Giáo án điện tử môn Hóa Học: Sản xuất Titan doc

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 (TiO
2
), inmenit (FeO.TiO
2
) và
peropskit (CaO.TiO
2
)

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
K

2
[TiF
6
] + 4Na = Ti + 4NaF + 2KF

1910 Hunter điều chế
TiCl
4
+ 4Na = Ti + 4NaCl

Nguyên liệu

Inmenit: 52-54% TiO
2

Rutin: 92-96% TiO
2

Anatas: trên 90% TiO
2

Xỉ titan: 75-90% TiO
2
Tạp: Fe, Cr, Si, Ca, …

Tinh
quặng
Quặng
TiCl
4

FeCl
3
TiCl
4
Ti
(Mg)
TiI
4
(MgI
2
)
Ti
Tuyển quặng Clo hoá
Bay hơi
phân đoạn
Khử
Iod hoáPhân hủy
Sơ đồ phương pháp
hỏa luyện

Tuyển quặng

Tuyển trọng lực

Tuyển nổi

Tuyển từ và tĩnh điện
→ tinh quặng 95-97% TiO
2
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
TiO
2
+ 2Cl
2
= TiCl
4
+ O
2
Nên phải Clo hoá khi có mặt cacbon ở nhiệt độ
800-1000
o
C
TiO

2
+ 2Cl
2
+ 2C = TiCl
4
+ 2CO
2Fe
x
O
y
+ 3xCl
2
+ 2yC = 2xFeCl
3
+ 2yCO
QUY TRÌNH KROLL

Bay hơi phân đoạn
Ở nhiệt độ thường TiCl
4
là chất lỏng (t
s
= 136
o
C)
và FeCl
3
là chất rắn (t
s
= 315

o
C)
→ tách TiCl
4
QUY TRÌNH KROLL

Khử bằng Mg
Cho hơi TiCl
4
qua Mg nóng chảy trong khí
quyển Ar hay He
TiCl
4
+ 2Mg = Ti + 2MgCl
2
Rửa với nước loại MgCl
2
→ thu Ti
QUY TRÌNH KROLL

Phương pháp Aken-Đơ Bôe (1925)

Ở 200
o
C:
Ti + 2I
2
= TiI
4


Ở 377
o
C:
TiI
4
thăng hoa

Ở 1200-1400
o
C:
TiI
4
= Ti + 2I
2
→ Ti tinh khiết
QUY TRÌNH KROLL

Tinh
quặng
Quặng
Tuyển quặng
Acid sulfuric
TiOSO
4
Fe
2
(SO
4
)
3

TiOSO
4
TiO
2
Ti
Làm lạnh
Thủy phânĐiện 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
TiO
2

Fe
x
O
y
H
2
SO
4
đđ
KHSO
4,
Δ
TiOSO
4

Fe
2
(SO
4
)
3
PHƯƠNG PHÁP FFC

Làm lạnh
Hỗn hợp sau phản ứng được làm lạnh để kết tinh Fe
2
(SO
4
)
3
cùng
các tạp chất khác
→ thu TiOSO
4
PHƯƠNG PHÁP FFC

Thủy phân
Dung dịch sau khi làm lạnh đem thủy phân
TiOSO
4
+ (x+1)H
2
O = TiO
2

.xH
2
O + H
2
SO
4
→ Tủa TiO
2
.xH
2
O
PHƯƠNG PHÁP FFC
Nung nóng
TiO
2

Điện phân
Điện phân TiO
2
trong chất điện phân là CaCl
2
nóng chảy với điện
cực catod được chế tạo bằng TiO
2
Catod: Ti
4+
+4e → Ti
Anod: 2O
2-
-4e → O

2
→ 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