Phƣơng pháp phân giải quặng bằng axit clohydric đậm đặc mới đƣợc hãng Altair (Mỹ) nghiên cứu thử nghiệm trên dây chuyền pilot, song tính ổn định chƣa đƣợc đánh giá chính xác. Bên cạnh đó, vấn đề xử lý chất thải và ô nhiễm môi trƣờng cũng là vấn đề phức tạp.
1.2.4.2. Phân giải quặng bằng phương pháp clo hoá
Là phƣơng pháp bắt đầu đƣợc ứng dụng vào năm 1959, với nguyên liệu đầu vào là xỉ titan 85 – 90% TiO2, rutile nhân tạo và rutile tự nhiên. Đây là phƣơng pháp thông dụng để sản xuất TiO2 dạng rutile. So với phƣơng pháp axit, phƣơng pháp clo hố có ƣu điểm là lƣợng chất thải ít hơn, khí clo có thể sử dụng tuần hồn, chi phí sản xuất thấp hơn 150 –200 USD/ tấn. Sản phẩm thu đƣợc ở dạng rutile sạch, dải kích thƣớc hạt hẹp hơn, đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành sơn,
TINH QUẶNG ILMENITE
H2SO4 đậm đặc Phân hủy ilmenit
Tách Fe2+
ra khỏi dung dịch Phoi sắt
(Fe0)
Cặn (tinh thể FeSO4 .7H2O) Dung dịch làm giàu
giấy, plastic... Bên cạnh đó, sản phẩm trung gian TiCl4 có thể đƣợc dùng để sản xuất titan bột. Tuy nhiên còn một số vấn đề tồn đọng của phƣơng pháp này nhƣ vấn đề ăn mịn thiết bị cơng nghệ, vấn đề chất thải chứa clo, ngoài ra phƣơng pháp này chỉ hiệu quả khi hàm lƣợng TiO2 trong nguyên liệu đầu vào cao, với ngun liệu có hàm lƣợng TiO2 thấp thì lƣợng tiêu thụ clo là tƣơng đối lớn.
Quy trình cơng nghệ: Phƣơng pháp clo hóa làm giàu quặng ilmenite bao gồm
4 giai đoạn chính:
Clo hóa hỗn hợp quặng với cacbon
Quặng titan đƣợc trộn với than cốc, nung nóng đến 800oC – 900oC, sau đó dẫn khí clo đi qua hỗn hợp. Sản phẩm tạo thành là TiCl4 và FeCl3
2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO (1.8)
Tách titan tetraclorua ra khỏi hỗn hợp
Dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau, ngƣời ta tách TiCl4 ra khỏi FeCl3 bằng cách cho bay hơi phân đoạn (TiCl4 có ts = 130oC và FeCl3 có ts = 315oC).
Tinh chế titan tetraclorua
TiCl4 sau khi tách ra khỏi hỗn hợp còn lẫn các tạp chất vanadi tetraclorua (VCl4) và vanadi oxiclorua (VOCl3) vì chúng có nhiệt độ sơi rất gần nhau. Do đó phải dùng các chất khử nhƣ đồng, titan triclorua, hidro sunfua, … để khử về các hóa trị thấp hơn của nó. Sau khi tinh chế, TiCl4 có hàm lƣợng vanadi < 5 ppm.
Điều chế titan dioxit
TiCl4 đƣợc đốt cháy trong khí oxy ở 900oC – 1400oC tạo thành TiO2 và khí clo.
TiCl4 + O2 Cl2 + TiO2 (1.9) Khí clo đƣợc thu hồi và dùng lại.