一种环境友好型钛冶炼新方法



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》