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ベッチャー法は、鉱石イルメナイトから二酸化チタンの一種であるルチルを生産するプロセスです。塩化物法や硫酸塩法と競合しますが、ベッチャー法は大規模には使用されていません。[1] [2 ]
理想的な式 FeTiO 3 のイルメナイトには、55～65% の二酸化チタンと、残りが酸化鉄が含まれています。ベッヒャー法は、他の選鉱法と同様に、鉄を除去することを目的としています。ベッヒャー法は、第一鉄 (FeO) から第三鉄 (Fe 2 O 3 ) への変換を利用します。[4]イルメナイト鉱石は、TiO2 含有量を 90～96% に増やすことで、合成ルチルにアップグレードできます。[5]
歴史
この技術は、1960年代初頭に西オーストラリア州で産業界と政府の共同イニシアチブによって開発されました[6]。このプロセスは、西オーストラリア州政府化学研究所（ChemCentreの前身）で働いていたロバート・ゴードン・ベッチャーにちなんで名付けられました。ベッチャーは西オーストラリア州のミネラルサンド産業にこの技術を発明、開発、導入しました[7] 。このプロセスは1961年に特許を取得しました[8]。
プロセス
ベッチャー法は、クロムとマグネシウムの濃度が低い風化したイルメナイトに適しています。[9]イルメナイトの鉄分を除去するには、4つのステップが必要です。
酸化
酸化では、回転窯でイルメナイトを空気で加熱して鉄を酸化鉄(III)に変換します。
- 4 FeTiO 3 + O 2 → 2 Fe 2 O 3・TiO 2 + 2 TiO 2
この工程は、イルメナイトを含む様々な原料に適しています。[10]
削減
還元は、擬似ブルッカイト（Fe 2 O 3 .TiO 2）、石炭、硫黄をロータリーキルンで使用し、1200℃以上の温度に加熱することで行われます。 [11]鉱物粒子中の酸化鉄は金属鉄に還元され、還元イルメナイトが生成されます。
- Fe 2 O 3・TiO 2 + 3 CO → 2 Fe + TiO 2 + 3 CO 2
「還元イルメナイト」は次のステップの前に炭から分離されます。
エアレーション
エアレーションは、最後のステップで生成された金属鉄を「錆び」させることによって除去します。この変換は、1%塩化アンモニウム溶液を含む大きなタンクで、タンクに空気を送り込むことで行われます。タンクは継続的に撹拌され、鉄は錆びてスライムの形で沈殿します。
- 4 Fe + 3 O 2 → 2 Fe 2 O 3
次に、より細かい酸化鉄を合成ルチルのより大きな粒子から分離します。
酸浸出
酸化鉄の大部分が除去されたら、残りは0.5M硫酸を使用して浸出されます。[12]
参考文献
- ^ Welham, NJ (1996). 「イルメナイトの機械的活性化炭素熱還元のパラメータ研究」.鉱物工学. 9 (12): 1189–1200. doi :10.1016/S0892-6875(96)00115-X.
- ^ Benson, LL ; Mellor, I.; Jackson, M. (2016). 「FFCプロセスを使用した合成ルチルの直接還元による低コストの新しいチタン合金の製造」( PDF)。Journal of Materials Science。51 (9): 4250–4261。Bibcode :2016JMatS..51.4250B。doi : 10.1007 /s10853-015-9718-1。
- ^ Sibum, Heinz; Güther, Volker; Roidl, Oskar; Habashi, Fathi; Wolf, Hans Uwe (2000). 「チタン、チタン合金、チタン化合物」。Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry . doi :10.1002/14356007.a27_095. ISBN 978-3-527-30385-4。
- ^ 「ルチルとイルメナイト - オーストラリアの生産量と潜在的プロファイル」。2021年2月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年3月1日閲覧。
- ^ 「特許ランドスケープレポート」。WIPO 。 2023年10月19日閲覧。
- ^ 「オーストラリア鉱物資源地図集 鉱物砂ファクトシート」。2007年8月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「ATSE Clunies Ross Foundation Medal Awards - 1992」。[永久リンク切れ ]
- ^ 「チタン含有材料の処理」CLAIMS Patent Services 。 2016年8月16日閲覧。
- ^ 「マードック大学チタン」(PDF)。2006年12月1日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。
- ^ Bruckard, Warren J.; Calle, Carmen; Fletcher, Stephen; Horne, Michael D.; Sparrow, Graham J.; Urban, Andrew J. (2004). 「ベッチャー法における通気工程の促進のためのアントラキノン酸化還元触媒の応用」Hydrometallurgy . 73 (1–2): 111–121. doi :10.1016/j.hydromet.2003.09.003.
- ^ 「Chamber of Minerals and Energy Western Australia - Mineral Sands Factsheet」（PDF）。2008年7月4日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。
- ^ 「WIPO-WO/1994/003647 チタン含有材料の処理」.[永久リンク切れ ]
さらに読む
- ヴェヌゴパル（2005年1月）。鉱物処理技術Mpt -2005。ISBN 9780070599215. 2013年7月10日閲覧。
- ウィンクラー、ヨッヘン（2003）。二酸化チタン。ISBN 9783878701484. 2013年7月10日閲覧。