Điều chế TiO2 bằng phương pháp axit sunfuric có áp suất từ tinh quặng ilmenit

Hiện nay các công nghệ thu hồi TiO2 từ tinh quặng ilmenit luôn được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu cải tiến nhằm mục đích đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Tuy nhiên, chưa có công trình nghiên cứu nào áp dụng điều kiện áp suất vào quá trình phân huỷ quặng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều chế TiO2 bằng phương pháp axit sunfuric có áp suất từ tinh quặng ilmenit ĐIỀU CHẾ TiO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP AXIT SUNFURIC CÓ ÁP SUẤT TỪ TINH QUẶNG ILMENIT VÕ QUANG MAI(*) TÓM TẮT Hiện nay các công nghệ thu hồi TiO2 từ tinh quặng ilmenit luôn được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu cải tiến nhằm mục đích đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Tuy nhiên, chưa có công trình nghiên cứu nào áp dụng điều kiện áp suất vào quá trình phân huỷ quặng. Thực hiện được điều này sẽ giảm đáng kể thời gian phân huỷ, giảm được chi phí về nhiên liệu và không bị thất thoát hoá chất do bay hơi trong quá trình nung. Ngoài ra qui trình này cũng góp phần chống ô nhiễm môi trường đồng thời giảm chi phí sản xuất do hạn chế được việc xử lí khí thải. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp thu hồi TiO2 có hiệu quả kinh tế, góp phần vào việc khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên sa khoáng của đất nước. ABSTRACT Today scientists are often interested in researching synthetic technologies TiO2 from pure ilmenite ore to improve and bring the best economic efficiency. However, there is no research work applying pressure condition into ore disintegrating process. Implementing this will decrease significantly disintegrating time, fuel cost and less chemical loss due to evaporating in the firing process. Moreover, it also prevents environment pollution and reduces production cost because of limiting waste gas treatment. From the above benefits, we make the research to find out the TiO2 synthetic method which brings the best economic efficiency and contributes to exploit and use the mineral sand source of the country efficiently. 1. MỞ ĐẦU Titan dioxit (TiO2) là một trong những vật liệu cơ bản được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sơn, mỹ phẩm, vật liệu xúc tác, v.v. Nước ta có nguồn tài nguyên sa khoáng titan đáng kể. Trữ lượng đã được thăm dò và đánh giá khoảng hàng chục triệu tấn ilmenit, nằm dọc ven biển từ Bắc tới Nam. Mỗi năm, nước ta xuất khẩu hàng chục vạn tấn sa khoáng titan nhưng chỉ xuất ở dạng thô và tinh quặng nên giá bán rất thấp. Điều nghịch lí là hàng năm nước ta phải nhập khẩu khoảng 10 ngàn tấn TiO2 với tổng giá trị lên đến 25 triệu USD từ các nước Nhật Bản, Trung Quốc và Australia. Do đó hiện nay nhà nước đang kêu gọi khắc phục nhược điểm này. Trong các khoáng chất chứa titan chỉ có ilmenit và rutil là có giá trị kinh tế cao. Khoảng 95% sản phẩm ilmenit và rutil hiện nay được dùng để sản xuất bột màu TiO2. Ilmenit là khoáng chất của titan và sắt. Ilmenit được tìm thấy ở hai dạng quặng gốc và quặng sa khoáng. (*) TS, Khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Sài Gòn Rutil được tạo ra chủ yếu bởi sự kết tinh macma với lượng Ti thấp nhưng Fe cao, hàm lượng rutil trong đá là không đáng kể. Rutil vững bền trong điều kiện phong hóa nên có mặt trong sa khoáng. Trong các hợp chất của titan thì titan dioxit (TiO2) được sử dụng nhiều trong ngành sơn do nó có khả năng chịu được sự thay đổi khắc nghiệt của khí hậu, không có độc tính, rất bền màu và bền hóa học, hơn nữa có độ phản chiếu cao. TiO2 còn được dùng làm phụ gia trong công nghiệp chế tạo sợi, chất dẻo, săm lốp ôtô, công nghiệp giấy, nhuộm in màu, ngành dược, gốm sứ, vật liệu chịu lửa, thủy tinh, công nghiệp điện tử, v.v. Hiện nay các công nghệ thu hồi TiO2 từ ilmenit luôn được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu cải tiến nhằm mục đích đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Tuy nhiên, chưa có công trình nghiên cứu nào áp dụng điều kiện áp suất vào quá trình phân huỷ quặng. Thực hiện được điều này sẽ giảm đáng kể thời gian phân huỷ, giảm được chi phí về nhiên liệu và không bị thất thoát hoá chất do bay hơi trong quá trình nung. Ngoài ra qui trình này cũng góp phần chống ô nhiễm môi trường đồng thời giảm chi phí sản xuất do hạn chế được việc xử lí khí thải. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu nhằm tìm ra phương pháp thu hồi TiO2 có hiệu quả kinh tế, góp phần vào việc khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên sa khoáng của đất nước. Các kết quả nghiên cứu trong bài báo này nhằm góp phần tìm ra phương pháp xử lí quặng và thu hồi TiO2 từ tinh quặng ilmenit với hiệu suất tối ưu. Các quặng sa khoáng ilmenit nằm dọc ven biển của nước ta, đề tài này đã chọn tinh quặng ilmenit Thừa Thiên - Huế làm đối tượng nghiên cứu. 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu điều chế TiO2 từ tinh quặng Ilmenit Thừa Thiên - Huế bằng phương pháp axit sunfuric có áp suất. Tiến hành so sánh phương pháp này với phương pháp không có áp suất để đánh giá hiệu quả của phương pháp. Mặt khác, chúng tôi cũng khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phân huỷ quặng và hiệu suất thu hồi TiO2 như: thời gian phản ứng (thay đổi từ 4 đến 12 giờ), nồng độ axit sunfuric (thay đổi từ 55% đến 98%), tỷ lệ tinh quặn ...