Sản xuất titan

QUY TRÌNH SẢN XUẤT TITAN
Trạng thái thiên nhiên
Nguyên tố rất phổ biến, đứng hàng thứ 10, chiếm 0.25%
Khoáng vật chủ yếu: rutin (TiO2), inmenit (FeO.TiO2) và peropskit (CaO.TiO2)
Nước ta:
Titanomanhetit ở núi Chúa (Thái Nguyên) và Tam Kì (Quảng Nam)
Sa khoáng inmenit ở ven biển Quảng Ninh và các tỉnh miền Trung
Sơ lược
1795 nhà hóa học Đức Claprot tìm ra nguyên tố Ti
1825 Beczeliuyt điều chế
K2[TiF6] + 4Na = Ti + 4NaF + 2KF
1910 Hunter điều chế
TiCl4 + 4Na = Ti + 4NaCl
Nguyên liệu
Inmenit: 52-54% TiO2
Rutin: 92-96% TiO2
Anatas: trên 90% TiO2
Xỉ titan: 75-90% TiO2
Tạp: Fe, Cr, Si, Ca, …
Tinh quặng
Quặng
TiCl4
FeCl3
TiCl4
Ti
(Mg)
TiI4
(MgI2)
Ti
Tuyển quặng
Clo hoá
Bay hơi phân đoạn
Khử
Iod hoá
Phân hủy
Sơ đồ phương pháp hỏa luyện
Tuyển quặng
Tuyển trọng lực
Tuyển nổi
Tuyển từ và tĩnh điện
→ tinh quặng 95-97% TiO2
QUY TRÌNH KROLL
Tuyển nổi
Tuyển trọng lực
Dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của khoáng vật muốn tuyển và tạp chất dẫn đến vận tốc rơi của các hạt khác nhau trong môi trường tuyển
Tuyển từ và tĩnh điện
Dựa vào sự khác nhau về từ tính của khoáng vật muốn tuyển và tạp chất để tách.
Clo hoá
Việc Clo hoá trực tiếp tinh quặng không thể thực hiện
TiO2 + 2Cl2 = TiCl4 + O2
Nên phải Clo hoá khi có mặt cacbon ở nhiệt độ 800-1000oC
TiO2 + 2Cl2 + 2C = TiCl4 + 2CO
2FexOy + 3xCl2 + 2yC = 2xFeCl3 + 2yCO
QUY TRÌNH KROLL
Bay hơi phân đoạn
Ở nhiệt độ thường TiCl4 là chất lỏng (ts = 136oC) và FeCl3 là chất rắn (ts = 315oC)
→ tách TiCl4
QUY TRÌNH KROLL
Khử bằng Mg
Cho hơi TiCl4 qua Mg nóng chảy trong khí quyển Ar hay He
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2
Rửa với nước loại MgCl2
→ thu Ti
QUY TRÌNH KROLL
Phương pháp Aken-Đơ Bôe (1925)
Ở 200oC:
Ti + 2I2 = TiI4
Ở 377oC:
TiI4 thăng hoa
Ở 1200-1400oC:
TiI4 = Ti + 2I2
→ Ti tinh khiết
QUY TRÌNH KROLL
Tinh quặng
Quặng
Tuyển quặng
Acid sulfuric
TiOSO4
Fe2(SO4)3
TiOSO4
TiO2
Ti
Làm lạnh
Thủy phân
Điện phân
Sơ đồ phương pháp điện phân
Acid sulfuric hóa
Hòa tách quặng tinh bằng hỗn hợp dung dịch acid sulfuric đậm đặc và kalihydrosunfat đun nóng
TiO2
FexOy
H2SO4 đđ
KHSO4, Δ
TiOSO4
Fe2(SO4)3
PHƯƠNG PHÁP FFC
Làm lạnh
Hỗn hợp sau phản ứng được làm lạnh để kết tinh Fe2(SO4)3 cùng các tạp chất khác

→ thu TiOSO4
PHƯƠNG PHÁP FFC
Thủy phân
Dung dịch sau khi làm lạnh đem thủy phân
TiOSO4 + (x+1)H2O = TiO2.xH2O + H2SO4

→ Tủa TiO2.xH2O
PHƯƠNG PHÁP FFC
Nung nóng
TiO2
Điện phân
Điện phân TiO2 trong chất điện phân là CaCl2 nóng chảy với điện cực catod được chế tạo bằng TiO2
Catod: Ti4+ +4e → Ti
Anod: 2O2- -4e → O2
→ Ti tinh khiết
PHƯƠNG PHÁP FFC
Tài liệu tham khảo
Hoàng Nhâm, Hoá Học Vô Cơ (Tập 3), Chương 3, Nhà Xuất Bàn Giáo Dục,
Lê Mậu Quyền, Hóa Học Vô Cơ, Chương 17, Nhà Xuất Bàn Khoa Học Kỹ Thuật,
www.luyenkim.net
www.vinachem.vn.com
www.vst.vista.gov.vn
www.wikipedia.com