一种环境友好型钛冶炼新方法
2016-02-13吴全兴
一种环境友好型钛冶炼新方法
目前钛的冶炼方法主要为渣法,即利用高温反应把铁从钛铁矿中以生铁形式去除,虽然这种处理方法能耗大,但是产生的废弃物少、处理速度快,适宜规模化生产。然而所得TiO2品位低,仅为75% ~86%,还必须通过UGS法、硫酸法等提高其品位。硫酸法、UGS法、Becher法、Benilite法均为湿式冶炼法,可获得95%以上的高品位TiO2,处理速度相对慢,需要大量的酸,且会产生大量的废液和废弃物。氯化法处理速度快,适于大规模生产,但当采用低品位原料时也会产生大量的氯化物废弃物。因此,要利用低品位钛铁矿发展钛产业,且不产生废液和氯化物废弃物,必须开发新型环境友好型钛冶炼方法。
日本东京大学冈部徹教授等人提出了选择性氯化法和干式氯回收法,采用该方法即使使用钛铁矿、低品位钛渣等原料,可以不排放废液和氯化物废弃物而获得金属钛。其代表性化学反应为:
FeOx(钛铁矿,s)+x/2TiCl4(g)→FeCl2x(g)+x/2TiO2(s)
(1)
TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)→TiCl4(g)+2CO(g)
(2)
FeO(s)+C(s)+Cl2(g)→FeCl2(g)+CO(g)
(3)
FeClx(s, g)+3/4O2(g)→1/2Fe2O3(s)+x/2Cl2(g)
(4)
上述的选择性氯化是通过控制反应体系中氯气压强(PCl2)和氧气压强(PO2)来实现的,这种方法所得TiO2品位可达97%以上。氯化剂除了可以使用TiCl4外,还可用HCl等代替,但需要考虑随着选择性氯化反应的进行,氧分压的升高以及反应中H2O的生成问题。这种选择性氯化法可以把低品位钛矿富集为高品位TiO2,用作钛冶炼的原料,并将钛矿中的铁以生铁或氧化铁(Fe2O3)形式排出,减轻环境负担。另外,该方法也是制造颜料用TiO2的新方法。
吴全兴译自《チタン》