Хлоридный процесс используется для отделения титана от его руд. Целью процесса является получение диоксида титана высокой чистоты из руд, таких как ильменит (FeTiO 3 ) и рутил (TiO 2 ). Стратегия использует летучесть TiCl 4 , который легко очищается и преобразуется в диоксид. Миллионы тонн TiO 2 производятся ежегодно этим процессом, в основном для использования в качестве белых пигментов. Хлоридный процесс в значительной степени вытеснил старый сульфатный процесс, который основан на горячей серной кислоте для извлечения железа и других примесей из руд. [1]
В этом процессе сырье обрабатывается при 1000 °C с углеродом и хлорным газом, давая тетрахлорид титана . Типичным является преобразование, начинающееся с руды ильменита : [2]
Процесс представляет собой вариант карботермической реакции , в котором используется восстановительная способность углерода.
Другие примеси также преобразуются в соответствующие хлориды, но большинство из них менее летучи, чем TiCl 4 . Тетрахлорид ванадия и окситрихлорид ванадия перегоняются совместно с TiCl 4 , но эти примеси можно удалить химическим восстановлением. [1] Тетрахлорид титана очищается перегонкой . Затем его можно окислить в кислородном пламени или плазме, чтобы получить чистый диоксид титана. [3] [4]
Таким образом, хлор извлекается для вторичной переработки.
Стандартный хлоридный процесс получения базового материала из диоксида титана состоит из следующих основных производственных единиц: [5]
Необходимы следующие вспомогательные производственные подразделения:
В условиях стационарного состояния хлоридный процесс представляет собой непрерывный цикл, в котором хлор переходит из окисленного состояния в восстановленное и обратно. Окисленная форма хлора — молекулярный хлор Cl2 , восстановленная форма — тетрахлорид титана (TiCl4 ) . Окислителем является молекулярный кислород (O2 ) , восстановителем — кокс. Оба должны быть поданы в процесс. Титан подается в процесс в виде руды вместе с коксом. Титановая руда представляет собой смесь оксидов. Добавленный O2 покидает процесс с продуктом TiO2 , добавленный кокс покидает процесс вместе с добавленным кислородом из титановой руды в виде CO и CO2 . Другие загруженные металлы покидают процесс в виде хлоридов металлов. [6]