Tài liệu GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XỈ TITAN pptx

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XỈ TITAN, PIGMENT TiO2, Ti
I- Titan :
Titan kim loại và hợp chất của nó được dùng nhiều vào hàng thứ 4 trong công nghiệp.
Hợp kim titan có độ bền nhiệt, độ bền va đập, độ bền chống ăn mòn và mài mòn tốt. Tỉ
trọng thấp bằng khỏang phân nửa so với thép nhưng cứng vững như thép. Hợp kim titan
có tính tương hợp sinh học tốt và không độc. Chúng có giá cạnh tranh so với nhiều loại
vật liệu cao cấp khác. Hợp kim titan được dùng rất nhiều trong công nghiệp hàng không
vũ trụ, hạt nhân, tên lửa ( các chi tiết của động cơ phản lực, của bộ phận cất hạ cánh, vỏ
máy bay vv ) , chế tạo máy, làm dụng cụ và vật liệu y học ( xương giả, răng giả )
vv Nhiều quốc gia xếp titan vào hàng kim loại chiến lược.
Trong các hợp chất titan thì chất màu dioxyt titan TiO2 được sử
dụng nhiều nhất. TiO2 được sử dụng trong ngành sơn làm bền
màu,bền hoá học, độ phản chiếu cao, không độc, chịu đựng tốt tác
động của khí hậu. TiO2 cũng được dùng làm phụ gia trong công
nghiệp sợi, chất dẻo, săm lốp cao su, giấy, nhuộm in màu, gốm sứ
thủy tinh, điện tử, vv
Nhu cầu sử dụng Ti, các hợp kim và hợp chất Ti trên thế giới và VN ngày càng tăng.
II- Ngành titan VN :
Công nghệ khai thác và chế biến khoáng sản Ti đã có cách nay hàng trăm năm.Ở VN
rầm rộ đi vào khai thác chế biến khoảng 20 năm trở lại đây. Tiềm năng khóang sản Ti của
VN dự tính vài chục triệu tấn, không nhiều.Trong một vài thống kê xuất khẩu quặng Ti
thế giới đã có tên VN. Số lượng cũng khá nhưng mới chỉ là quặng thô, giá rất thấp. Trong
khi đó VN vẫn phải nhập hàng chục ngàn tấn chất màu TiO2 với giá cao. Đó là chưa nói
đến những bất cập, thiếu qui hoạch ở tầm vĩ mô trong khai thác chế biến thô và xuất khẩu
quặng. Trữ lượng quặng titan của VN không nhiều, nên cần tính đến nhu cầu sử dụng
titan, hợp chất titan hiện nay và mai sau của đất nước mà qui hoạch hợp lý việc khai thác
và chế biến nguồn khoáng sản qúi có hạn này. Nên đi vào chế biến sâu, xuất khẩu quặng
đã làm giàu, tiến tới sản xuất chất màu TiO2 phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Từ cách nhìn đó công ty Nam Nhật sẵn sàng giới thiệu, tư vấn cho các nhà đầu tư VN
công nghệ chế biến sâu tinh quặng titan, công nghệ sản xuất chất màu TiO2, công nghệ
sản xuất titan tetraclrua TiCl4, công nghệ sản xuất titan bọt, titan kim loại của Viện Titan

Quốc gia Ucraina trình độ tiên tiến thế giới với chi phí đầu tư hợp lý.
III- Giới thiệu công nghệ :
1- Công nghệ khai thác và chế biến thô :
Hiện tại công nghệ thiết bị khai thác, tách lọc khóang vật nặng và tuyển quặng tinh từ
sa khoáng titan ở trong nước đã làm được. Có thể sử dụng cho các đơn vị sản xuất .
Trong thành phần quặng tinh có Ilmenit, Rutil, Anataz, Zircon và một số loại khác.
2- Công nghệ làm giàu quặng tinh quặng :
Ilmenit ( FeTiO3 ) trong quặng sa khoáng chứa 52-55 % TiO2, trong quặng tụ khoáng
chứa 40 - 48 % TiO2. Nó là nguyên liệu chính để sản xuất chất màu TiO2 và Ti.Giá xuất
khẩu FOB Úc 75-85 USD/tấn ilmenite 52-55 % TiO2. Rutil tự nhiên và anataz trong
quặng tinh cũng được dùng để sản xuất chất màu TiO2. Trong thành phần của ilmenit
chứa nhiều sắt nên trước qui trình sản xuất chất màu TiO2 người ta phải xử lý loại bớt sắt
làm giàu quặng. Hiện có nhiều qui trình làm giàu tinh quặng đang sử dụng trong ngành
titan thế giới.Ta qui về hai dạng sau :
 Phương pháp nung khử tạo ra xỉ titan chứa 75- 90% TiO2 : Phương pháp này phát
triển rất sớm. Về cơ bản có hai qui trình : xử lý một bước và xử lý hai bước. Qui
trình một bước, có suất đầu tư thấp, sử dụng lò nhiệt quặng hở thông thường, tiêu
tốn nhiều năng lượng 2700-3.200 kwđiện/tấn xỉ,tiêu tốn nguyên vật liệu cao, năng
suất thấp, ô nhiễm môi trường cao. Hiện nay nhiều nước đang cho thanh lý dây
truyền thiết bị theo qui trình này. Qui trình tiên tiến xử lý hai bước mới ra đời vài
năm gần đây, do rất ít nhà công nghệ titan chuyên nghiệp nắm giữ. Nó cho phép
giảm suất tiêu hao điện xuống còn và thấp hơn 1500kw/tấn xỉ , đồng thời cho ra
sản phẩm chất lượng tốt ổn định hơn, suất tiêu tốn nguyên vật liệu thấp hơn, năng
suất cao hơn, xử lý ô nhiễm môi trường triệt để. Qui trình xử lý hai bước đang
thay thế dần qui trình một bước. Sản phẩm phụ của phương pháp nung xỉ là kim
loại đồng hành ở dạng gang sử dụng tốt cho ngành luyện kim. Giá loại gang này
khoảng 100USD/tấn. Phương pháp sản xuất xỉ gần như tận dụng hết các thành
phần trong tinh quặng ilmenite. Chất thải ra môi trường chủ yếu ở dạng khí.
Người ta đã hoàn thiện công nghệ xử lý khí đạt đến tiêu chuẩn an toàn môi trường
trước khi thải ra. Giá xỉ 80- 90 % TiO2, FOB Úc khoảng 390-430 USD/tấn ( theo

USGS Mỹ ). Phương pháp sản xuất xỉ có hiệu qủa tốt cho cả qui mô nhỏ, vừa và
lớn. Lượng chất thải độc hại môi trường ít hơn, công nghệ xử lý chất thải cũng
đơn giản hơn so với phương pháp hoá học sản xuất SR nêu ở dưới. Nhiều cường
quốc titan như Nga,Ucraina, Ấn độ, Trung quốc, Kazacstan, Canada vv chủ yếu
sử dung phương pháp xỉ. Hiện nay xỉ titan chiếm 40% thị phần nguyên liệu ngành
công nghiệp chất màu TiO2 thế giới .
 Phương pháp hoá học sản xuất rutile tổng hợp (SR) chứa trên 90 % TiO2 : Phương
pháp này kết hợp vừa xử lý nhiệt ( nung ) vừa dùng hoá chất ( H2SO4, HCl, một
số loại muối,vv ). Thành phần sắt trong ilmenite không tách thành gang như
trong phương pháp sản xuất xỉ mà ở dạng oxít, hoặc clorua. Phương pháp hóa học
sinh ra khá nhiều chất độc hại trong qúa trình sản xuất và trong thành phần thải ra.
Do vậy luôn yêu cầu rất nghiêm nhặt công nghệ xử lý chất thải để đảm bảo an
toàn độc hại cho nhân viên trực tiếp sản xuất và chống ô nhiễm môi trường. SR
được dùng trong công nghiệp que hàn, pigment, titan kim loại. Nước sản xuất SR
nhiều nhất thế giới là Úc.Giá SR 95 % TiO2, FOB Úc khoảng 470 USD/tấn ( theo
USGS Mỹ ).Phương pháp này thích hợp và phát huy hiệu qủa cao ở qui mô lớn.
Đó là lý do vì sao rất hiếm nhà công nghệ chấp nhận làm nhà máy SR qui mô
dưới 30.000t/năm. SR chiếm khoảng 18-20 % thị phần nguyên liệu ngành công
nghiệp chất màu TiO2 thế giới.
Sau qui trình làm giàu quặng ilmenit ta thu được rutil nhân tạo hoặc xỉ titan. Sản phẩm
này dùng làm nguyên liệu cho ngành sản xuất chất màu TiO2, que hàn, titan bọt hoặc xuất
khẩu sẽ tạo ra giá trị cao hơn nhiều so với xuất khẩu tinh quặng như hiện nay.
3- Công nghệ sản xuất chất màu dioxyt titan :
Có hai qui trình công nghệ hiện đang dùng nhiều trên th
ế giới để
sản xuất pigment TiO2
 Qui trình axít sunphuric ( Sulphate process )
Qui trình dùng axít sunphuric đậm đặc để hòa tách. Qui trình này có lịch sử phát triển
sớm nhất cách nay trên 80 năm.Ưu điểm của qui trình là nguyên liệu vào có thể dùng
ilmenit hoặc xỉ titan hàm lượng TiO2 thấp ( 75% ) là loại rẻ tiền. Nhược điểm là lượng

chất thải axít loãng và sunfua sắt khá lớn. Khi dùng nguyên liệu đầu vào là tinh quặng
ilmenite,chất thải sunfat sắt khoảng 3,5 - 4 tấn /1 tấn chất màu Còn axít loãng phải trung
hòa bằng vôi để tạo thành thạch cao. Khâu xử lý chất thải khá phức tạp và tốn kém. Chi
phí sản xuất 1 tấn sản phẩm cao hơn qui trình clorua hoá 150-200 USD. Các nhà máy
đang sản xuất pigment theo công nghệ này hầu hết là nhà máy đã có từ trước. Hiện nay
người ta gần như không phát triển thêm nhà máy mới dùng qui trình sulphate. Thành
phẩm của qui trình này ở dạng anatas, thích hợp cho lĩnh vực mỹ phẩm, dược phẩn và
thực phẩm
 Qui trình clorua hóa ( Chloride process )
Qui trình này bắt đầu ứng dụng vào năm 1959.Trong qui trình clorua hoá nguyên liệu
vào là xỉ titan 85- 90% TiO2, rutil nhân tạo và rutil tự nhiên. Ưu điểm của phương pháp
clorua hoá là :
- Lượng chất thải ít hơn so với phương pháp Sulphate. Khoảng 0,2 tấn chất thải/1 tấn
chất màu. Khí clo được thu hồi dùng lại.
- Sản phẩm trung gian là TiCl4 đã có thể bán để dùng cho ngành sản xuất titan bọt.
- Thành phẩm ở dạng rutil sạch, khoảng kích thước hạt hẹp hơn, được sử dụng rất rộng
rãi trong ngành sơn, giấy, plastic, vv chiếm 80% thị trường pigment thế giới.
Nhược điểm của phương pháp này là sản phẩm phụ là clorua sắt ít được sử dụng phải
đem chôn sâu. Do có nhiều ưu điểm hơn so với qui trình sulphate nên trên thế giới người
ta chuyển sang dùng phương pháp clorua hoá nhiều hơn.
Giá của chất màu TiO2 khoảng 2300-3000USD/tấn. Hiện nay nhu cầu của VN khoảng
15.000 - 20.000 tấn /năm và phải nhập khẩu 100%. Nhu cầu sẽ tăng nhanh trong thời gian
tới. VN chưa có nhà máy sản xuất chất màu TiO2, trong khi ta có nguyên liệu dư đủ để
sản xuất.
 Ngoài hai qui trình nêu trên, vào năm 2002 công ty Altair Mỹ công bố qui trình
sản xuất chất màu TiO2 bằng axít clohidric đậm đặc. Qui trình này có một số điểm
tương đồng với qui trình sulphate Nguyên liệu vào là tinh quặng ilmenit. Theo tài
liệu công bố của hãng Altair thì công nghệ này có nhiều ưu điểm hơn so với hai
công nghệ nêu trên.Các chuyên gia titan cho rằng vấn đề chất thải và xử lý chống
ô nhiễm môi trường của qui trình này chắc chắn sẽ phức tạp. Ngoài ra tính ổn

định của công nghệ cũng cần trải nghiệm qua thực tế qui mô công nghiệp mới
đánh giá được chính xác. Hiện tại công nghệ mới thử nghiệm sản xuất trên qui mô
pilot.
4- Công nghệ sản xuất titan kim loại
4.1- Sản xuất tetraclorua titan TiCl4 : xỉ titan và SR là nguyên liệu chính để sản xuất
TiCl4 bằng qui trình clo hoá ở nhiệt độ 800-1250 độ C với sự có mặt của cácbon . Sản
phẩm thu được ngoài thành phần chính là tetraclorua titan TiCl4 còn có MgCl2, CaCl2, và
một số clorite khác. Người ta tiến hành tách rửa để thu được thành phẩm TiCl4.
4.2- Sản xuất titan bọt ( titanium sponge ): tetraclorua titan là nguyên liệu để sản xuất bọt
titan bằng công nghệ nhiệt magnhê. Giá bọt titan 5200 - 6500 USD/tấn. Có rất ít cường
quốc sản xuất bọt titan trên thế giới, cụ thể như sau : Nga 26.000 t/n, Nhật 25.000t/n,
Kazstan 22.000t/n, Mỹ 21.500t/n, TQ 7.000 t/n, Ucraina 6.000 t/n.
4.3- Sản xuất titan kim loại: Từ bọt titan người ta sản
xuất ra titan thỏi. Từ titan thỏi người ta sản xuất ra titan
sạch và siêu sạch. Công nghệ thường dùng là hồ quang
chân không, tinh luyện bằng íôt để loại bỏ các tạp chất
Mg, MgCl2, vv Giá của titan kim loại rất cao 13.000 -
20.000 USD/tấn tùy theo độ sạch. Mỹ là nước tiêu thụ
titan kim loại nhiều nhất thế giới.
Nhu cầu sử dụng titan kim loại của VN rất thấp. Để sản xuất titan kim loại cần có vốn
lớn. Có thể trước mắt VN chưa có nhu cầu đầu tư công nghệ titan kim loại.
5- Một vài lưu ý khi lựa chọn công nghệ :
 Tính tiên tiến của công nghệ để đảm bảo chất lượng sản phẩm ra tốt và ổn định.
Công nghệ tốt sẽ sử dụng được lâu dài và có tính hiệu qủa cao. Những đơn vị
chuyên nghiệp thiết kế, chuyển giao công nghệ titan trên thế giới rất ít, có thể nói
đếm trên đầu ngón tay. Hiện nay ở nước ngoài nhiều công ty titan buộc phải đổi
mới thay thế công nghệ để nâng cao hiệu qủa và giảm ô nhiễm môi trường nên
cho thanh lý công nghệ và thiết bị cũ lạc hậu. Chúng được chào bán với giá rẻ để
hấp dẫn người mua.Nhà đầu tư cần rất thận trọng khi chọn mua dây truyền công
nghệ loại này. Nếu chọn mua chắc chắn sẽ phải đầu tư thêm một khoản lớn để

nâng cấp. Tuy nhiên không dễ thực hiện và tính đồng bộ khó đảm bảo.
 Vấn đề ô nhiễm môi trường : Công nghệ titan nói chung có lượng chất thải khá
lớn. Nhiều qui trình sử dụng hoá chất có tính độc hại cao. Do đó khi đầu tư vấn đề
xử lý chất thải, bảo vệ môi trường môi sinh nhất thiết phải được đặt ra. Nhiều nhà
công nghệ không nêu vấn đề này khi chào bán. Khi lựa chọn phải hỏi rõ qui trình
đã có phần xử lý ô nhiễm môi trường chưa.
 Nguồn nguyên liệu và qui mô dự án : Các mỏ của VN có trữ lượng nhỏ , phân tán
thích hợp cho các dự án chế biến sâu tinh quặng, sản xuất pigmentqui mô vừa và
nhỏ. Ngoài ra cần dành dụm nguồn nguyên liệu chiến lược này cho thế hệ mai
sau.
 Tất nhiên còn nhiều yếu tố quan trọng khác phải nghiên cứu khi đầu tư để hoạch
định qui mô dự án.
IV- Công nghệ titan của Viện Titan quốc gia Ucraina có thể chuyển giao cho VN
Viện Titan quốc gia Ucraina là nhà nghiên cứu thiết kế chuyên nghiệp về công nghệ
titan. Viện được thành lập từ 1956. Là đơn vị đầu ngành về titan của Liên bang Xô Viết
trước đây . Nhiều nước SNG và nước ngoài hiện đang sử dụng công nghệ của Viện. Công
ty TNHH Nam Nhật được Viện ủy quyền giới thiệu công nghệ titan của Viện vào VN:
 Công nghệ luyện xỉ titan tiên tiến xử lý hai
bước, tiêu tốn điện năng thấp (1.500 Kw/ 1tấn
xỉ ), tiêu tốn nguyên vật liệu thấp, chất lư
ợng xỉ
tốt, năng suất cao gấp 1,4 lần qui trình một
bước, không gây ô nhiễm môi trường, suất đầu
tư hợp lý.
 Công nghệ sản xuất chất màu pigment TiO2
bằng qui trình chloride, xử lý ô nhiễm môi
trường triệt để.
 Công nghệ sản xuất tetraclorua titan TiCl4.
 Công nghệ sản xuất Titan sponge, titan kim
loại.

 Bạn có thể bấm vào đây để tìm hiểu những nét
chính về Viện Titan Quốc gia Ucraina
Các nhà đầu tư VN có yêu liên hệ trực tiếp với chúng tôi để trao đổi tư liệu sơ bộ. Khi
công việc tiến triển chúng tôi bố trí để trực tiếp gặp gỡ làm việc với Viện. Chúng tôi đã
xác định được cách thức chuyển giao công nghệ phù hợp với nguồn nguyên liệu và khả
năng vốn của các nhà đầu tư VN.