Erzeugung synthetischer TiO2-Niedrigtemperatur-Modifikationen als Einsatzstoff für die prozessstufenminimierte Titanmetallherstellung

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Die Titanmetallgewinnung nach dem Kroll- bzw. Hunter-Verfahren setzt TiCl4 als Vorstoff voraus, das nach dem Chloridverfahren aus Titandioxidkonzentraten hergestellt wird. Die direkte metallothermische Umsetzung von Titandioxidkonzentraten anstelle von TiCl4, würde eine entscheidende Verkürzung der Prozesskette bedeuten.Die heute übliche Gewinnung von synthetischem Rutil (TiO2) aus Ilmeniten (FeTiO3) erfolgt durch pyrometallurgische Reduktion und Schmelzen bzw. Laugen zur Eisenabtrennung. Aufgrund der Reduktionstemperaturen > 1000 °C besitzt synthetisches TiO2 zwangsläufig die sehr stabile Rutilstruktur, die eine sehr hohe chemische Beständigkeit besitzt.Ziel des Forschungsvorhabens ist es, aus den Rohstoffen Ilmenit, Titanomagnetit (Fe(Fe, Ti)O4) und Perowskit (CaTiO3) anstelle von synthetischem Rutil, die synthetische Niedrigtemperaturmodifikation Anatas (TiO2) zu erzeugen, die aufgrund ihrer erweiterten ditetragonalen-dipyromidalen Raumgitterstruktur (Z=4) gegenüber synthetischem Rutil (Z=2) die reaktionsfähigere Modifikation des Titandioxids ist. Die Lösung des Problems soll durch mechanische Aktivierung der genannten Rohstoffe mit Schwingmühlen, anschließende Laugung des Eisens und Titans mit verdünnter Schwefelsäure bei Temperaturen > 120 °C und synchrone Fällung des Titans in Form von Anatas erreicht werden. Von der Niedrigtemperaturmodifikation Anatas ist zu erwarten, dass die Reaktionsgeschwindigkeit und die Kapazität der metallothermischen Erzeugung von Titan bzw. Titanlegierungen erhöht und damit die Prozesskette zur Bereitstellung von Vorstoffen (Konditionierung) entscheidend verkürzt wird; entsprechend der Zielstellung der Forschergruppe durch diese Prozessstufenminimierung den Titangewinnungsprozess kostengünstiger zu gestalten, sollen auch potenziell billige Titanrohstoffe wie Titanomagentite und Perowskite in die Prozesskette zur Herstellung von synthetischem Anatas einbezogen werden. Das gleiche gilt für die Herstellung von Titanmetall über die Jodierung.