TiO 2 Sulfatprozess. Ti-Cons. Dr. Jendro and Partner - Jendro, Weiland and Partner Management Consultants

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1 Ti-Cons Dr. Jendro and Partner - Jendro, Weiland and Partner Management Consultants

2 Gesamtprozess Sulfatprozess (Grundkörper) Nachbehandlung (TiO 2 Pigment) Seite 2

3 * Abgas rückgewonnenes H 2 SO 4 Abgasreinigung Schwefelsäure- Rückgewinnung Erz, TiO 2 Schlacke H 2 SO 4 Erz-Aufschluss und Sedimentation Kristallisation Hydrolyse und Hydrolysat- Reinigung Dotierung und Kalzinierung Grünsalz Gangart Abgas Grundkörper zur Nachbehandlung * Kristallisation nicht notwendig, wenn TiO 2 -Schlacke genutzt wird Symbole: Edukte Zwischenprodukt Nebenprodukt Abfall Seite 3

4 Erz-Aufschluss Ilmenit, TiO 2 -Schlacke Luft Brennstoff Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) 90-98% Eisenschrott (Fe) Brenner Erz Mühle Wasser (H 2 O) Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) ~ 33% und ~ 5-19% Aufschluss- Reaktor Kamin Luft (Agitation) Schwarzlösung (TiOSO 4, FeSO 4, H 2 SO 4 ) mit Feststoffen zur Sedimentation Seite 4

5 Sedimentation von Erz-Aufschluss Schwarzlösung (TiOSO 4, FeSO 4, H 2 SO 4 ) mit Feststoffen Polymer Filterpresse Sedimentation Fein- Filtration Gangart zur Deponie Schwarzlösung (TiOSO 4, FeSO 4, H 2 SO 4 ) zur Kristallisation * zur Hydrolyse * Kristallisation nicht notwendig, wenn TiO 2 -Schlacke genutzt wird Seite 5

6 Kristallisation (Kristallisation nicht notwendig, wenn TiO 2 -Schlacke genutzt wird) von Sedimentation Schwarzlösung (TiOSO 4, FeSO 4, H 2 SO 4 ) Kristallisation (Enfternen von Wasser durch Unterdruck ) Zentrifugen Grünsalz (FeSO 4 7 H 2 O) (Nebenprodukt) Schwarzlösung (TiOSO 4, FeSO 4, H 2 SO 4 ) zur Hydrolyse Seite 6

7 Hydrolyse von Sedimentation von Kristallisation Dampf Schwarzlösung (TiOSO 4, FeSO 4, H 2 SO 4 ) Vor-Erhitzer Keim- Produktion Natronlauge (NaOH) Dampf verdünnte Schwefelsäure Hydrolyse Roh-Titanoxidhydrat (TiO(OH) 2, FeSO 4, H 2 SO 4 ) zur Hydrolysat- Reinigung Seite 7

8 Hydrolysat-Reinigung von Hydrolyse Roh-Titanoxidhydrat (TiO(OH) 2, FeSO 4, H 2 SO 4 ) Wasser, verdünnte Schwefelsäure Waschung vor Bleichung Dünnsäure Aluminiumpulver, Säure Bleiche Dünnsäure (H 2 SO 4, FeSO 4 ) zurück zum Prozess Wasser Waschung nach Bleichung zur Schwefelsäure- Rückgewinnung Gereinigtes Titanoxidhydrat (TiO(OH) 2 ) zur Dotierung Seite 8

9 Dotierung von Hydrolysat- Reinigung Rein-Titanoxidhydrat (TiO(OH) 2 ) Wasser (H 2 O), Chemikalien, Rutilkeime Dotieren Filterpresse Filtrat Dotiertes Titanoxidhydrat (TiO(OH) 2 ) zur Kalzinierung Seite 9

10 Kalzinierung von Dotierung Abgas (TiO 2, SO 2, H 2 SO 4 -Nebel) zur Abgasreinigung Dotiertes Titanoxidhydrat (TiO(OH) 2 ) Brennstoff Trockenmahlung Grundkörper (TiO 2 ) zur Nachbehandlung Seite 10

11 Dünnsäure Alternative 1 Schwefelsäure Rückgewinnung von Hydrolysat- Reinigung Dünnsäure (H 2 SO 4, FeSO 4 ) empfohlener Prozess Metallsulfat-Abtrennung mehrstufige Konzentration Schwefelsäure (60-70%) Metallsulfat (Nebenprodukt) Konzentrieren Schwefelsäure (75-95%) zum Erz-Aufschluss Seite 11

12 Dünnsäure Alternative 2 Neutralisation #1 von Hydrolysat- Reinigung Dünnsäure (H 2 SO 4, FeSO 4 ) Calciumcarbonat (CaCO 3 ) Calciumhydroxid (Ca(OH) 2 ) Neutralisation Filtration Abwasser Gips, Metallhydroxide zur Deponie Seite 12

13 Dünnsäure Alternative 3 Neutralisation #2 von Hydrolysat- Reinigung Ammoniak NH 3 Dünnsäure (H 2 SO 4, FeSO 4 ) Neutralisation Enfternen von Wasser durch Unterdruck Verdampfung Filtration Metallhydroxide zur Deponie Ammoniumsulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 ) Nebenprodukt (Düngemittel) Seite 13

14 Abgasreinigung Alternative 1 von Kalzinierung Entstaubung Abgas (TiO 2, SO 2, H 2 SO 4 -Nebel) Wäscher Nass-EGR empfohlener Prozess Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) Kamin Titandioxid (TiO 2 ) FeSO 4, H 2 SO 4 (5-10%) Eisen(II)- Sulfatlösung (FeSO 4 ) zum Erz-Aufschluss EGR = Elektrischer Gasreiniger Seite 14

15 Abgasreinigung Alternative 2 von Kalzinierung Abgas (TiO 2, SO 2, H 2 SO 4 -Nebel) Entstaubung Aktivkohle-Reaktor Nass-EGR Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) Kamin Titandioxid (TiO 2 ) Entsalztes Wasser (H 2 O) Reine Schwefelsäure 10% (H 2 SO 4 ) zur Hydrolysat- Reinigung EGR = Elektrischer Gasreiniger Seite 15

16 Vorteile und Nachteile des Sulfatprozesses gegenüber dem Chloridprozess Vorteile Pro Nachteile Contra Geringere Anforderungen an Ausrüstung und Automation Einsatz Ilmenit niedriger Qualität möglich. Prozess ist weniger anfällig bzgl. Produktions-Ausfällen weil kein Kreisprozess Geringere Anforderungen an die Qualifikation des Personals Anforderungen an die Sicherheit niedriger wenn kein Oleum eingesetzt Größerer Platzbedarf Produktqualität bzgl. optischen und chemischen Eigenschaften niedriger Generell sind die produktionskosten höher, dies ist aber stark abhängig von den speziellen Umständen Mehr Abfall Prozess benötigt nachgeschaltetes Nebenproduktmanagement mit entsprechenden Absatzmärkten Größerer Personalbedarf Seite 16

17 Rohmaterialien Ilmenit/TiO 2 -Schlacke Unlösliche TiO 2 -Rückstände sollen kleiner als 1,5% sein Bezogen auf den TiO 2 -Gehalt soll die Konzentration von Cr 2 O 3 unter 0,2% sein Niedrige Konzentrationen von CaO, SiO 2, V 2 O 5, Nb 2 O 5, P 2 O 5 sind vorteilhaft Niedrige Konzentrationen von radioaktiven Elementen sind vorteilhaft Schwefelsäure: Technische Qualität ist ausreichend (Konzentration > 96%) Seite 17