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Chemistry and mineralogy of titania-rich slags. Part 1—Hemo-ilmenite, sulphate, and upgraded titania slags

Michel Guéguin and François Cardarelli

Abstract. - Titania-rich slags with 80 mass percent TiO2 are produced in the electric arc furnaces of QIT-Fer & Titane, Inc., by the continuous smelting of hemo-ilmenite ore with anthracite coal. Titania slag represents an important feedstock for the manufacture of titanium dioxide pigment by the sulphate process. Moreover, part of the production of the titania-rich slag is further acid-leached under a high-pressure and moderate-temperature hydrometallurgical process to yield an upgraded titania slag with 94.5 mass percent TiO2, which is used in the chloride process. After describing in detail the beneficiation, chemistry, and mineralogy of the hemo-ilmenite ore, this article reviews the unique crystallochemistry and mineralogy of the titanate phases with pseudobrookite-karrooite structure and to a lesser extent silicates and oxides present in these titania-rich feedstocks, focusing on the chemical reactions occurring at each step of the pyro- and hydro-metallurgical processes. The behavior of major elements such as titanium, iron, magnesium, calcium, aluminum, and silicon along with that of minor elements such as vanadium, chromium, and manganese are particularly detailed. A general discussion of the methods specifically developed for the study of the synthetic minerals present in these materials is also presented.

Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review
Volume 28, Number 1, January-March 2007, Pages 1-58 [Full text PDF file (2.5 MB)]

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Mots clés: mathématiques, physique, mécanique, mécanique quantique, relativité, électricité, électrostatique, électromagnétisme, magnétisme, thermodynamique, acoustique, optique, chimie, chimie générale, chimie minérale, chimie organique, analyse chimique qualitative, analyse chimique quantitative, chimie-physique, radiochimie, chimie nucléaire, électrochimie, spectrochimie, chimie des surfaces, génie chimique, génie électrochimique, génie mécanique, génie électrique, génie thermique, génie civil, génie nucléaire, génie des matériaux, science des matériaux, données sur les matériaux, propriétés des matériaux, électrolytes aqueux, électrolyse, électrodique, électrocinétique, corrosion, électrodéposition, électroraffinage, électrocatalyse, électrodes, anode inerte, électrodes stables en dimensions (DSA®), dégagement de chlore, dioxyde de ruthénium (RuO2), DSA-Cl2, DSA-RuO2, dégagement d'oxygène, dioxyde d'iridium (IrO2), DSA-O2, DSA-IrO2, mixed metal oxides (MMO), anodes de titane activées, anodes de titane revêtues d'oxydes catalytiques, anodes de plomb, anodes plomb-argent, dioxyde de plomb (PbO2), electrodes de spinelle, ferrites, cobaltites, lithium métallique, accumulateurs, lithium ion, lithium polymère, piles à combustible, sels fondus, laîtiers et scories métallurgiques, métaux liquides, titane, titanates, scories de titane, dioxyde de titane (TiO2), métaux ferreux (Fe, Co, Ni, Mn), fer, fonte et acier, cobalt et alliages de cobalt, nickel et alliages de nickel, manganèse, ferroalliages, ferrosilicium, ferrophosphore, ferrochrome, silico-ferromanganèse, ferrovanadium, ferromolybdène, ferrotungstène, ferrotitane, métaux non ferreux (Al, Cu, Zn, Pb, Sn), aluminium et alliages d'aluminium, cuivre  et alliages de cuivre, zinc et alliages de zinc, plomb et alliages de plomb, étain et alliages d'étain, métaux légers, métaux alcalins, métaux alcalino-terreux, rmétaux réfractaires (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Re), titane et alliages de titane, zirconium et alliages de zirconium, hafnium et alliages de hafnium, vanadium et alliages de vanadium, niobium et alliages de niobium (columbium, Cb), tantale et alliages de tantale, chrome, molybdène et alliages de molybdène, tungstène et alliages de tungstène, rhénium et alliages de rhénium, métaux nobles, métaux précieux (Ag, Au), argent, or, métaux de la mine de platine, platinoïdes (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platine, terres rares, scandium, yttrium, lanthane (Sc, Y, La), lanthanides, actinides, uranides (Th, Pa, U, Np, Pu) et curides, uranium, thorium, plutonium, métaux lourds (Zn, Cd, Hg, In, Tl, Pb, Bi), mercure, cadmium, non métaux, semi-métaux, métalloïdes (Si, Ge, As, Sb, Se, Te), silicium, germanium, arsenic, antimoine, sélenium, tellure, semiconducteurs, supraconducteurs, céramiques industrielles, réfractaires, verres, isolants et diélectriques, matériaux magnétiques durs et magnétiques doux, minéraux, minerais, roches, sols, méteorites, métrologie, unités de mesures, unités scientifiques, poids et mesures, facteurs de conversion, tables de conversion, guides, manuels, MKSA, Giorgi, Système international d'unités, SI, unités dérivées du SI, système métrique, système US customary, unités américaines, unités des États Unis, système centimètre-gramme-seconde, CGS ues et uem, MKpS, mètre-tonne-seconde, MTS, pied-livre-seconde, système de Stroud, FPS, unités impériales, unités Britanniques, unités anglo-saxonnes, unités atomiques, ua, unités des systèmes de l'Antiquité, unités des anciens systèmes nationaux, métallurgie extractive, pyrométallurgie, hydrométallurgie, sciences de la terre, minéralogie, cristallographie, biologie, biochimie, implants, médecine, géologie, géophysique, géochimie, isotopes stables, nucléides, primordiaux, cosmogéniques, artificiels, radionucléides, radioactivité, rayon X, alpha, béta, gamma, neutrons, srayonnements, détecteurs nucléaires, scintillation, cycle du combustible nucléaire, combustible irradié, radioactivité naturelle.