JPH03183621A - チタン濃縮物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、含チタン鉄鉱石又はその類似物（以下、含チ
タン鉄鉱石等と称する）を用い、該含チタン鉄鉱石等に
含まれる鉄分を除去して高品位で流動化法による塩素化
に適したチタン濃縮物を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

塩素法による二酸化チタン顔料の製造及び金属チタンの
製造において原料として使用される四塩化チタンは、通
常、含チタン原料を流動化法によって塩素化して得られ
る。この場合、含チタン原料としては、高品位で微ワ）
を含まず流動化法による塩素化がされ易いものであるこ
とが重要である。

このような含チタン原料としては、天然ルチル或いはイ
ルメナイトやイルメナイト・ヘマタイト鉱などの含チタ
ン鉄鉱石等から鉄分を除去した高品位のチタンｔＨｋｍ
物が使用されている。その鉄分を除去する工業的方法と
しては、含チタン鉄鉱石等を硫酸で浸出する方法におい
て、予め鉱石等を還元して第一鉄の状態にし、更に、該
浸出時にチタン塩加水分解促進用シートやチタン（ＩＩ
Ｉ）塩を存在させる方法（特公昭４９−１８３３０号公
報、特公昭４９−３７４８４号公報）などがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の還元−酸浸出法においては、チタン分が濃縮され
易い変成度の高い含チタン鉄鉱石等が原料として用いら
れてきたが、最近では、これらの資源の減少から、これ
まで原料としてあまり顧みられていない変成度の低い含
チタン鉄鉱石等を利用する必要が生じている。しかし、
従来技術の方法において、変成度の低い鉱石では要求さ
れている高品位のチタン濃縮物は得られ難いのが現状で
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、変成度の低い含チタン鉄鉱石等をまず、
酸化した後還元し、次いでこれを硫酸で浸出してチタン
濃縮物を得る方法について、各工程の処理条件を種々検
討した結果、酸化鉱がシュードブルツカイト構造を有し
、鉄含有量の９０〜１００％が第二鉄の状態となるよう
に酸化し、その後還元することによって、特に鉱酸とし
て硫酸を用いた場合浸出時の脱鉄が進み易いことを見出
して本発明方法を完成した。

すなわち本発明は、含チタン鉄鉱石又はその類似物を酸
化してシュードプルフカイト構造を有し、鉄含有量の９
０〜１００％が第二鉄の状イＬモの酸化鉱とし、次に７
００〜９５０°Ｃで還元した後、硫酸で浸出して該鉱石
中の鉄分を除去することを特徴とするチタン濃縮物の製
造方法である。

また、硫酸で浸出する場合において、必要に応じてチタ
ン（ＤＩ）塩及び／又はチタン塩加水分解促進用シート
を協力１１するチタン濃縮物の製造方法である。

木兄ＩＪＩＪ方法において、原料鉱石として使用する含
チタン鉄鉱石等とは、イルメナイト、イルメナイトの変
成物例えばイルメナイト・ヘマタイト鉱などの含チタン
鉄を石、これらの鉱石に予備処理を施したもの或いはこ
れらど１ｎ似の組成、性質を有する類似物などである。

本発明の効果が著しく現れるのは第一鉄の含有量が１０
％以上の含チタン鉄鉱石等を使用する場合である。使用
する鉱石等の粒度は背ｉ５０〜５００μｍであり、これ
以上のものは粉砕して用いることができる。

本発明方法においては、まず、含チタン鉄鉱石等を９０
０°Ｃ以上、望ましくは９５０〜１０５０°Ｃの温度で
酸化し、シュードブルツカイト構造を有し、鉄含有量の
９０〜１００％が第二鉄の状態の酸化鉱とする。

このように、後記の還元処理に先立ち予め酸化処理をす
ることによって、含チタン鉄鉱石等をシュードブルツカ
イト構造を主成分とする状態に変化させる。この酸化処
理によって鉱石中の鉄含有量の９０〜１００％、望まし
くは９５〜１００％が第二鉄になるようにすることが重
要である。第二鉄の含有量が９０％未満又はシュードブ
ルツカイト構造が存在しない状態の酸化鉱であれば、後
工程の硫酸浸出による脱鉄を十分に行うことができない
。酸化剤としては、通常空気などの酸素含有ガスが用い
られる。反応装置は流動層反応器やロータリーキルン等
を用いる。酸化時間は普通１０〜１２０分間が適当であ
る。

次に、この酸化鉱を７００〜９５０℃、望ましくは８０
０〜９００℃の温度で還元して、鉄分のほとんどを後記
硫酸浸出工程で浸出され易い第一鉄の状態とする。この
還元処理により、還元鉱中の第二鉄の含有量を鉄含有量
に対して１０％以下、望ましくは５％以下にする。還元
温度が７００℃より低いと、第二鉄の含有■が１０％よ
り多くなって硫酸浸出による脱鉄を十分に行うことがで
きない。又、還元温度が９５０°Ｃより高いと、鉄分の
溶出が悪くなったりチタン収率が低下して好ましくない
。

還元剤としては、１１□、ＧＯなどのガス状還元剤或い
はそれらの混合ガス更に天然ガスのような炭化水素ガス
等を改質して得られる還元性ガス、コークス、石炭、木
炭等の固体還元剤などが用いられる。特にメタンを主成
分とする天然ガス等を改質した還元性ガスが工業的には
望ましい。還元反応装置としては流動層反応器やロータ
リーキルン等を用いる。還元時間は普１１ＴＩＩＱ−１
２０分間が適当である。

還元後必要に応して還元鉱を磁選し、鉱石中に含まれる
シリカやアルミナを主成分とする不純物粒子や固体還元
剤を使用する場合に残留する還元剤を除去することがで
きる。

次に、この還元鉱を硫酸で浸出する。浸出剤としては、
硫酸以外に塩酸などの鉱酸が考えられるが、本目的を達
成し、且つ工業的に行うには、硫酸が最も良い。硫酸と
しては、特に硫酸法二酸化チタン製造の加水分解工程よ
り排出される廃硫酸、製鉄酸洗工程より排出されるピッ
クリング酸などを挙げることができる。硫酸の濃度は、
普通、遊離１１□Ｓ０４として１００〜５００ｇ／　１
が適当である。硫酸の使用量は、鉱石中の不純物を溶解
するのに必要な化学当量の１．５〜３倍程度である。浸
出温度は通常沸点〜１５０°Ｃで行い、３〜１５時間処
理する。

反応装置としてはオートクレーブ等を用いる。

更に、この硫酸浸出にあたって、浸出液中にチタン（Ｉ
［Ｉ）塩及び／又はチタン塩加水分解促進用シートを存
在させることにより、鉄分の溶出速度、？容出量を高め
ることができるとともに、チタン収率を高めることがで
きる。チタン（Ｉ［Ｉ）塩を系内に存在させる方法とし
ては、チタン（ＩＩＩ）硫酸塩溶液を添加する方法、金
属鉄粉等を浸出液に加えて系内のチタン（ＴＶ）塩をチ
タン（ＩＩＩ）塩に還元する方法などがある。チタン塩
加水分解促進用シートとは、一般の硫酸法による二酸化
チタン顔料の製造方法において、チタン塩類溶液を加水
分解してチタン分を沈殿させる時に用いる種晶のことで
あり、これは、例えばチタニル硫酸などのチタン塩の酸
性溶液を中和し、析出したコロイド状のチタン化合物を
適当に勢威したものである。

チタン（ＩＩＩ）塩及び／又はチタン塩加水分解促進用
シートを存在さセる場合、チタン（ＩＩＩ）塩の添加量
は浸出初ｊｌＪｌＯ液徂に対してＴｉｅ、換算量で１〜
１５ｇ／ｌ、望ましくは２〜１０ｇ／　ｌである。チタ
ン塩加水分解促進用シートの添加量は、処理還元鉱石に
対するシート中のチタン分をＴｉ０ｚとして約０．０５
〜２％、通常０．１〜１％である。

次に、硫酸浸出後棚粒粉を除去し、洗浄・濾過し、その
後必要に応じて乾燥した後８００〜１０００℃で焼成し
て高品位のチタン濃縮物とする。さらに必要に応じて、
焼成前の浸出物を磁選機で磁選してチタン濃縮物を非磁
着物として分離した後焼成することもできる。

以上のようにして製造されたチタン濃縮物はＴｉＯ□品
位が極めて高く、しかも？Ａ　籾が少ないため流動化法
によって塩素化を実施する原料に適している。

なお、本明細書中の％表示は、特に記載がない限り重量
％である。

〔実施例〕

実施例１ 表−１（単位：％） 表−１に示す組成の含チタン鉄鉱石１０００　ｇをロー
タリーキルン中に装入し、空気と同量の窒素を混合した
ガスを２０１７分で通気しながら１０００℃で３０分間
酸化した。得られた酸化鉱は鉄含有量の９９．２％が第
二鉄の状態であった。この酸化鉱をＸ線回折で分析した
ところ、イルメナイト構造は認められずシュードブルツ
カイト構造及びルチル構造が認められた。

引き続き、この酸化鉱を還元性ガス２０１／分（ガス組
成はｔｌｚ；５０体積％、Ｎｚ；５０体積％であった）
の流通下８５０℃で４５分間還元を行った。次いで窒素
ガス流通下１００℃に冷却した後小型磁気分離機を用い
て１３５００ガウスの条件下で非磁着物を除去した。こ
の還元鉱中の鉄分の状態を表−２に示す（表−２中のＴ
−Ｆｅは還元鉱に含まれる全鉄含有量である）。又、こ
の還元鉱をＸ線回折で分析した結果、シュードブルツカ
イト構造は認められなかった。

表−２（単位二％） 次に、攪拌機を備え鉛ライニングを施した鉄製オートク
レーブ中にこの還元ｔ４００ｇを入れ、硫酸法二酸化チ
タン製造の加水分解工程より排出される廃硫酸を調整し
た浸出剤（遊離１１２ＳＯａ濃度２６５ｇ１ｌｌ　）　
１．２１を加え、１３０℃で８時間浸出した。

その後、２００メソシユ（７４μｍ）の篩を用いて細粒
粉を除去し、粗粒物を洗浄、濾過した後乾燥し、次いで
９００℃で１時間焼成して、本発期のチタン濃縮物（試
料Ａ）を得た。

実施例２ 実施例１において、１０５０℃で２０分間酸化し、鉄含
有量の９９．６％が第二鉄の状態の酸化鉱を得、次いで
この酸化鉱を７５０℃で６０分間還元を行った（還元鉱
中のＦｅ”／Ｔ−Ｆｅの値は７．２％であった）こと以
外は実施例１と同様に処理して本発明のチタン濃縮物（
試料Ｂ）を得た。

実施例３ 実施例２において、硫酸浸出時にチタン（Ｉｎ）硫酸塩
をＴｉｅ、換算量で６．０ｇ／　Ｉ！加えること以外は
実施例２と同様に処理して本発明のチタン濃縮物（試料
Ｃ）を得た。

実施例４ 実施例１において、９５０℃で３０分間酸化し、鉄含有
量の９８．４％が第二鉄の状態の酸化鉱を得、次いで、
この酸化鉱を還元性ガス２０１　／分（ガス組成はｌｈ
；３０体積％、Ｃｏ　；　２０体積％、ＣＯｚ；５体積
％、Ｎｔ　；　４５体積％であった）の流通下８５０℃
で４５分間還元を行った（還元鉱中のＦｅ３″″／Ｔ−
Ｆｅの値は４．８％であった）こと以外は実施例１と同
様に処理して本発明のチタンｔｌ　Ｉｉｉ物（試料Ｄ）
を得た。

実施例５ 実施例４において、硫酸浸出時にチタン（ＦＩＴ）硫酸
塩をＴｉ０ｚ換算量で４．０ｇ／　ｌとチタニル硫酸を
中和して得た加水分解促進用シートをその中に含まれる
チタン分のＴｉＯ□換Ｘ量で０．３％加えること以外は
実施例４と同様に処理して本発明のチタン濃縮物（試料
Ｅ）を得た。

実施例Ｇ 実施例１において、９２０℃で６０分間酸化し、鉄含有
量の９３．６％が第二鉄の状態の酸化鉱を得、この酸化
鉱を還元性ガス２０Ｃ／分（ガス組成はｈ；３０体積％
、Ｃｏ　；　２０体積％、ＣＯｘ；５体積％、Ｎア：４
５体積％であった）の流通下９２５℃で３０分間還元を
行なった（還元鉱中のＦｅ”／Ｔ−Ｆｅの値は４．０％
であった）こと、更に硫酸浸出時にチタン（ＩＩＩ）硫
酸塩をＴｉＯ□換算量で’／、Ｏｇ／ｌとチタニル硫酸
を中和して得た加水分解促進用シートをその中に含まれ
るチタン分のＴｉＯ２換算量で０．４％加えること以外
は実施例１と同様に処理して本発明のチタン濃縮物（試
料Ｆ）を得た。

比較例１ 実施例１において、８５０℃で９０分間酸化し、鉄含有
量の９２．０％が第二鉄の状態であったが、シェードブ
ルツカイト構造が認められない酸化鉱を得たこと以外は
実施例１と同様に処理してチタン濃縮物（試料Ｇ）を得
た。

比較例２ 実施例１において、８００℃で１２０分間酸化し、鉄含
有量の８８．０％が第二鉄の状態でしかもシェードブル
ツカイト構造が認められない酸化鉱を得たこと、更に硫
酸浸出時にチタン（ｎＩ）硫酸塩をＴｉＯ２換算量で７
．０ｇ／　ｌとチタニル硫酸を中和して得た加水分解促
進用シートをその中に含まれるチタン分のＴｉＯ□換算
量で０．４％加えること以外は実施例１と同様に処理し
てチタン濃縮物（試料Ｈ）を得た。

比較例３ 実施例１において、９７５℃で３０分間還元したく還元
鉱中のＦｅ”／Ｔ−ＦｅＯ値は４．４％であった）こと
以外は実施例１と同様に処理してチタン？ａＩｌ物（試
料りを得た。

比較例４ 実施例１において、６５０℃で９０分間還元を行った（
還元鉱中のＦｅ”／Ｔ−Ｆｅの値は１７．６％であった
）こと、更に硫酸浸出時にチタン（Ｉ［）硫酸塩をＴｉ
Ｏ□ｔＡＸｉｌで７．０ｇ／　ｅとチタニル硫酸を中和
して得た力は水分解促進用シートをその中に含まれるチ
タン分のＴｉＯ□換算量で０．４％加えること以外は実
施例１と同様に処理してチタン濃縮物（試料Ｊ）を得た
。

以上のようにして得られたチタン濃縮物のＴｉｏｚ品位
、Ｔｉｅｔ収率及び脱鉄率を表−３に示す。表−３中の
Ｔｉｏｚ品位はチタン濃縮物中のＴｉ１ｔ含有量の百分
率であり、Ｔｉ０ｚ収率は浸出に用いた還元鉱中のＴｉ
０２ｌに対するチタン濃縮物中のＴｉＯ□量の百分率で
あり、又、脱鉄率は浸出に用いた還元鉱中の鉄含有量に
対する溶出した鉄含有量の百分率を示す。

表−３ 〔発明の効果〕 本発明は、従来の装置技術を大幅に変えることなく、変
成度の低い含チタン鉄−鉱石から高品位のチタンｔ！ｉ
ｌ縮物を得る方法である。この方法によって得たチタン
濃縮物は、工業的な流動化法による塩素化の原料として
好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　含チタン鉄鉱石又はその類似物を酸化してシュード
   ブルッカイト構造を有し、鉄含有量の９０〜１００％が
   第二鉄の状態の酸化鉱とし、次に７００〜９５０℃で還
   元した後、硫酸で浸出して該鉱石中の鉄分を除去するこ
   とを特徴とするチタン濃縮物の製造方法。 ２　チタン（III）塩及び／又はチタン塩加水分解促進
   用シートの存在下に硫酸で浸出することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のチタン濃縮物の製造方法。