NHỮNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TITAN DIOXIT.

itan dioxit là một hợp chất hóa học tự nhiên dạng oxit của titan có công thức là TiO₂, là chất rắn màu trắng, mịn khi nung nóng có màu vàng, khi làm lạnh trở lại màu trắng.

PHỤ GIA TĂNG BÓNG OLEAMIDE CHO SẢN XUẤT BAO BÌ PP, PE
HIỆN TƯỢNG CO NGÓT TRONG SẢN XUẤT VẬT LIỆU COMPOSITE VÀ CÁCH KHẮC PHỤC
CÁC PHỤ GIA CHỐNG CHÁY CHO SẢN XUẤT NHỰA
NHỮNG LỖI CƠ BẢN KHI SẢN XUẤT NHỰA COMPOSITE
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG KEO DÁN SC2000 VÀ SC4000

NHỮNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TITAN DIOXIT.

I. Tổng quan về TiO₂.

1. Khái niêm:

Titan dioxit là một hợp chất hóa học tự nhiên dạng oxit của titan có công thức là TiO₂, là chất rắn màu trắng, mịn khi nung nóng có màu vàng, khi làm lạnh trở lại màu trắng.

2. Tính chất:

TiO₂ có độ cứng cao, khó nóng chảy (T_nc = 1870⁰C).

Titan dioxit tồn tại ở 3 dạng tinh thể (và một dạng vô định hình) là Anatase (Tetragonal), Rutile (Tetragonal) và Brookite (Orthorhombie).

Titan dioxit là hợp chất có các tính chất: nhẹ, độ nóng chảy cao (bền nhiệt), ít chịu tác dụng hóa học (bền hóa ), độ che phủ lớn, chịu mài mòn, độ cứng lớn nhưng vẫn giữ dộ dẻo tốt. Không tan trong các acid như Acid sulfuric, Clohydric… Tuy nhiên với kích thước Nano, nó có thể tham gia một số phản ứng với axit và kiềm mạnh.

STT	Tính chất	Anatas	Rutile	Brookite
1	Khối lượng riêng (g/cm³)	3,859	4,25	4,13
2	Độ khúc xạ	2,52	2,71	-
3	Độ cứng (thang Mox)	5,5 – 6,0	6,0 – 7,0	5,5 – 6,0
4	Hằng số điện môi	31	114	-
5	Nhiệt độ nóng chảy	1825⁰C	1825⁰C	1825⁰C

Thông số vật lý của các dạng thù hình của TiO₂

Quá trình chuyển dạng thù hình của TiO₂: Vô định hình Anatas Rutile bị ảnh hưởng bởi điều kiện tổng hợp. Khoảng nhiệt độ và tốc độ chuyển pha phụ thuộc vào phương pháp điều chế TiO₂ và hàm lượng tạp chất chứa trong nó.

Khi nung TiO(OH)₂, sự chuyển pha từ dạng vô định hình sang cấu trúc Anatas xảy ra khi nhiệt độ tăng lên ít nhất trên 450 C. Quá trình chuyển pha Anatas sang Rutile bắt đầu ở nhiệt độ khoảng 800 C và hoàn thành ở khoảng 900 C. Khi quá trình diễn ra trong thời gian kéo dài thì giai đoạn tạo mầm và hình thành mầm tinh thể rutile xảy ra hoàn toàn hơn, quá trình chuyển pha xảy ra nhanh hơn, đồng thời cỡ hạt hình thành lớn hơn. Năng lượng hoạt hóa của quá trình chuyển pha anatas thành pha rutile phụ thuộc vào kích thước hạt của Anatas. Kích thước càng bé thì nặng lượng hoạt hóa cần thiết để chuyển Anatas sang Rutile càng nhỏ.

3. Sự khác nhau giữa tinh thể dạng Anatase và Rutile.

Sự khác nhau cơ bản giữa 2 tinh thể Anatase và Rutile là hình dạng bát diện đều do cách liên kết tạo thành hình 8 cạnh khác nhau ở góc và cạnh.

Trong cả 2 dạng hình thù của TiO₂, một nguyên tử Ti trong mạng liên kết với 6 nguyên tử oxy tạo thành đa diện phối trí TiO₆ cấu trúc theo kiểu bát diện, các đa điện phối trí này sắp xếp khác nhau trong không gian. Trong tinh thể anatas (bát diện tiếp xúc cạnh với nhau) các đa diện phối trí 8 mặt bị biến dạng mạnh hơn so với rutile, khoảng cách Ti – Ti ngắn hơn, và khoảng cách Ti – O dài hơn. Điều này ảnh hưởng đến cấu trúc điện tử của 2 dạng tinh thể và sự khác nhau về tính chất hóa học và vật lý giữa chúng. Rutile là dạng bền, anatas là dạng giả bền và sẽ chuyển sang rutile khi được nung nóng.

>> Nhận tư vấn các giải pháp kỹ thuật phù hợp trong quá trình thi công sản phẩm <<

II. Công nghệ sản xuất Titan dioxit (pigment TiO₂).

- Có hai qui trình công nghệ hiện đang dùng nhiều trên thế giới để sản xuất pigment TiO₂ là phương pháp axit sulfuric và phương pháp clo hóa.

1. Phương pháp axit sulfuric ( Sulphate process )

Qui trình dùng axit Sunphuric đậm đặc để hòa tách.Phương pháp sunfat là phương pháp lâu đời nhất và thường được áp dụng cho những quặng có hàm lượng thấp.

Gồm 4 giai đoạn:

Phân hủy
Tách Fe ra khỏi dung dịch
Thủy phân tạo ra axit mêtatitanic
Nung H₂TiO₃

Giai đoạn phân hủy: dùng H₂SO₄ để phân hủy quặng ilmenite(FeTiO₃₎ sẽ xảy ra những phản ứng:

FeTiO₃ + 3H₂SO₄ = Ti(SO₄)₂ + FeSO₄ + 3H₂O

FeTiO₃ + 2H₂SO₄ = TiOSO₄ + FeSO₄ + 2H₂O

Lúc đầu người ta chỉ cần nung lên 125⁰C – 135⁰C, sau đó nhiệt độ sẽ tự động tăng lên nhờ nhiệt của phản ứng lên đến 180⁰C – 200⁰C

Giai đoạn tách Fe ra khỏi dung dịch: Hỗn hợp ilmenit và H₂SO₄ (dư) nung ở nhiệt độ khoảng 170 - 220 C trong thời gian nhất định. Làm nguội sản phẩm và hòa tan bằng nước dư, sau đó dùng bột sắt để khử Fe³⁺ về Fe²⁺. Hỗn hợp tiếp tục làm lạnh đến khoảng 15 C để muối Fe²⁺ kết tinh dạng FeSO₄.7H₂O và đem lọc để loại bỏ phần kết tủa.

Giai đoạn thủy phân dung dịch thu được sau khi lọc bằng cách đun nóng đến nhiệt độ 110 C tạo thành axit metatitannic (H₂TiO₃ hoặc TiO₂n.H₂O) lắng xuống.

TiOSO₄ + H₂O TiO₂n.H₂O + H₂SO₄

Trong giai đoạn cuối, titan dioxit ngậm nước được nung để tách nước ở 200 – 300 C và từ 500 – 900 C để loại bỏ SO₃:

TiO₂n.H₂O TiO₂ + nH₂O

Khi nung nhiệt độ < 950⁰C dẽ cho ta TiO₂ dạng anatase, còn khi > 950⁰C cho ta TiO₂ dạng rutile.

Ưu điểm:

Qui trình sản xuất chỉ dùng 1 loại hóa chất là H₂SO₄
Có thể dùng nguyên liệu có hàn lượng TiO₂ thấp, rẻ tiền.

Nhược điểm:

Lưu trình phức tạp
Thải ra một lượng lớn chất sulfat sắt và axit loãng
Khâu xử lý chất thải khá phức tạp và tốn kém
Chi phí đầu tư lớn.

NHỮNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TITAN DIOXIT. Ảnh: Minh họa

2. Phương pháp clo hóa ( Chloride process)

Qui trình clorua hoá nguyên liệu vào là xỉ titan 85- 90% TiO2, rutile nhân tạo và rutile tự nhiên.

Phương pháp clo hóa gồm 3 giai đoạn:

Thủy phân dung dịch TiCl₄
Thủy phân trong pha khí
Đốt TiCl₄

Tinh quặng được pha trộn với than cốc và sục khí clo đi qua ở nhiệt độ khoảng 900-1000 C trong lò tầng sôi. Hỗn hợp khí thu được gồm titan tetraclorua (TiCl₄), oxit cacbon (CO,CO₂) và các kim loại tạp chất được làm lạnh và ngưng tụ, thu được TiO₄ tinh khiết:

2TiO₂ + 3C + 4Cl₂ 2TiCl₄(impure gas) + 2CO + CO₂

TiCl₄(impure gas) TiCl₄(pure liquid)

Giai đoan thủy phân dung dịch TiCl₄:

Chuẩn bị dung dịch nướcTiCl₄ bằng cách rót TiCl₄ vào nước lạnh hoặc axit HCl loãng

TiCl₄ + 3H₂O = H₂TiO₂ + 4HCl

Sau đó nung H₂TiO₃ ở 850⁰C – 900⁰C sẽ thu được TiO₂

Thủy phân trong pha khí:

TiCl₄ tác dụng với hơi nước ở 300⁰C – 400⁰C

TiCl₄ + 2H₂O = TiO₂ + 4HCl

Cho dòng không khí no nước và dòng không khí với hơi TiCl₄ đã đun nóng

300⁰C – 400⁰C vào trong bình. Bình phản ứng cũng đã được nung nóng tới 300⁰C – 400⁰C. Để tách TiO₂ khỏi HCl có thể dùng màng lọc bằng gốm.

Đốt TiCl₄:

Muốn tái sinh Cl₂ thì tốt nhất là nhận TiO₂ bằng cách đốt TiCl₄ với O₂ ở nhiệt độ cao.

TiCl₄ + O₂ = TiO₂ + 2Cl₂

Ưu điểm:

Lượng chất thải ít hơn
Khí clo được thu hồi dùng lại
Sản phẩm trung gian là TiCl₄ đã có thể bán để dùng cho nghành sản xuất titan bọt
Thành phần được sử dụng rất rộng rãi trong nghành sơn, giấy, plastic.

Nhược điểm:

Sản phẩm phụ là clorua sắt ít được sử dụng phải đem chôn sâu.
Phản ứng ở nhiệt độ cao, tốn nhiều nằng lượng

Trên đây là một vài chia sẻ của Hóa chất Mega về những phương pháp sản xuất Titan dioxit. Mong rằng những thông tin trong bài viết đã giúp bạn hiểu hơn Titan Dioxit. Hiện nay, hóa chất Mega chúng tôi cung cấp một số mã Titan dioxit cho các ứng dụng trong ngành sơn, nhựa... rất mong sớm được phục vụ và làm việc cùng với quý bạn đọc. Mọi thắc mắc của bạn đọc, vui lòng liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin chi tiết.

>> Xem ngay các loại hóa chất composite tốt nhất hiện nay trên thị trường <<

Mọi thông tin vui lòng liên hệ:

Ban Biên tập Mega Việt Nam

Địa chỉ: Tầng 2-A2-IA20, KĐT Nam Thăng Long, đường Phạm Văn Đồng,

P.Đông Ngạc, Q. Bắc Từ Liêm, TP. Hà Nội, Việt Nam.

Email: contact@megavietnam.vn

Tel: (+84) 24 375 89089; Fax: (+84) 24 375 89098

Website: megavietnam.vn

Hotline: 1800.577.728; Zalo: 0971.023.523

NHỮNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TITAN DIOXIT.

NHỮNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TITAN DIOXIT.

NHỮNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT TITAN DIOXIT.

I. Tổng quan về TiO2.

1. Khái niêm:

2. Tính chất:

3. Sự khác nhau giữa tinh thể dạng Anatase và Rutile.

II. Công nghệ sản xuất Titan dioxit (pigment TiO2).

1. Phương pháp axit sulfuric ( Sulphate process )

2. Phương pháp clo hóa ( Chloride process)

I. Tổng quan về TiO₂.

II. Công nghệ sản xuất Titan dioxit (pigment TiO₂).