TY - THES

T1 - Metallurgische Aufarbeitung von Rückständen aus dem Erz-Bergbau

AU - Paulitsch, Helmut

N1 - gesperrt bis null

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Ferrotitan und Titan lassen sich mittels unterschiedlicher Verfahrensrouten herstellen, wobei die wichtigsten in dieser Arbeit angeführt sind. Titan ist in der Stahlherstellung ein wesentlicher Bestandteil, da dieses die Neigung zur interkristallinen Korrosion senkt und die Festigkeitseigenschaften wesentlich verbessert. Es wird in Form von Ferrotitan ins flüssige Metall legiert. Die Anwendung von Titan umfasst ein breites Spektrum. Als Beispiele sind Turbinenschaufeln, Schmuck, Implantate, Handygehäuse und Supraleiterlegierungen anzuführen. Die Rohstoffe für die Titan- bzw. Ferrotitanherstellung sind sowohl natürlich vorkommende Erze, als auch titanoxidhaltige Schlacken. Als Ausgangsstoff für die Produktion von Titantetrachlorid dienen Rutil, Brookit und Anatas. Vormaterial für die Herstellung von titanreichen Schlacken ist Ilmenit. Dieser kann zur Anreicherung verschiedenen Reduktionsprozessen zugeführt werden. Dabei erfolgt die Erzeugung einer titanreichen Schlacke und einer Roheisenfraktion. Der Titangehalt der Oxidphase variiert je nach Einsatzmaterial. Bei hohen Temperaturen kann das TiO2 durch Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Ammoniak zu Titanoxiden mit niedrigeren Wertigkeiten reduziert werden. Die Bildung von metallischem Titan erfolgt dabei nicht. Weiters reagiert TiO2 mit Chlor unter Anwesenheit von Kohlenstoff. Dies ist für den Chlorierungsprozess bei der Titanherstellung wichtig. Unter anderem wird Titandioxid für die Pigmentherstellung verwendet. In dieser Arbeit erfolgten Versuchsreihen mit Kohlenstoff und Wasserstoff als Reduktionsmittel, welche am Institut für Nichteisenmetallurgie an der Montanuniversität in Leoben durchgeführt wurden. Das Ziel war, das Eisen so gut wie möglich abzutrennen und Titan bzw. Titandioxid in einer eigenen Phase anzureichern, welche in nachfolgenden Prozessschritten zu metallischem Titan bzw. reinem TiO2 raffiniert werden kann. Zahlreiche Vorversuche gaben Auskunft über das Verhalten des Titans bei höheren Temperaturen bzw. bei Anwendung unterschiedlicher Reduktionsmittel. Als Versuchsaggregate für die Hauptversuche dienten sowohl eine Röhrenofen, als auch ein Induktionsofen. Das reduzierte Metall bzw. die erhaltene Schlacke wurden durch XRF- und REM-Untersuchungen analysiert und ausgewertet.

AB - Ferrotitan und Titan lassen sich mittels unterschiedlicher Verfahrensrouten herstellen, wobei die wichtigsten in dieser Arbeit angeführt sind. Titan ist in der Stahlherstellung ein wesentlicher Bestandteil, da dieses die Neigung zur interkristallinen Korrosion senkt und die Festigkeitseigenschaften wesentlich verbessert. Es wird in Form von Ferrotitan ins flüssige Metall legiert. Die Anwendung von Titan umfasst ein breites Spektrum. Als Beispiele sind Turbinenschaufeln, Schmuck, Implantate, Handygehäuse und Supraleiterlegierungen anzuführen. Die Rohstoffe für die Titan- bzw. Ferrotitanherstellung sind sowohl natürlich vorkommende Erze, als auch titanoxidhaltige Schlacken. Als Ausgangsstoff für die Produktion von Titantetrachlorid dienen Rutil, Brookit und Anatas. Vormaterial für die Herstellung von titanreichen Schlacken ist Ilmenit. Dieser kann zur Anreicherung verschiedenen Reduktionsprozessen zugeführt werden. Dabei erfolgt die Erzeugung einer titanreichen Schlacke und einer Roheisenfraktion. Der Titangehalt der Oxidphase variiert je nach Einsatzmaterial. Bei hohen Temperaturen kann das TiO2 durch Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Ammoniak zu Titanoxiden mit niedrigeren Wertigkeiten reduziert werden. Die Bildung von metallischem Titan erfolgt dabei nicht. Weiters reagiert TiO2 mit Chlor unter Anwesenheit von Kohlenstoff. Dies ist für den Chlorierungsprozess bei der Titanherstellung wichtig. Unter anderem wird Titandioxid für die Pigmentherstellung verwendet. In dieser Arbeit erfolgten Versuchsreihen mit Kohlenstoff und Wasserstoff als Reduktionsmittel, welche am Institut für Nichteisenmetallurgie an der Montanuniversität in Leoben durchgeführt wurden. Das Ziel war, das Eisen so gut wie möglich abzutrennen und Titan bzw. Titandioxid in einer eigenen Phase anzureichern, welche in nachfolgenden Prozessschritten zu metallischem Titan bzw. reinem TiO2 raffiniert werden kann. Zahlreiche Vorversuche gaben Auskunft über das Verhalten des Titans bei höheren Temperaturen bzw. bei Anwendung unterschiedlicher Reduktionsmittel. Als Versuchsaggregate für die Hauptversuche dienten sowohl eine Röhrenofen, als auch ein Induktionsofen. Das reduzierte Metall bzw. die erhaltene Schlacke wurden durch XRF- und REM-Untersuchungen analysiert und ausgewertet.

KW - Ferrotitan Titan Herstellung Produktion titanhaltiger Schlacken Wasserstoffreduktion Eisensand Titanschwamm Titantetrachlorid Ilmenit Aluminothermie karbothermisch XRD XRF HSC FactSage Schmelzmikroskop REM DSC Rückstand Erz Eisen

KW - ferrotitanium titanium production titanium-rich slag reduction with hydrogen iron sand sponge titanium titanium tetrachloride Ilmenite aluminothermic carbothermic XRD XRF HSC FactSage smelting microscope REM DSC residue ore iron ore

M3 - Masterarbeit

ER -