Tổng quan công nghệ Flo chế biến ilmenite – đề xuất sơ đồ công nghệ Flo hóa chế biến ilmenite và chế tạo titan kim loại bột theo phương pháp điện phân TiF4

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ FLO CHẾ BIẾN ILMENITE – ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ CƠNG NGHỆ
FLO HĨA CHẾ BIẾN ILMENITE VÀ CHẾ TẠO TITAN KIM LOẠI BỘT THEO
PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN TIF4
A REVIEW OF FLUORIDE PROCESSING TECHNOLOGY OF ILMENITE – PROPOSED
TECHNOLOGICAL SCHEME OF THE FLUORINATION PROCESS OF ILMENITE
AND THE ELECTROLYSIS FOR RECEIVING TITANIUM-BASED POWDERS
FROM FLUORIDE FUSIONS TIF4
NGUYỄN TRỌNG VŨ; BÙI QUANG TRÍ, PHẠM VĂN PHÚC

Trung tâm ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong công nghiệp, Viện NLNTVN
01, DT 723, phường 12, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng
Email:
Tóm Tắt: Báo cáo tổng quan nghiên cứu, đánh giá về các quy trình thế giới hiện đang sử dụng cho sản xuất và các quy
trình đang nghiên cứu phát triển trong chế biến quặng chứa titan hiện nay. Trong đó, cơng nghệ Flo chế biến ilmenit kết
hợp công nghệ điện phân chế tạo titan kim loại bột nổi lên như một ứng viên sáng giá giúp rút ngắn và tối ưu hóa quy trình
sản xuất, giảm tới mức gần như loại bỏ các chất thải ở cả ba dạng rắn, lỏng và khí ra mơi trường; đồng thời, mở ra một loạt
tiền năng ứng dụng trong lĩnh vực chế biến khoáng sản tại Việt Nam.
Trong báo cáo này, nhóm đề tài đã đề xuất sơ đồ cơng nghệ flo hóa chế biến ilmenit và chế tạo titan kim loại bột theo
phương pháp điện phân TiF4.
Từ khóa: Ilmenite; Titan dioxit; cơng nghệ flo hóa; amơni florua.
Abstract: The report provides an overview of the research and evaluation of the world processes are currently used for
production and the processes being researched and developed in the processing of titanium containing ores today. Here,
fluorine processing ilmenite combined with electrolytic technology to process powdered metal titanium emerges as a good
solution to shorten and optimize the production process, reducing substances to the point of almost eliminating discharge in
all three forms of solid, liquid and gas into the environment; At the same time, opening up a series of potential applications
in the field of mineral processing in Vietnam.
In this report, the project team proposed a technological scheme of fluorinated ilmenite processing and production of
powder metal titanium by TiF4 electrolysis method.
Keywords: Ilmenite, Titan dioxit; fluorine processing; ammonium fluoride

I. MỞ ĐẦU

Nguyên liệu thô quan trọng nhất để chế biến titan là quặng sa khoáng ilmenite. Theo USSG, trữ
lượng thế giới về tài nguyên anatase, ilmenite và rutil là khoảng 2 tỷ tấn; trong đó, ilmenite chiếm 92%
lượng tiêu thụ khống sản chứa titan toàn thế giới. [1]
Trữ lượng ilmenite trên thế giới ước tính khoảng 882 triệu tấn về hàm lượng TiO 2. Trung Quốc có
trữ lượng titan lớn nhất thế giới với tổng số khoảng 200 triệu tấn, chiếm 28,9% tổng trữ lượng thế giới. Sản
lượng khai thác ilmenite của Trung Quốc đạt khoảng 2,3 triệu tấn vào năm 2020; gấp đôi so với quốc gia
đứng thứ 2 là Nam Phi. Mặc dù nguồn titan ở Trung Quốc rất dồi dào, nhưng không đủ để sản xuất tinh
quặng titan cao cấp, khiến nước này phải nhập khẩu từ các nước như Úc, Việt Nam và Ấn Độ. Hiện nay,
Việt Nam là nguồn nhập khẩu lớn nhất của Trung Quốc.
Việt Nam có nguồn tài nguyên titan đáng kể bao gồm cả quặng sa khoáng và quặng gốc. Hiện nay,
Việt Nam đứng thứ 6 trong các nước có trữ lượng titan lớn nhất của thế giới. Quặng titan gốc tập trung chủ
yếu ở khu vực Thái Nguyên (mỏ Cây Châm và các vùng xung quanh). Trữ lượng xác định và tài nguyên dự
báo quặng titan gốc được đánh giá khoảng 7,8 triệu tấn, trong đó trữ lượng đã xác định là 4,83 triệu tấn.
Quặng titan sa khoáng bờ biển phân bố chủ yếu ở vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Bà Rịa - Vũng Tàu,
trong đó tập trung ở nhiều nhất ở Bình Thuận là 599 triệu tấn. Trữ lượng quặng này phân bố chủ yếu trong
tầng cát đỏ và cát xám trên diện tích khoảng 782 km 2 (chiếm 10% diện tích tỉnh), phân bổ chủ yếu ở các
cồn cát, bãi cát ven theo 192 km đường bờ biển của tỉnh.[2]
Ngày 03 tháng 09 năm 2013, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 1546/QĐ-TTg phê
615


Tiểu ban E: Hóa phóng xạ, Hóa bức xạ và hóa học hạt nhân, Chu trình nhiên liệu, Cơng nghệ nhiên liệu hạt nhân, Quản lý chất
thải phóng xạ
Section E: Radiochemistry and adiation & nuclear chemistry, Nuclear fuel cycle, nuclear material science and technology, Radioactive
waste management

duyệt quy hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng quặng titan giai đoạn đến năm 2020,
có xét tới năm 2030. Theo đó, mục tiêu tổng qt đến năm 2020: Hình thành ngành công nghiệp titan với
các sản phẩm chế biến sâu đến pigment và titan xốp; đảm bảo nhu cầu trong nước về pigment; xuất khẩu
các sản phẩm xỉ titan, titan xốp, muối zircon oxychloride. Đến năm 2030: Phát triển ngành công nghiệp

titan ổn định và bền vững với Trung tâm khai thác, chế biến quặng titan quy mô lớn, cơng nghệ tiên tiến tại
Bình Thuận; tập trung và ưu tiên phát triển các sản phẩm pigment, titan xốp, titan kim loại và titan hợp kim
phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Hiện nay, có hai loại hình cơng nghệ chính được sử dụng để chê biến ilmenite trên quy mô công
nghiệp, là công nghệ clorua – dựa trên nền tảng halogen hóa bằng khí clo (gần đây là Flo: HF/NH 4F/F2) và
công nghệ sunfat – sử dụng H2SO4 để phân hủy quặng ilmenite.
Gần đây, các nhà khoa học Nga đã hồn thiện một cơng nghệ để chế biến tinh quặng chứa titan với
tính khả thi cao, quy trình hồn tồn khép kín và gần như khơng thải bất kỳ sản phẩm thải nào (ở cả dạng
khí, lỏng hay rắn) ra môi trường, chất khử được tái chế tuần hồn trong quy trình và có khả năng trực tiếp
tạo ra titan bột kim loại; đó là cơng nghệ flo chế biến ilmenite kết hợp công nghệ điện phân sản phẩm trung
gian TiF4 sản xuất trực tiếp bột titan kim loại. Các nguyên tắc khoa học của quá trình này dựa trên một
dịng mới trong hóa học của florit vơ cơ, được sử dụng ban đầu cho chế biến uranium và một số kim loại
quý khác.

II. CÔNG NGHỆ FLO CHẾ BIẾN ILMENITE.
Hiện nay, các tài liệu khoa học về các phương pháp chế biến nguyên liệu thô chứa titan bằng florua
gồm có hai hướng chính:
Hướng thứ nhất, dựa trên khả năng thăng hoa của các hợp chất florua của titan khi nung nóng trong
chân khơng hoặc trong mơi trường khí (khơng chứa hơi nước), bao gồm các bước: flo hóa ngun liệu thơ
titan, tách các thành phần chính của titan và sắt, tiếp theo là nhiệt phân phần chứa sắt ở nhiệt độ 300600°С, thu được oxit sắt, nhiệt phân muối titan thu được ở nhiệt độ đến 900°C.
Hướng thứ hai, dựa trên khả năng hòa tan khác nhau của chúng trong nước, bao gồm các giai đoạn
flo hóa của nguyên liệu thô để tạo ra các hợp chất flo của titan và sắt và sự phân tách của các chất phụ, sau
đó là q trình nhiệt phân của các phức flo riêng rẽ của sắt ở nhiệt độ lên đến 600°C và titan
fluorocomplexes ở nhiệt độ lên đến 900°C.
Ngoài ra, có thể phân chia phương pháp chế biến nguyên liệu thơ chứa titan theo tác nhân flo hóa
được sử dụng, gồm: sử dụng tác nhân flo hóa amoni florua (NH4F), amoni biflorua (NH4HF2), hơi HF khan
hoặc dùng khí flo khan.

1. Công nghệ flo chế biến ilmenite sử dụng tác nhân flo hóa NH4F.[3,4]
Theo phương pháp mới này, người ta dùng amoni florua (NH4F) để flo hóa quặng ilmenite. Quặng

ilmenite trộn với dung dịch amoni florua thu hồi được nung nóng trong lị quay sơ cấp ở nhiệt độ 150 200oC để thực hiện phản ứng.

FeTiO3 + 11NH4F → (NH4)2TiF6 +(NH4)3FeTiF5 + 6NH3 + H2O
Khí amoniac và hơi nước tạo ra được thu hồi để đưa về thiết bị tái sinh, cịn hỗn hợp (NH 4)2TiF6 và
(NH4)3FeTiF5 được nung nóng trong lò quay thứ cấp ở nhiệt độ 300 - 400oC để tách sắt oxit; khí TiF4,
NH4F và HF cũng được đưa về thiết bị tái sinh.

2(NH4)2TiF6 + 2(NH4)3FeTiF5 + 2H2O + 0,5O2 → 2TiF4 + Fe2O3 + 10NH4F + 4HF
TiF4 + 4NH4OH = Ti(OH)4 + 4NH4F
Sau khi làm lạnh người ta lọc lấy Ti(OH)4 sau đó đem nung ở một lị quay khác để thu TiO2, cịn khí
NH4F được quay vòng để phân giải tinh quặng ilmênit mới.
Các chất khí đều được thu hồi được quay lại tham gia phản ứng:
616


NH3 + HF = NH4F
NH3 + H2O = NH4OH
Phương pháp này có thể làm sạch tạp chất sắt, crom, thori,… nên không phụ thuộc vào thành phần
quặng đầu vào; đồng thời cũng có thể chế tạo TiO2 ở cả hai dạng anatase hoặc rutil. Tiêu hao tác nhân phản
ứng chỉ là oxy khơng khí với lượng 370 m3 khi chế biến 1 tấn quặng ilmenite.

2. Công nghệ flo chế biến ilmenite sử dụng tác nhân flo hóa NH4HF2.[5,6]
Tinh quặng Ilmenite bị phân hủy bằng amoni biflorua nóng chảy ở 150°C trong lò quay trống thu
được amoni hexafluorotitanat và amoni pentafluoroferrat (II) được hình thành cùng với amoniac ở thể khí
và nước. Các chất phản ứng phải được khuấy một cách hiệu quả để hoàn thành phản ứng và đảm bảo phân
hủy tối đa ilmenite,.

FeTiO3 + 5.5NH4F·HF → (NH4)2TiF6 + (NH4)3FeF5 + 0.5NH3 + 3H2O.
NH3 + H2O → NH4OH.
Phức florua kim loại amoni bị phân hủy bởi nhiệt trong lò nung ở 350°C, nơi amoniac dạng khí,

hydro florua, amoni florua chưa phản ứng và hợp chất silic amoni florua được loại bỏ.

(NH4)2TiF6 → NH4TiF5 + NH3 + HF,
(NH4)3FeF5 → FeF2 + NH3 + HF.
Khí sinh ra được lọc bụi và được đưa đi xử lý.

NH3 + HF → NH4F.
Các florua titan và sắt được tách ra bằng cách thăng hoa trong lị nung ở 550°C. Pha khí bao gồm bụi
và hỗn hợp khí thu được. Bụi có chứa florua kim loại tạp có thể làm nhiễm bẩn titan dioxit. Pha khí đã làm
sạch gồm titan florua bay hơi, amoniac và hydro florua. Pha rắn bao gồm sắt (II) florua được xử lý bằng
hơi nước và oxy trong khí quyển ở 200°C. Phản ứng này tạo ra sắt (III) oxit và hydro florua ở thể khí được
sử dụng để chuyển amoni florua thành amoni hydro diflorua.

2FeF2 + 0.5O2 + 2H2O → Fe2O3 + 4HF,
NH4F + HF → NH4F·HF.
Sắt (III) oxit rắn được làm nguội và đóng gói.
Titan florua được hịa tan trong nước và được xử lý bằng amoniac trong nước để kết tủa titan
hydroxit.

TiF4 + NH4OH = Ti(OH)4 + NH4F.
Titan hydroxit được lọc ra khỏi dung dịch amoni florua, và kết tủa phải chịu tác dụng của amoniac.
Quy trình này loại bỏ amoni florua cịn lại và q trình lọc tiếp theo tạo ra hydroxit titan có độ tinh khiết
cao.
Dung dịch thu được sau lần lọc thứ nhất và thứ hai được làm bay hơi ở 100°C để thu hồi amoni
florua và sau đó được sử dụng để xử lý lơ tinh quặng ilmenite tiếp theo. Nếu cần, amoni florua được
chuyển thành amoni hydro diflorua khi đun nóng ở 170°C.

2NH4F = NH4F·HF + NH3.
Tùy thuộc vào cấu trúc yêu cầu của sản phẩm titan điơxít cuối cùng, titan hydroxit được nung ở
600°C để thu được rutil hoặc ở 800°C để thu được anatase.

Ti(OH)4 = TiO2 + 2H2O.
3. Công nghệ Flo chế biến ilmenite sử dụng tác nhân flo hóa HF khan.[7]
Việc sản xuất flotitanat tinh khiết như được mô tả trong bằng sáng chế của quy trình Peruke xảy ra ở
điều kiện mơi trường nước ở áp suất khí quyển và nhiệt độ tương đối thấp (tương tự như quy trình sản xuất
617


Tiểu ban E: Hóa phóng xạ, Hóa bức xạ và hóa học hạt nhân, Chu trình nhiên liệu, Cơng nghệ nhiên liệu hạt nhân, Quản lý chất
thải phóng xạ
Section E: Radiochemistry and adiation & nuclear chemistry, Nuclear fuel cycle, nuclear material science and technology, Radioactive
waste management

TiO2 tinh khiết thông qua con đường sunfat). Tuy nhiên, cần phải sản xuất trước HF và cần thêm hóa chất
để kết tủa fluotitanat, trong khi quá trình thủy phân được sử dụng khi sản xuất TiO 2. Trong cả hai trường
hợp, nguyên liệu thô đầu tiên được phân hủy trong axit và sau đó được tinh chế bằng cách kết tủa chọn lọc
và rửa kết tủa.

Hình 1: sơ đồ cơng nghệ chung của cơng nghệ flo chế biến ilmenite sử dụng tác nhân flo hóa HF.

Sáu mol HF và một mol axit sunfuric (để sản xuất HF từ CaF2 và H2SO4) được sử dụng để phân hủy
một mol FeO.TiO2 trong quá trình Peruke so với chỉ tiêu thụ 2 mol axit sunfuric khi sản xuất TiO 2 bằng
phương pháp sunfat. Hơn nữa, quy trình sunfat không cần flo khi tạo TiO2 và không cần thêm hóa chất để
kết tủa TiO2. Do đó, sản xuất một mol fluotitanat sử dụng quá trình phân hủy bằng HF sẽ đắt hơn so với
sản xuất một mol TiO2 thơng qua quy trình sulfat hoặc sản xuất một mol TiCl 4. Tuy nhiên, cần phải đề cập
rằng với quy trình Peruke, AlF3 cuối cùng có thể được thu hồi dưới dạng một sản phẩm phụ có giá trị, điều
này sẽ làm giảm đáng kể chi phí sử dụng florua.

4. Công nghệ Flo chế biến ilmenite sử dụng tác nhân flo hóa F2. [8,9,10]
Q trình flo hóa có thể diễn ra trong một số thiết bị như lò buồng đáy cố định, lò phản ứng kiểu

ngọn lửa, lò phản ứng kiểu trục vít hoặc lị tầng sơi. Q trình phản ứng trong lị buồng đáy cố định có hiệu
suất rất thấp do quặng ilmenite được đặt trong một máng cố định, trong khi phản ứng các florua có nhiệt độ
nóng chảy thấp nóng chảy trước và kết dính với các vật chất rắn tạo thành lớp phủ ngăn cản khí flo đi vào
lớp quặng ilmenite bên trong. Lò phản ứng kiểu trục vít hay kiểu ngọn lửa cũng hạn chế được sử dụng do
tường lò được làm nguội liên tục và chúng hấp thu nhiệt bên trong lị, từ đó hạn chế ưu điểm lớn của cơng
nghệ flo hóa ilmenite là các phản ứng flo hóa phát nhiệt giúp giảm năng lượng phản ứng. Do đó, tối ưu
nhất trong cơng nghệ này là sử dụng lị tầng sơi. Các ngun liệu phản ứng được nghiền mịn và phun vào
dịng khí flo được gia nhiệt giúp phản ứng diễn ra với tốc độ cao và triệt để, trong quá trình, các phản ứng
tỏa nhiệt và giúp giảm năng lượng tiêu hao.
Để tăng mức độ sử dụng khí flo và q trình flo hóa xỉ ilmenite hồn tồn hơn, q trình flo hóa
được thực hiện theo 2 giai đoạn:
Giai đoạn đầu tiên: tác nhân flo hóa được sử dụng dư 10 – 15% thể tích so với lượng yêu cầu, lượng
khí F2 dư thu hồi từ q trình điện phân nóng chảy muối florua. Q trình flo hóa diễn ra ở nhiệt độ 300 –
3500C với lượng dư lớn của pha rắn ban đầu – xỉ Ilmenite.
Titan Oxyflorua không bay hơi được tạo thành và các tạp chất không bay hơi khác được đưa đến q
trình flo hóa bằng khí F2 thu hồi từ q trình điện phân nóng chảy muối florua ở giai đoạn flo hóa thứ 2.
Pha khí bao gồm Silic Tetraflorid; Vanadi Pentaflorid; Crom Oxyflorid, Oxy, Hydro Florua và hơi nước,
được đưa đi xử lý.
618


Giai đoạn 2: các sản phẩm rắn thu được trong giai đoạn đầu tiên tiếp tục được florua hóa triệt để ở
giai đoạn 2. Khí F2 thu hồi từ quá trình điện phân nóng chảy muối florua được đưa vào lị phản ứng flo hóa
với lượng dư 10 – 15% thể tích so với lượng yêu cầu. Trong trường hợp này các phản ứng tổng hợp titan
tetraflorua từ oxyt và oxyflorid của nó được thực hiện.
Titan tetraflorua được phân lập khỏi pha khí bằng cách ngưng tụ ở nhiệt độ 70 – 800C. Titan
tetraflorua được cô lập là sản phẩm ban đầu để sản xuất titan kim loại, sắc tố TiO 2 hoặc các hợp chất khác
như nitrit và titan cacbua.
Cặn rắn còn lại của các tạp chất florua trong xỉ ilmenite có thể được xử lý bằng phương pháp điện
phân hoặc được sử dụng trong luyện kim như một chất khử oxy trong quá trình nấu chảy thép và hợp kim.

Khí Flo hình thành trong q trình điện phân nóng chảy muối florua được đưa trở lại quy trình. Mức
tiêu thụ nguyên tố flo ở dạng khí để flo hóa 1 tấn xỉ Ilmenite là 0,98 tấn flo cho mỗi tấn xỉ ilmenite. Tuy
nhiên, trong quá trình chế biến titan tetraflorua tiếp theo bằng phương pháp điện phân, khí F2 được tạo
thành với lượng 0,9 tấn F2 trên mỗi tấn xỉ ilmenite.
Trong q trình flo hóa xỉ ilmenite, có thể sử dụng các thiết bị có quy mơ cơng nghiệp và đã được
phát triển hoàn thiện và ứng dụng trong q trình flo hóa các oxyt Uranium. Đặc biệt, lị phản ứng cho giai
đoạn 1 của q trình Flo hóa pha rắn, có thể sử dụng thiết bị thiêu kết hợp (ACT), bao gồm một lò phản
ứng nằm ngang có máy khuấy, được làm nóng bằng nguồn nhiệt bên ngoài và thiết bị gia nhiệt thẳng đứng
với huyền phù khí của Ilmenite trong khí thải giai đoạn 2 của q trình flo hóa, hoặc thiết bị tầng sơi. Ở
giai đoạn thứ 2 của q trình flo hóa, có thể sử dụng lò phản ứng ngọn lửa bao gồm một phần làm mát theo
phương thẳng đứng, với một thiết bị cung cấp huyền phù khí của bột xỉ ilmenite flo hóa một phần trong khí
F2 thu hồi từ q trình điện phân nóng chảy muối florua và một phần nằm ngang được thiết kế để xả pha
rắn hình thành trong quá trình phản ứng. Mức độ phản ứng của quá trình Flo hóa (đối với TiO2 99 – 99,5%)
được kiểm soát bằng cách thay đổi tỉ lệ của tác nhân flo hóa cung cấp cho vùng phản ứng và các sản phẩm
rắn thu được ở giai đoạn 1 của quá trình flo hóa.
Một ưu điểm khơng thể chối cãi của quy trình flo là tác dụng ăn mịn thấp với thiết bị vận chuyển các
sản phẩm trung gian trong quy trình. Cơng nghệ flo sử dụng tác nhân flo hóa là khí flo khan để xử lý
nguyên liệu chứa titan như vậy được thực hiện trong thiết bị hoàn toàn kín, thực tế khơng dẫn đến thải chất
thải rắn, lỏng và khí do đó nó thân thiện với mơi trường.
Cơng nghệ florua để xử lý xỉ ilmenite có thể được áp dụng thành công trong việc tạo ra các cơ sở sản
xuất mới với năng suất cực cao, chi phí vận hành thấp và hồn tồn thân thiện với mơi trường.
Kết thúc quy trình cơng nghệ flo hóa ilmenite thu được sản phẩm trung gian TiF 4, được điện phân
trong muối florua nóng chảy. TiF4 ở thể khí được hấp thụ vào hỗn hợp cùng tinh của 3 muối theo tỷ lệ
0.5M LiF/ 0.39M KF/ 1M NaF (nhiệt độ nóng chảy thấp – 472oC và có độ dẫn điện cao) để tạo ra
Li2(K2,Na2)TiF6 tới mức độ bão hòa 3 – 3,5%; sau đó diễn ra q trình phân ly được mô tả như sau:
Trên cực âm: Ti4+ + 4e → Ti0
Trong dung dịch điện phân:

Trên cực dương: 4F- - 4e

→

2F20 ,

F- + K+(Li+, Na+) = K(Li,Na)F(1).

Quá trình điện phân được thực hiện trên dực dương là bình điện phân và cực âm bằng graphite. Khí
F2 hình thành tại cực dương của hệ điện phân được hấp thụ, làm sạch và đưa ngược về quy trình flo hóa xỉ
ilmenite mới. Bột titan kim loại thu được ở dạng cặn rắn bám trên cực âm, được nghiền cơ học và rửa bằng
HF khan ở 20oC sau đó rửa lại trong axeton và rượu etylic.
Để tăng tuổi thọ thiết bị và độ tinh khiết của sản phẩm bột titan, các chi tiết của máy điện phân phải
được làm bằng thép không ghỉ và được phủ bằng một lớp màng niken và cực dương nên được sản xuất
bằng titan.
Ngày nay, công nghệ điện phân để chế tạo kim loại tinh khiết đã được ứng dụng một cách sâu rộng
trong chế tạo các kim loại màu. Cơng nghệ điện phân có nhiều ưu điểm vượt trội so với công nghệ nhiệt
phân TiCl4 với Mg. Quy trình nhiệt phân TiCl4 với Mg địi hỏi u cầu cao về thiết bị và tiêu tao năng
lượng lớn, đồng thời với cơng nghệ này, q trình sản xuất được thực hiện theo lơ do đó để tăng sản lượng
cần một lượng lớn thiết bị đươc bố trí trên diện tích nhà xưởng lớn; đồng thời quy trình này thải ra một
619


Tiểu ban E: Hóa phóng xạ, Hóa bức xạ và hóa học hạt nhân, Chu trình nhiên liệu, Cơng nghệ nhiên liệu hạt nhân, Quản lý chất
thải phóng xạ
Section E: Radiochemistry and adiation & nuclear chemistry, Nuclear fuel cycle, nuclear material science and technology, Radioactive
waste management

lượng lớn chất thải không có giá trị thương mại. Tuy nhiên, với cơng nghệ điện phân TiF 4, quy trình cơng
nghệ có thể được thực hiện một cách liên tục bằng cách làm sạch và bổ sung muối florua theo các tiêu
chuẩn được thiết lập; sản phẩm bột titan kim loại thu được có độ sạch rất cao; quy trình sử dụng muối
florua cùng tinh nên nhiệt độ thấp nên tiêu hao ít năng lượng hơn, giảm lượng phát thải cacbon và giảm

thiểu tối đa các chất thải ra môi trường.
Từ những kết quả nghiên cứu tổng quan cơng nghệ flo hóa chế biến ilmenite, tác giả đề xuất sử dụng
cơng nghệ flo hóa chế biến tinh quặng ilmenite và kết hợp phương pháp điện phân TiF4 chế biến bột titan
kim loại.

III. KẾT LUẬN
Tiến bộ khoa học và công nghệ đạt được trong những năm gần đây trong hóa học, luyện kim, cơ khí,
điện tử vô tuyến, công nghiệp hạt nhân,.. và các lĩnh vực khác phần lớn dựa trên việc sử dụng thành công
các vật liệu dựa trên các kim loại hiếm và hợp chất của chúng. Tuy nhiên, các phương pháp sản xuất các
kim loại và hợp chất này còn nhiều nhược điểm nghiêm trọng là năng suất thấp, mức độ ô nhiễm cao, tiêu
hao nhiều hóa chất.
Cơng nghệ flo kết hợp điện phân chế biến kim loại hiếm đã trở thành xu hướng nghiên cứu phát triển
và trong tương lai gần sẽ đóng góp đáng kể vào việc đẩy nhanh tiến bộ khoa học và công nghệ trong sản
xuất kim loại hiếm như titan,... có độ tinh khiết cao.

LỜI CẢM ƠN
Bài báo được thực hiện với sự hỗ trợ kinh phí của đề tài cơ sở “nghiên cứu tổng quan về các phương
pháp chế tạo và ứng dụng titan bột, đề xuất sơ đồ chế tạo theo phương pháp điện phân TiF 4” mã số:
CS/21/06/02.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Joseph Gambogi; Titanium mineral - Mineral Commodity Summaries, U.S. Geological Survey, January 2020
[2] Lê Quý Thảo, Bùi Xuân Nam, Nguyễn Xuân Quang, “Phân loại các mỏ quặng titan sa khoáng ven biển Việt Nam, tạp
chí cơng nghiệp mỏ, số 4, 2015
[3] Nguyễn Huy Phiêu; Phương pháp mới sản xuất TiO2, Tạp chí CN Hoá chất số 06 – 2008.
[4]Андреев А.А., Дьяченко А.Н., Крайденко Р.И.; ПРОИЗВОДСТВО ОТЕЧЕСТВЕННОГО ДИОКСИДА ТИТАНА
НА ОСНОВЕ ФТОРАММОНИЙНОГО СПОСОБА ПЕРЕРАБОТКИ ИЛЬМЕНИТА; Научно-технический
журнал «Химическая промышленность сегодня», №9 / 2007
[5] N. M. Laptash, I. G. Maslennikova, Fluoride Processing of Titanium-Containing Minerals; Institute of Chemistry, Far
Eastern Branch of RAS, Vladivostok, Russia, 2012

[6] Victor Ivanovich Sachkov, Roman Andreevich Nefedov, Vladislav Viktorovich Orlov, Rodion Olegovych Medvedev
and Anna Sergeevna Sachkova; Hydrometallurgical Processing Technology of Titanomagnetite Ores; Minerals 2018
[7] PRETORIUS, G. A Method to Produce Titanium, International Patent Application, Publication No. WO2006/079887, 3
Aug. 2006.
[8] В. А. КАРЕЛИН, А. И. КАРЕЛИН; ФТОРИДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ
РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ; МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ
СЕВЕРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ; Томск – 2004.
[9] Р а к о в Э . Г . , Я г о д и н Г . А . Фториды в технологии редких металлов: Учеб. пособие. – М.: Изд-во Моск.
хим.-технол. ин-та им. Д. И. Менделеева, 1980
[10] V.A. Karelin, A.N. Strashko, A.V. Dubrovin, A.V. Sazonov, Application of the electrolysis for the purposes of
receiving titanium-based powders from fluoride fusions, Thủ tục Hóa học 11 (2014) 49-55

The report provides an overview of the research and evaluation of the world processes are currently
used for production and the processes being researched and developed in the processing of titanium
containing ores today. Here, fluorine processing ilmenite combined with electrolytic technology to process
powdered metal titanium emerges as a good solution to shorten and optimize the production process,
reducing substances to the point of almost eliminating discharge in all three forms of solid, liquid and gas
into the environment; At the same time, opening up a series of potential applications in the field of mineral
processing in Vietnam.
In this report, the project team proposed a technological scheme of fluorinated ilmenite processing
620


and production of powder metal titanium by TiF4 electrolysis method.

Hình 2: Đề xuất sơ đồ cơng nghệ flo hóa chế biến ilmenite và chế tạo titan kim loại bột theo phương pháp điện phân TiF 4.

621