   réste   dans le dépôt insoluble.

   Il s'enrichit donc ici avec l'acide si- licique, à côté de petites quantités d'aluminium et de fer qui n'ont pas été complètement extraites par les lavages. 



  Ces dépôts se décomposent facilement, aux températures indi- 

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   quées,   par le phosgène ou l'oxyde de carbone et le chlore. 



  Le traitement de ces dépôts est également particulièrement avantageux en ce sens que le titane s'y trouve déjà plus concentré que dans la matière première. 



   Comme autres sources de matières premières pour ce   procède,   viennent en ligne de compte les scories de hauts fourneaux contenant du titane ainsi que des roches silicatées naturelles contenant du titane. Présentent également un inté- rêt particulier à ce point de vue, les silicates qui, par attaque préalable aux acides et extraction d'unepartie des composants, en particulier de l'alumine, donnent des   concen-   trés plus riches en titane. De cette façon, les scories de hauts fourneaux peuvent, par exemple, d'abord être transformées par traitement à l'acide nitrique en nitrate de calcium et d'a- luminium, alors que les dépôts restants, enrichis en titane, sont soumis à da chloruration.

   De façon analogue, lephono-   lithes,   dans lesquelles on trouve souvent des fortes teneurs en titane, peuvent être libérées, par traitement acide, de la plus grande partie de leurs alcalis et alumine, et donner des concentrés riches en titane qui peuvent ensuite subir nne   chlo rura tion.    



   Finalement, il faut encore citer pour la même pré- paration les déchets boueux des fabriques d'alumine utilisant la bauxite comme matière première, déchets qui portent le nom de "boues rouges". Comme on le sait, des teneurs en ti- tane de plus de 1% ne sont pas rares dans ces bauxites. Par extraction de l'alumine, la teneur en titane des dépôts aug- mente considérablement et ce titane s'y trouve alors ensemble avec de l'acide silicique,, oxyde de fer et alumine dans une forme de laquelle il peut être extrait suivant le procédé sus;- mentionné. Il y a lieu, éventuellement, d'éliminer de ces matières premières, avant le traitement au phosgène, le fer, 

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 par exemple par traitement au chlore.

   Si les matières premières nommées contiennent de l'eau, elles doivent naturellement, subir un séchage qui doit rationnellement s'opérer à. des tempé- ratures d'au moins 450 . 



   Il est connu en soi que, par traitement du bioxyde de titane avec les gaz ci-dessus indiqués, on peut obtenir du chlo- rure de titane (4). On sait également qu'en faisant agir du chlore sur l'ilménite on obtient, à c8té de chlorure de fer (3) également du chlorure de titane (4). On réalise aussi techni- quement un procédé pour obtenir du AlCl3 dans lequel la bauxite ou la glaise sont chlorurées à des températures dépassant 4500 avec du phosgène ou un mélange d'oxyde de carbone et de chlore ; on sépare le chlorure d'aluminium formé dans cette opération, des chlorures de fer et de silice obtenus en même temps.

   On sait aussi qu'à des températures supérieures à 450  les oxydes de fer et de titane réagissant plus vite avec les gaz contenant du phosgène que l'oxyde d'aluminium et l'acide silicique ; et qu'en faisant passer rapidement de la bauxite à travers un courant de phosgène il est possible de soutirer par distilla- tion, principalement les chlorures de fer et de titane, alore que le passage lent de la bauxite à la même température donne du chlorure   d'al uminium,   éventuellement du chlorure de silice   (4).   Mais on a constaté, de façon particulièrement surprenante qu'il est possible d'obtenir du chlorure de titane (4), entrai- tant, au moyen de phosgène, un argile composé principalement d'alumine et d'acide silicique,

   sans que l'aluminium et l'acide silicique soient   entraînes   dans des proportions notables et cela en opérant à 300  - 450 , ou de préférence à 350  - 400 . 



  Le résultat de ce mode opératoire est d'autant plus surprenant, que l'on sait par les travaux de Le Chatelier (Comptes Rendus 152, 1911, page 87 et suivantes) que l'oxyde d'aluminium seul se transforme par l'action du phosgène à 4000 en chlorure d'a- luminium. 

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   En raison de la sensibilité à l'eau des chlorures de titane et de fer, il faut soumettre le produit de départ à un séchage préalable à des températures au moins aussi élevées que les températures du traitement au phosgène, c'est à dire avanta- geusement à 300 - 450 . Mais il a été établi que l'on obtient un meilleur rendement et que la   phoagénation     s'accomplit   plus vite en portant le produit de départ, avant la p hosgénation, au-dessus de 450 . 



   Suivant une autre forme d'exécution du procédé, on peut, avant le traitement au phosgène, chlorurer le produit de départ de la manière connue en soi, à une température plus éle- vée, avantageusement à 7000 -   1000 .   On.élimine ainsi presque exclusivement le fer et l'on évite la surcharge et l'encrasse- ment des appareils par le chlorure de fer dans l'opération sub- séquente de phosgénation. 



   C'est un avantage du mode opératoire conforme à l'in- vention que d'obtenir par la simple phosgénation un chlorure de titnae (4) déjà relativement pur. Abstraction faite du chlo- rure de fer éventuellement entraîné et de faibles quantités de chlorure d'aluminium, le chlorure de titane (4) obtenu con- tient seulement quelques pour cents de tétrachlorure de silice. 



  Il peut être transformé en un produit très pur par une distilla- tion fractionnée faisant suite à la phosgénation. 



   En opérant suivant le procédé décrit, les rendements en titane sont   élevés .   Ils sont de l'ordre. de 90% si l'on maintient les températures les plus favorables pour la phosgéna- tion. La grosseur des grains du produit de départ soumis au cou- rant gazeux est ici assez indifférente. On obtient le même résul- tat en faisant agir le phosgène sur un produit de départ aussi bien finement pulvérisé qu'en morceaux, et par suite réaliser le traitement dans des conditions particulièrement avantageuses dans des appareils du genre des fours à cuve. 



   Le procédé pour l'obtention de titane à partir   d''.argiles   et matières similaires trouve encore un intérêt particulier 

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 lorsque les argiles riches en titane ou autres produits de dé- part, comme dela arrive souvent, sont en même temps riches en alumine. par l'extraction du titane, les dépôts s'enrichissent en alumine, de telle sorte que, dans certains cas, on obtient des produits avec plus de   50%   de A12O3 qui constituent une ma- tière première excellente pour la production d'alumine. Et ce- la   d'au.tant   plus que le traitement préalable les a, dans unelarg mesure, débarrassés des mélanges gênants pour l'obtention de 1' alumine tels que le fer et le titane. 



   L'économie de l'obtention de chlorure de titane (4) à partir de l'ilménite est affectée par le fait que l'on est obligé d'utiliser du chlore non seulement pour le titane, mais aussi pour tout le fer contenu dans l'ilménite, et le fer s'y trouve généralement au moins dans la même proportion   que   le ti- tane. Ce chlore doit être considéré comme perdu. Par contre, dans le procédé suivant la présente invention, le phosgène in- troduit est presque exclusivement employé à l'obtention du ti- tane, puisque la silice et l'aluminium ne sont attaqués qu'à l'état de traces et que le fer qui, dans la plupart des argiles, ne se trouve qu'en faibles proportions, subit une attaque sim- plement partielle.

   Le fait que la température du traitement au phosgène est très basse, de 350  à 400 , joue en outre un rôle appréciable, car le problème du   matériel   est plus facile à ré-   soudra   que dans le cas de la phosgenation de l'ilménite pour laquelle il faut des températures de 600 - 700 . 



   Le chlorure de titane (4) ainsi obtenu peut être employe dans toutes les applications usuelles de ce produit. Il peut être, en particulier, transformé par calcination, de la manière connue, en bioxyde de titane, avec dégagement de chlore qui peut être ramené dans le circuit pour servir, en mélange avec l'oxy- de de carbone, à la phosgénation. 

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  Exemple : 
La matière de départ était un argile de la composition suivante : 
 EMI7.1 
 
<tb> séché <SEP> à <SEP> l'air <SEP> En <SEP> produit <SEP> calcié
<tb> 
<tb> 
<tb> SiO2 <SEP> 32,1 <SEP> % <SEP> 38,6%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> TiO2 <SEP> 11,4 <SEP> % <SEP> 13,7%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Al2 <SEP> O3 <SEP> 34.6% <SEP> 41,6%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fe203 <SEP> 3,6 <SEP> % <SEP> 4,3%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Cao <SEP> 0,5 <SEP> % <SEP> 0,6%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Perte <SEP> au <SEP> feu <SEP> 'et <SEP> 8 <SEP> % <SEP> ---
<tb> 
 
Cette glaise a été soumise à une calcination préalable à 700 , puis introduite sous forme de grains de 4 mm environ dans un appareillage, genre four à cuve, où elle a subi à 3500 l'action d'un lent courant de phosgène.

   Le titane a été dis- tille à   90,5%.   Le produit distillé contenait 97,5% de   TiC14,   et en'même temps un peu de tétrachlorure de silice et de chlorure de fer   entraîné.   Le dépôt avait la composition   sui-   vante :  45,   6% de SiO2, 50,5% de   A1203 ,   2,6% de Fe2 O3,  1,6%   de Ti02 et constituait donc une: matière première excellente pour l'obtention d'alumine.

Claims

R E S U M E.

L'invention concerne l'obtention de chlorure de titane (4) à partir d'argiles ou autres matières premières naturelles ou déchets de l'industrie chimique ou métallurgi- que qui, à côté de titane, acide silicique, .aluminium et fer, contiennent éventuellement encore d'autres composés et res- semblent, quant à leur composition qualitative, aux argiles, par traitement du produit de départ séché avecx du phosgène ou des mélanges d'oxyde de carbone et de chlore, et a pour ob- jet <Desc/Clms Page number 8> 1 ) Un procédé d'obtention , caractérisé notamment en ce que: a) ce traitement du produit de départ s'effectue à des températures de 3000 à 450 , de préférence entre 350 et 400 ;

b) le séchage du produit de départ s'effectue à des températures d'au moins 450 c) Le produit de départ est, avant le traitement par le phosgène, débarrassé de son fer par chloruration et éléva- tion de température, à la manière connue en soi.

2 ) A titre de produit industriel nouveau, le chlorure de titane (4) obtenu par leprocédé ci-dessus.