Huúnh v¨n nam
bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
---------------------------------------
luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc
ngµnh : c«ng nghÖ ho¸ häc
C¤NG NGHÖ hãa häc
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i
cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
Huúnh v¨n nam
2007 - 2009
Hµ
Néi
2009
Hµ néi - 2009
MôC LôC
Trang
Më §ÇU
1
Danh môc ch÷ viÕt t¾t
2
DANH MôC B¶NG Vµ H×NH VÏ
3
PhÇn 1 - TæNG QUAN
Ch¬ng 1 - C¥ Së Lý THUYÕT C¤NG NGHÖ LUYÖN XØ TITAN
1. Giíi thiÖu
6
1.1. HiÖn tr¹ng khai th¸c, chÕ biÕn quÆng Titan ë ViÖt Nam
6
1.2. C«ng nghÖ luyÖn xØ Titan t¹i ViÖt Nam
7
1.3. C«ng nghÖ luyÖn xØ Titan ë nhµ m¸y luyÖn xØ titan B×nh §Þnh
8
2. C¬ së lý thuyÕt c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
9
2.1. Hoµn nguyªn ilmenit trong pha r¾n
10
2.2. Hoµn nguyªn trong pha láng
15
3. khÝ th¶i sinh ra trong qu¸ tr×nh luyÖn xØ titan
17
Ch¬ng 2 - TæNG QUAN VÒ BôI Vµ C¸C PH¦¥NG PH¸P Xö Lý
BôI TRONG C¤NG NGHIÖP
1. Kh¸i niÖm chung vÒ bôi vµ ph©n lo¹i bôi
18
1.1. Kh¸i niÖm chung vÒ bôi
18
1.2. Ph©n lo¹i bôi
18
1.2.1. Ph©n lo¹i theo kÝch thíc cña bôi
18
1.2.2. Ph©n lo¹i theo tÝnh kÕt dÝnh cña bôi
19
1.2.3. Ph©n lo¹i theo ®é dÉn ®iÖn
19
1.2.4. Ph©n lo¹i theo ®é t¸c ®éng ®Õn søc kháe con ngêi
19
2. C¸c ph¬ng ph¸p xö lý bôi trong c«ng nghiÖp
2.1. L¾ng bôi theo ph¬ng ph¸p träng lùc
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
19
19
2.1.1. Lý thuyÕt tÝnh to¸n thiÕt kÕ buång l¾ng bôi
20
2.1.2. HiÖu qu¶ l¾ng theo cì h¹t cña buång l¾ng
21
2.1.3. BiÖn ph¸p n©ng cao hiÖu suÊt cña buång l¾ng
22
2.2. ThiÕt bÞ l¾ng bôi ly t©m
23
2.2.1. CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc
23
2.2.2. §êng kÝnh giíi h¹n vµ hÖ sè hiÖu qu¶ l¾ng theo cì h¹t
25
2.2.3. Chän xiclon
25
2.2.4. C¸c d¹ng tæ hîp kh¸c nhau cña xiclon
26
2.2.4.1. L¾p nèi tiÕp hai xiclon cïng lo¹i
26
2.2.4.2. L¾p song song hai hoÆc nhiÒu xiclon cïng lo¹i
26
2.2.4.3. Xiclon tæ hîp
27
2.3. Läc bôi kiÓu v¸ch ng¨n
27
2.3.1. C¬ cÊu läc bôi
27
2.3.2. C¸c d¹ng kh¸c nhau cña v¸ch ng¨n trong läc bôi
28
2.3.2.1. Läc b»ng tói v¶i hoÆc èng tay ¸o
28
2.3.2.2. Läc kiÓu tÊm xèp
31
2.4. ThiÕt bÞ läc bôi theo ph¬ng ph¸p ít
32
2.4.1. Buång phun, thïng r÷a khÝ rçng
33
2.4.2. ThiÕt bÞ läc bôi cã líp ®Öm b»ng vËt liÖu xèp theo nguyªn lý ít 34
2.4.3. ThiÕt bÞ läc bôi lo¹i th¸p ®Üa
2.5. ThiÕt bÞ läc bôi theo ph¬ng ph¸p ®iÖn trêng
36
37
2.5.1. C¬ së vËt lý cña qu¸ tr×nh läc ®iÖn
37
2.5.2. C¸c lo¹i thiÕt bÞ läc ®iÖn trong c«ng nghiÖp
39
3. So s¸nh hiÖu qu¶ läc bôi theo cì h¹t cña c¸c thiÕt bÞ läc bôi kh¸c nhau
vµ sù lùa chän thiÕt bÞ läc bôi
41
PhÇn 2 - PH¦¥NG PH¸P NGHI£N CøU
1. C¸c ph¬ng ph¸p ph©n tÝch sö dông trong nghiªn cøu
43
1.1. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é ph©n cÊp cì h¹t cña bôi
43
1.1.1. Ph©n tÝch cì h¹t bôi b»ng ph¬ng ph¸p r©y
43
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
1.1.2. Ph©n tÝch cì h¹t bôi b»ng ph¬ng ph¸p l¾ng ch×m
44
1.2. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh thµnh phÇn hãa häc cña bôi
48
1.3. Ph¬ng ph¸p x¸c ®Þnh thµnh phÇn hãa häc cña khÝ
49
1.3.1. X¸c ®Þnh hµm lîng SO2
49
1.3.2. X¸c ®Þnh hµm lîng CO
50
2. Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i trong c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
50
2.1. §Æc ®iÓm khÝ th¶i trong c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
50
2.2. Ph¬ng ph¸p thu gom khÝ th¶i ®Ó xö lý
53
2.3. Ph¬ng ph¸p xö lý c¸c chÊt khÝ ®éc h¹i trong khÝ th¶i
54
2.4. Ph¬ng ph¸p xö lý bôi trong khÝ th¶i
56
PhÇn 3 - KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN
1. Thµnh phÇn nguyªn liÖu
57
2. Ph©n tÝch thµnh phÇn vµ hµm lîng c¸c chÊt trong khÝ th¶i
58
3. Thµnh phÇn khÝ th¶i sau khi qua c¸c c«ng ®o¹n xö lý
60
3.1. Xö lý khÝ CO
60
3.2. Thu bôi trong buång l¾ng
61
3.3. Thu bôi trong Xyclon
64
4. §Ò xuÊt ph¬ng ¸n xö lý
4.1. Ph¬ng ¸n 1
66
66
4.1.1. TÝnh to¸n, lùa chon c¸c th«ng sè cña thiÕt bÞ läc tói v¶i
67
4.1.2. TÝnh n¨ng suÊt cña thiÕt bÞ läc tói v¶i
69
4.2. Ph¬ng ¸n 2
70
4.2.1. Chän c¸c th«ng sè cña th¸p sñi bät
71
4.2.2. TÝnh n¨ng suÊt cña th¸p sñi bät
72
5. Th¶i khÝ ra m«i trêng
75
6. Xö lý bôi thu ®îc
77
KÕT LUËN
78
TµI LIÖU THAM KH¶O
80
Tãm t¾t luËn v¨n
83
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-1-
Më §ÇU
Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn c«ng nghiÖp hãa vµ hiÖn ®¹i hãa ®Êt níc, vÊn
®Ò « nhiÔm m«i trêng ngµy cµng nghiªm träng do c¸c ho¹t ®éng s¶n xuÊt
c«ng nghiÖp, sinh ho¹t ... g©y ra, ®Æc biÖt tõ c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp, khu c«ng
nghiÖp. ¤ nhiÔm m«i trêng kh«ng nh÷ng t¸c ®éng trùc tiÕp ®Õn søc kháe con
ngêi mµ cßn ¶nh hëng ®Õn hÖ thèng c©n b»ng sinh th¸i xung quanh.
Tríc thùc tr¹ng ®ã, nh÷ng yªu cÇu kh¾c khe vÒ xö lý vµ b¶o vÖ m«i
trêng cho mçi doanh nghiÖp ngµy cµng ®ßi hái cao. NhiÒu gi¶i ph¸p ®ång bé
vÒ xö lý r¸c th¶i, níc th¶i, khÝ th¶i b¶o vÖ m«i trêng t¹i c¸c nhµ m¸y, xÝ
nghiÖp ®· vµ ®ang ®îc ®Æt ra.
Trong qu¸ tr×nh luyÖn xØ titan t¹o ra mét lîng khÝ th¶i rÊt lín. Trong khÝ
th¶i mang mét lîng bôi xØ ®¸ng kÓ g©y thÊt tho¸t kinh tÕ vµ « nhiÔm m«i
trêng. Cho nªn vÊn ®Ò xö lý khÝ th¶i trong nhµ m¸y luyÖn xØ titan lµ hÕt søc
cÇn thiÕt. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh xö lý khÝ th¶i lµ ®Ó thu håi lîng lín xØ titan,
mÆc kh¸c gi¶m « nhiÔm m«i trêng.
Víi ®Ò tµi “Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ
luyÖn xØ titan” lµ cÇn thiÕt víi néi dung:
T×m hiÓu vÒ c«ng nghÖ luyÖn xØ titan nãi chung vµ nghiªn cøu c¸c
ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i trong c«ng nghÖ luyÖn xØ titan nãi
riªng.
Kh¶o s¸t c¸c c«ng nghÖ luyÖn xØ titan hiÖn cã ë ViÖt Nam.
X¸c ®Þnh thµnh phÇn khÝ vµ bôi chøa trong khÝ th¶i cña c«ng nghÖ
luyÖn xØ titan, tõ ®ã ®a ra c¸c ph¬ng ph¸p xö lý thÝch hîp.
øng dông ®Ó xö lý khÝ th¶i cho lß luyÖn xØ titan ë nhµ m¸y luyÖn
xØ titan B×nh §Þnh.
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-2-
Danh môc ch÷ viÕt t¾t
TCVN: Tiªu chuÈn ViÖt Nam
AAS: Atomic Absorption Spectral (Phæ hÊp thô nguyªn tö)
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-3-
DANH MôC B¶NG Vµ H×NH VÏ
B¶ng 1.1. Ph©n cÊp líi läc bôi theo hiÖu qu¶ läc ®èi víi cì h¹t bôi
B¶ng 1.2. N¨ng suÊt läc cña thiÕt bÞ läc tói v¶i phô thuéc vµo chÊt liÖu v¶i läc
B¶ng 2.1. Thµnh phÇn hãa häc c¬ b¶n quÆng tinh ilmenit
B¶ng 2.2. Thµnh phÇn ho¸ häc cña than hoµn nguyªn
B¶ng 2.3. Thµnh phÇn khÝ trong khÝ th¶i lß hå quang
B¶ng 2.4. Thµnh phÇn hãa häc cña bôi trong khÝ th¶i
B¶ng 3.1. Thµnh phÇn tinh quÆng ilmenit lµm nguyªn liÖu
B¶ng 3.2. Thµnh phÇn chÊt hoµn nguyªn
B¶ng 3.3. Thµnh phÇn khÝ th¶i lß hå quang
B¶ng 3.4. Thµnh phÇn bôi trong khÝ th¶i lß hå quang
B¶ng 3.5. §é ph©n t¸n kÝch thíc h¹t cña bôi
B¶ng 3.6. Nång ®é c¸c chÊt ®éc h¹i trong khÝ th¶i lß hå quang vµ TCVN
B¶ng 3.7. Thµnh phÇn khÝ th¶i lß hå quang sau khi xö lý CO
B¶ng 3.8. Thµnh phÇn bôi bÞ gi÷ l¹i trong buång l¾ng
B¶ng 3.9. §é ph©n t¸n kÝch thíc h¹t cña bôi thu ®îc ë buång l¾ng
B¶ng 3.10. Thµnh phÇn bôi trong khÝ th¶i ra khái buång l¾ng
B¶ng 3.11. §é ph©n t¸n kÝch thíc h¹t cña bôi trong khÝ th¶i sau buång l¾ng
B¶ng 3.12. Thµnh phÇn khÝ th¶i lß hå quang sau buång l¾ng
B¶ng 3.13. Thµnh phÇn bôi bÞ gi÷ l¹i trong xyclon
B¶ng 3.14. §é ph©n t¸n kÝch thíc h¹t cña bôi thu ®îc trong xyclon
B¶ng 3.15. Thµnh phÇn bôi trong khÝ th¶i ra khái xyclon
B¶ng 3.16. §é ph©n t¸n kÝch thíc h¹t cña bôi trong khÝ th¶i ra khái xyclon
B¶ng 3.17. Thµnh phÇn khÝ th¶i lß hå quang sau xyclon
B¶ng 3.18. Thµnh phÇn khÝ th¶i lß hå quang sau thiÕt bÞ läc bôi tói v¶i
B¶ng 3.19. C¸c th«ng sè cña th¸p sñi bät mét tÇng
B¶ng 3.20. HiÖu suÊt riªng phÇn theo kÝch thíc h¹t cña th¸p sñi bät
B¶ng 3.21. Thµnh phÇn khÝ th¶i lß hå quang sau th¸p sñi bät
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-4-
B¶ng 3.22. Thµnh phÇn khÝ th¶i lß hå quang sau khi ®· xö lý (ph¬ng ¸n 1)
B¶ng 3.23. Thµnh phÇn khÝ th¶i lß hå quang sau khi ®· xö lý (ph¬ng ¸n 2)
H×nh 1.1. S¬ ®å nguyªn lý c«ng nghÖ luyÖn xØ titan cña nhµ m¸y luyÖn xØ titan
B×nh §Þnh
H×nh 1.2. Buång l¾ng bôi
H×nh 1.3. Buång l¾ng chia thµnh nhiÒu tÇng ®Òu nhau
H×nh 1.4. CÊu t¹o buång l¾ng bôi nhiÒu tÇng
H×nh 1.5. s¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o xiclon
H×nh 1.6. ThiÕt bÞ läc bôi èng tay ¸o nhiÒu ®¬n nguyªn, giò bôi b»ng c¬ cÊu
rung vµ thæi khÝ ngîc chiÒu.
H×nh 1.7. ThiÕt bÞ läc bôi èng tay ¸o cã khung lång vµ cã hÖ thèng thæi
kh«ng khÝ nÐn kiÓu xung lùc ®Ó giò bôi.
H×nh 1.8. CÊu t¹o líi läc kiÓu tÊm
H×nh 1.9. L¾p ghÐp bé líi läc kiÓu tÊm
H×nh 1.10. Buång phun hoÆc thïng r÷a khÝ rçng
H×nh 1.11. Th¸p röa khÝ scrub¬
H×nh 1.12. ThiÕt bÞ phun níc cã líp ®Öm kiÓu n»m ngang
H×nh 1.13. ThiÕt bÞ läc bôi cã ®Üa chøa níc sñi bät
H×nh 1.14. ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu ít cã ®Üa va ®Ëp vµ ph¶n x¹
H×nh 1.15. S¬ ®å nguyªn lý cña läc ®iÖn
H×nh 1.16. M¸y läc tÊm lo¹i XK – 45
H×nh 1.17. M¸y läc ®iÖn ít M – 134
H×nh 2.1. CÊu t¹o r©y m¸y
H×nh 2.2. Dông cô ph©n tÝch cì h¹t theo ph¬ng ph¸p l¾ng ch×m
H×nh 2.3. S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ AAS
H×nh 2.4. Ph¬ng ph¸p th¶i khÝ lß hå quang
H×nh 2.5. Lµm kÝn khe hë chç ®Æt ®iÖn cùc trong lß hå quang
H×nh 3.1. S¬ ®å nguyªn lý qu¸ tr×nh lµm s¹ch khÝ th¶i lß luyÖn xØ titan t¹i nhµ
m¸y luyÖn xØ titan B×nh §Þnh
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-5-
H×nh 3.2. S¬ ®å nguyªn lý qu¸ tr×nh lµm s¹ch khÝ th¶i lß luyÖn xØ titan
(Ph¬ng ¸n 1)
H×nh 3.3. S¬ ®å nguyªn lý qu¸ tr×nh lµm s¹ch khÝ th¶i lß luyÖn xØ titan
(Ph¬ng ¸n 2)
H×nh 3.4. ThiÕt bÞ läc bôi cã ®Üa chøa níc sñi bät lo¹i ch¶y trµn
H×nh 3.5. §å thÞ x¸c ®Þnh hiÖu suÊt riªng phÇn cña th¸p sñi bät ®èi víi bôi Èm
khi ρ b .d T2 > 1 vµ ®èi víi bôi kh« khi ρ b .dT2 > 43,5
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-6-
PhÇn 1
TæNG QUAN
Ch¬ng 1
C¥ Së Lý THUYÕT C¤NG NGHÖ LUYÖN XØ TITAN
1. Giíi thiÖu
C«ng nghÖ luyÖn xØ titan chiÕm vÞ trÝ rÊt quan träng trong qu¸ tr×nh s¶n
xuÊt pigment titan vµ nã cung cÊp nguyªn liÖu ®Çu vµo chñ yÕu cho s¶n xuÊt
pigment. C«ng nghÖ s¶n xuÊt xØ titan lµ c«ng nghÖ cã ®iÒu kiÖn thuËn lîi thùc
hiÖn m«i trêng trong s¹ch vµ c¸c s¶n phÈm ®Òu ®îc sö dông, hÇu nh kh«ng
cã phÕ liÖu. V× vËy, c«ng nghÖ luyÖn xØ titan ngµy cµng ®îc ph¸t triÓn.
ViÖt Nam cã tr÷ lîng quÆng titan rÊt lín, nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®· khai
th¸c víi quy m« c«ng nghiÖp nhng s¶n phÈm b¸n ra thÞ trêng chñ yÕu lµ
quÆng th«, cha qua chÕ biÕn nªn gi¸ thµnh thÊp, g©y thÊt tho¸t vÒ kinh tÕ. Do
®ã, viÖc nghiªn cøu vµ ®a vµo thùc tÕ s¶n xuÊt chÕ biÕn s©u quÆng titan lµ
nhu cÇu cÊp thiÕt.
1.1. HiÖn tr¹ng khai th¸c, chÕ biÕn quÆng Titan ë ViÖt Nam [1]
Tæng tr÷ lîng cÊp B + C1 quÆng titan ®· ®îc th¨m dß tÝnh ®Õn cuèi
th¸ng 12 n¨m 2004 cña c¶ níc lµ 7.538.300 tÊn. Tr÷ lîng cÊp C2 ®· tÝnh
®îc lµ 6.491.600 tÊn. Tµi nguyªn dù b¸o cÊp P1 ®· x¸c ®Þnh ®îc 7.293.000
tÊn. TiÒm n¨ng quÆng titan íc tÝnh cã thÓ cã theo dù b¸o cña c¸c nhµ ®Þa chÊt
thuéc côc ®Þa chÊt vµ kho¸ng s¶n ViÖt Nam lµ kho¶ng 13 triÖu tÊn ilmenit.
Ngµnh khai th¸c, chÕ biÕn kho¸ng s¶n titan ë ViÖt Nam ®· h×nh thµnh
h¬n 17 n¨m, 4 n¨m gÇn ®©y ph¸t triÓn rÊt nhanh. Ngoµi 2 c«ng ty ®ang khai
th¸c, chÕ biÕn quÆng titan lôc ®Þa ë th¸i nguyªn, hiÖn nay c¶ níc cã kho¶ng
40 ®¬n vÞ ë däc bê biÓn ViÖt Nam tõ Thanh Hãa ®Õn ThuËn H¶i còng ®ang
khai th¸c, chÕ biÕn kho¸ng s¶n titan. Tuy vËy, c«ng nghÖ khai th¸c vµ tuyÓn
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-7-
kho¸ng quÆng titan cña ViÖt Nam thùc sù míi b¾t ®Çu, tr×nh ®é cßn thÊp, cha
cã c«ng nghÖ chÕ biÕn s©u, chñ yÕu b¸n nguyªn liÖu th«, s¶n lîng s¶n xuÊt
hµng n¨m kh«ng lín. HiÖn nay, hµng n¨m níc ta xuÊt khÈu kho¶ng 200.000
÷ 300.000 tÊn ilmenit. C¸c s¶n phÈm chñ yÕu ®îc chÕ biÕn tõ quÆng titan
ViÖt Nam gåm cã: quÆng tinh ilmenit, rutil, zircon, monazit vµ magnhetit.
Møc ®é tiªu thô ë thÞ trêng trong níc rÊt Ýt, chñ yÕu ®Ó xuÊt khÈu. QuÆng
tinh ilmenit, rutil ®îc sö dông cho s¶n xuÊt que hµn víi mét lîng rÊt nhá.
Tõ n¨m 1990 ®Õn nay, níc ta ®· khai th¸c, chÕ biÕn vµ xuÊt khÈu gÇn 2 triÖu
tÊn quÆng tinh ilmenit, 30.000 tÊn rutil. Mét ®iÒu ®¸ng lu ý lµ thÞ trêng
trong níc cã nhu cÇu vÒ pigment titan vµ ilmenit hoµn nguyªn rÊt lín nhng
níc ta cha chÕ biÕn ®îc pigment titan, chØ s¶n xuÊt ®îc mét phÇn ilmenit
hoµn nguyªn nªn mçi n¨m ph¶i nhËp kho¶ng 10.000 tÊn pigment vµ kho¶ng
10.000 tÊn ilmenit hoµn nguyªn.
1.2. C«ng nghÖ luyÖn xØ Titan t¹i ViÖt Nam [1]
N¨m 1974 - 1976, Bé m«n LuyÖn kim mµu - §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi
®· kÕt hîp víi C«ng ty que hµn Hµ Néi tiÕn hµnh nghiªn cøu luyÖn xØ titan tõ
quÆng ilmenit Cao B»ng vµ S¬n D¬ng trong qui m« phßng thÝ nghiÖm.
N¨m 1977 - 1978, ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ Má - LuyÖn kim ®·
triÓn khai nghiªn cøu ®Ò tµi cÊp Nhµ níc: "Nghiªn cøu luyÖn xØ titan tõ
quÆng ilmenit Cao B»ng" n»m trong ch¬ng tr×nh VËt liÖu kim lo¹i 24 vµ 24C.
§Ò tµi ®· nghiªn cøu luyÖn xØ titan qui m« b¸n c«ng nghiÖp trong lß ®iÖn hå
quang DC- 0,5T c«ng suÊt 400 KVA, ®· luyÖn ®îc 18 tÊn tinh quÆng ilmenit,
nhËn ®îc h¬n 10 tÊn xØ vµ 5 tÊn gang hîp kim.
N¨m 1981, kÕt qu¶ nghiªn cøu ®Ò tµi nµy ®· ®îc sö dông ®Ó lËp b¸o
c¸o kinh tÕ kü thuËt x©y dùng xëng s¶n xuÊt xØ titan c«ng suÊt 1000 tÊn/n¨m.
Thùc tÕ c«ng nghÖ luyÖn xØ titan lóc ®ã cha æn ®Þnh, chi phÝ ®iÖn n¨ng cao,
hiÖu suÊt thu håi thÊp nªn kÕt qu¶ trªn vÉn cha ®îc chÊp nhËn trong thùc tÕ
s¶n xuÊt.
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-8-
N¨m 2002 - 2003, ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ Má - LuyÖn kim tiÕp
tôc nghiªn cøu ®Ò tµi: " Hoµn thiÖn c«ng nghÖ luyÖn xØ titan ". §©y lµ ®Ò tµi
nh¸nh n»m trong ®Ò tµi cÊp Nhµ níc: " Nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n
xuÊt mét sè lo¹i hîp kim ferro - ®Êt hiÕm Magiª ( Fe-RE-Mg ), ferro titan ( Fe
- Ti ) vµ xØ titan". Trong ®ît nghiªn cøu nµy ®· sö dông quÆng ilmenit Hµ TÜnh.
C«ng nghÖ luyÖn xØ titan ®· ®îc hoµn thiÖn, c¸c chØ tiªu c«ng nghÖ ®· ®îc
n©ng cao h¬n nhiÒu.
HiÖn nay, níc ta cã 2 nhµ m¸y luyÖn xØ titan víi quy m« c«ng nghiÖp
lµ Nhµ m¸y luyÖn xØ tian B×nh §Þnh vµ nhµ m¸y luyÖn xØ titan Th¸i Nguyªn.
Trong ®ã chØ cã nhµ m¸y luyÖn xØ titan B×nh §Þnh ®· ®i vµo ho¹t ®éng, cßn
nhµ m¸y luyÖn xØ Th¸i Nguyªn ®ang trong qu¸ tr×nh x©y dùng, sÏ ho¹t ®éng
vµo cuèi n¨m 2009.
1.3. C«ng nghÖ luyÖn xØ Titan ë nhµ m¸y luyÖn xØ titan B×nh §Þnh
Nhµ m¸y luyÖn xØ titan B×nh §Þnh víi n¨ng suÊt thiÕt kÕ trong giai ®o¹n
1 lµ 6000 tÊn xØ/n¨m vµ 3500 tÊn gang/n¨m. Nhµ m¸y sö dông c«ng nghÖ
luyÖn xØ titan kiÓu lß b¸n kÝn, ®iÖn cùc tù thiªu kÕt nh cña Trung Quèc. §Ó
thùc hiÖn an toµn m«i trêng vµ n©ng cao thùc thu TiO2 cÇn thiÕt ph¶i trang bÞ
thªm hÖ thèng xö lý khÝ th¶i. S¬ ®å nguyªn lý thÓ hiÖn trªn h×nh 1.1.
Nguyªn liÖu ban ®Çu lµ ilmenit hoÆc c¸c quÆng titan kh¸c nh titanomanhetit, ®îc trén vµ Ðp b¸nh víi chÊt hoµn nguyªn vµ chÊt phô gia. Sau ®ã
luyÖn trong lß ®iÖn hå quang. ¤xit s¾t ®îc hoµn nguyªn ®Õn kim lo¹i cßn
«xit titan hoµn nguyªn ®Õn «xit hãa trÞ thÊp (Ti3O5, Ti2O3, TiO). S¶n phÈm
nhËn ®îc lµ gang hîp kim vµ xØ titan. Gang hîp kim cã thÓ chÕ biÕn sö dông
cho c«ng nghÖ luyÖn thÐp vµ s¶n xuÊt bét s¾t. XØ titan tïy theo thµnh phÇn hãa
häc ®îc sö dông s¶n xuÊt pigment, titan kim lo¹i vµ cã thÓ dïng lµm nguyªn
liÖu bäc que hµn ®iÖn.
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
-9-
Nguyªn liÖu
luyÖn l¹i
QuÆng tinh
ilmenit
Than cèc
Phô gia
Trén
Läc bôi
KhÝ th¶i
KhÝ lß
LuyÖn
lß ®iÖn
XØ
Gang
Gia c«ng,
tuyÓn tõ
H¹t cã tõ
XØ th¬ng
phÈm
H×nh 1.1. S¬ ®å nguyªn lý c«ng nghÖ luyÖn xØ titan cña nhµ m¸y
luyÖn xØ titan B×nh §Þnh
2. C¬ së lý thuyÕt c«ng nghÖ luyÖn xØ titan [3,4,12]
LuyÖn xØ titan thùc chÊt lµ qu¸ tr×nh hoµn nguyªn quÆng s¾t - titan trong
lß ®iÖn hå quang. Trong ®ã «xit s¾t ®îc hoµn nguyªn ®Õn kim lo¹i vµ nãng
ch¶y t¸ch khái xØ giµu titan. Qu¸ tr×nh hoµn nguyªn «xit s¾t rÊt phøc t¹p bëi v×
«xit s¾t liªn kÕt bÒn v÷ng víi «xit titan trong hîp chÊt hãa häc, ch¼ng h¹n nh
ilmenit (FeO.TiO2). Ngoµi ra trong qu¸ tr×nh luyÖn cßn x¶y ra c¸c ph¶n øng
hoµn nguyªn «xit titan (TiO2) ®Õn c¸c «xit hãa trÞ thÊp, t¹o thµnh dung dÞch xØ
vµ hîp chÊt hãa häc míi cña «xit s¾t víi c¸c «xit titan, chóng lµm n¶y sinh sù
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
- 10 -
thay thÕ ®ång hµnh. Trong qu¸ tr×nh luyÖn kh«ng chØ cã s¾t chuyÓn vµo pha kim
lo¹i mµ cßn cã mét phÇn c¸c kim lo¹i nh Mn, Si, Cr... ®îc hoµn nguyªn tõ
«xit. KÕt qu¶ lµ s¾t ®îc hîp kim hãa víi c¸c nguyªn tè nµy t¹o thµnh gang hîp
kim.
Tõ c¸c hiÖn tîng thùc tÕ cho thÊy r»ng: luyÖn quÆng s¾t – titan lµ qu¸
tr×nh phøc t¹p, cã thÓ bao gåm hai qu¸ tr×nh: tiÕn hµnh ph¶n øng trong pha r¾n vµ
tiÕn hµnh ph¶n øng trong pha láng.
2.1. Hoµn nguyªn ilmenit trong pha r¾n
Khi hoµn nguyªn ilmenit b»ng cacbon r¾n th× s¾t vµ titan ®îc hoµn
nguyªn. Tuy nhiªn, do t¬ng quan vÒ ¸i lùc hãa häc, s¾t ®îc hoµn nguyªn u
thÕ h¬n theo c¸c ph¶n øng (1.1), (1.2), (1.3), (1.4).
FeO.TiO2 + C = Fe + TiO2 + CO↑
(1.1)
∆G0T = 37910 - 33,88T (J/mol)
3/4FeO.TiO2 + C = 3/4Fe + 1/4Ti3O5 + CO↑
(1.2)
∆G0T = 40106 - 36,39T (J/mol)
2/3FeO.TiO2 + C = 2/3Fe + 1/3Ti2O3 + CO ↑
(1.3)
∆G0T = 42434 - 36,87 T (J/mol)
1/2FeO.TiO2 + C = 1/2Fe + 1/2TiO + CO↑
(1.4)
∆G0T = 53684 - 37,62T (J/mol)
Nh vËy, s¾t ®îc hoµn nguyªn ®Õn kim lo¹i cßn titan ®îc hoµn
nguyªn ®Õn «xit hãa trÞ thÊp: Ti3O5,Ti2O3,TiO.
Nghiªn cøu c¬ chÕ hoµn nguyªn ilmenit ngêi ta thÊy r»ng sù hoµn
nguyªn cña s¾t trong ilmenit tiÕn hµnh theo qu¸ tr×nh sau:
FeO.TiO2
→ (1-x) ( FeO.TiO2). xTiO2 + xFe
(1.5)
(FeO.TiO2).xTiO2
→ FeO.2TiO2+ Fe
(1.6)
FeO.2TiO2
→ FeO(1-x).2 TiO2 + xFe
(1.7)
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
- 11 -
(FeO.2TiO2).xTiO2 → TiO2 + Fe
(1.8)
(FeO.2TiO2).xTiO2 →xFe + n[(TiFe)O.2TiO2].m(Ti2O3.TiO2).pTiO2 (1.9)
KÕt qu¶ hoµn nguyªn lµ s¾t ®îc chuyÓn hÇu hÕt thµnh s¾t kim lo¹i vµ
vÉn n»m trong tr¹ng th¸i r¾n, «xit titan ®îc hoµn nguyªn ®Õn «xit hãa trÞ thÊp
Ti3O5, Ti2O3, TiO céng víi «xit s¾t cßn l¹i t¹o hçn hîp bÒn v÷ng, mang tªn
anoxovit n[(Ti,Fe)O.2TiO2].m(Ti2O3.TiO2).pTiO2.
Sù hoµn nguyªn «xit kim lo¹i tiÕn hµnh theo s¬ ®å sau:
MeO + CO ↔ MeO[CO] +
(1.10)
MeO[CO]+ ↔ Me[CO2] +
(1.11)
Me[CO2]+ + C ↔ Me + C [CO2]+
(1.12)
C [CO2]+ ↔ 2[CO]+
(1.13)
2[CO]+ ↔ 2CO
(1.14)
Trong ®ã: [CO]+ vµ [CO2]+ lµ c¸c nhãm keton ë trªn mÆt cacbon r¾n vµ
«xit kim lo¹i. Tèc ®é hoµn nguyªn «xit kim lo¹i ®îc giíi h¹n bëi sù ph©n r·
cña nhãm keton.
Khi hoµn nguyªn ilmenit b»ng cacbon r¾n, do tiÕn hµnh ph¶n øng Bel-bu-®oa:
CO2 + C = 2CO ↑
(1.15)
Nªn hµm lîng CO trong vïng ph¶n øng vît qu¸ 92-95%. §iÒu ®ã t¹o
®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qu¸ tr×nh hoµn nguyªn ilmenit.
Trong hÖ FeO.TiO2 tån t¹i 3 pha: 2FeO.TiO2, FeO.TiO2, FeO.2TiO2.
Cho nªn trong ®iÒu kiÖn bÒn v÷ng vÒ mÆt nhiÖt ®éng häc cña ®ititanat th× qu¸
tr×nh hoµn nguyªn ilmenit cÇn ph¶i tiÕn hµnh víi sù t¹o thµnh hîp chÊt trung
gian - ®ititanat s¾t. Nh vËy ®ititanat s¾t bÒn v÷ng nhiÖt ®éng häc ë nhiÖt ®é
cao h¬n 1000 - 11000C. Tuy nhiªn cÇn ph¶i tÝnh to¸n r»ng ®ititanat s¾t cã thÓ
®îc t¹o thµnh ë nhiÖt ®é thÊp h¬n nh lµ mét hîp chÊt gi¶ bÒn. «xit magie
(cã thÓ cã c¶ c¸c «xit kh¸c) lµm æn ®Þnh m¹ng líi tinh thÓ cña ®ititanat s¾t.
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
- 12 -
Giai ®o¹n hoµn nguyªn ilmenit ®Çu tiªn sÏ lµm thay ®æi thµnh phÇn vµ
giíi h¹n ®ång nhÊt cña nã:
FeO.TiO2
→
xFe + (1-x) FeO.TiO2. x TiO2.
(1.16)
KÕt qu¶ nghiªn cøu ®· x¸c nhËn: ilmenit ë 1200oC hßa tan ®Õn 7% TiO2,
khi lµm nguéi chËm dung dÞch sÏ x¶y ra sù ph©n r· vµ t¸ch ra mét phÇn d
TiO2. Giíi h¹n trªn cña ®é hßa tan TiO2 trong ilmenit lµ sù t¹o dung dÞch
thµnh phÇn (FeO.TiO2)0,886(TiO2)0,114.
Hoµn nguyªn ilmenit tiÕp theo sÏ kÐm theo sù t¹o thµnh ®ititanat s¾t:
(FeO.TiO2).x(TiO2)
→ FeO.2TiO2 + Fe
(1.17)
§ititanat s¾t còng t¹o ®iÒu kiÖn hßa tan TiO2. Dung dÞch r¾n b·o hßa
TiO2 trong ®ititanat cã thµnh phÇn (FeO.2TiO2)0,37(TiO2)0,63. Khi cã mÆt MgO
th× ®é hßa tan cña TiO2 trong ®ititanat t¨ng lªn. Giíi h¹n hßa tan TiO2 trong
trêng hîp nµy t¬ng øng c«ng thøc (Fe,Mg)0,12TiO2. Hoµn nguyªn ilmenit ë
nhiÖt ®é thÊp trong ®iÒu kiÖn bÒn v÷ng nhiÖt ®éng häc cña ®ititanat ®îc giíi
h¹n b»ng sù thay ®æi giíi h¹n ®ång nhÊt cña nã do t¹o thµnh s¾t kim lo¹i vµ
rutil. KÕt qu¶ hoµn nguyªn ®ititanat s¾t vµ nÒn dung dÞch r¾n t¹o thµnh s¾t kim
lo¹i vµ rutil. CÇn ph¶i thÊy r»ng: ë nhiÖt ®é t¬ng ®èi cao TiO2 vµ s¾t kim lo¹i
kh«ng thÓ tån t¹i. Sè liÖu thùc nghiÖm x¸c nhËn: Khi nung ®á hçn hîp TiO2 vµ
bét s¾t trong ch©n kh«ng ë nhiÖt ®é 12000C thÊy r»ng: khi thªm lîng Fe
kh«ng lín th× Fe ®i vµo m¹ng líi tinh thÓ cña rutil vµ t¹o thµnh Ti3+. Khi
thªm lîng lín Fe th× t¹o thµnh pha míi cã m¹ng líi tinh thÓ t¬ng øng cña
®ititanat hay lµ anoxovit. Hµm lîng TiO3+ khi ®ã t¨ng lªn râ rÖt. KÕt qu¶
t¬ng
t¸c
cña
Fe
víi
TiO2
t¹o
thµnh
hîp
chÊt
n[(Ti,Fe)O.2TiO2]m(Ti2O3.TiO2)pTiO2, mét ®ititanat s¾t ®ång hµnh. Khi nÊu
ch¶y s¾t víi TiO2 th× t¬ng t¸c gi÷a chóng cßn m¹nh h¬n. Víi tû lÖ mol
Fe:TiO2 = 1:5 th× ph¶n øng t¬ng t¸c kÕt thóc sau 1-2 phót, lóc ®ã t¹o thµnh
hîp chÊt thµnh phÇn: n[(Ti,Fe)O.2TiO2]m(Ti2O3.TiO2)pTiO2.
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
- 13 -
Nh ®· biÕt, trong ilmenit tù nhiªn c¸c t¹p chÊt MgO, MnO t¹o thµnh
hîp chÊt ®ång h×nh (Fe,Mg,Mn).TiO2. Trong qu¸ tr×nh hoµn nguyªn ilmenit do
møc ®é hoµn nguyªn MnO thÊp h¬n FeO, cßn MgO thùc tÕ kh«ng bÞ hoµn
nguyªn. V× vËy, do FeO ®îc hoµn nguyªn theo s¬ ®å (Fe,Mg,Mn).TiO2 →
xFe + (Fe1-x, Mg,Mn)O.TiO2 mµ MnO vµ MgO ®îc lµm giµu. Khi t¹o thµnh
®ititanat tÊt c¶ 3 «xit ®i vµo trong thµnh phÇn cña ®ititanat, do ®ã c«ng thøc
cña ®ititanat cã d¹ng (Fe,Mg,Mn)O.2TiO2. Hoµn nguyªn ®ititanat sÏ lµm giµu
MgO, MnO do t¸ch ra Fe. Khi t¹o thµnh Ti3+ «xit MgO vµ MnO ®i vµo trong
thµnh phÇn cña anoxovit. C¸c «xit kh¸c cã thÓ ®i vµo trong thµnh phÇn cña
anoxovit nªn nã cã d¹ng n[(Fe,Mn,Mg,TiO).2TiO2].m[(Ti,Al,Cr)2O3. TiO2].pTiO2.
Khi thªm v«i sÏ t¹o thµnh perovskit vµ qu¸ tr×nh hoµn nguyªn ilmenit
b»ng cacbon tiÕn hµnh theo ph¶n øng sau:
FeO.TiO2 + CaO = FeO
+ CaO.TiO2
(1.18)
FeO
CO
(1.19)
+
C
=
Fe
+
FeO.TiO2 + CaO + C = Fe + CaO.TiO2 + CO
(1.20)
Khi hoµn nguyªn ®ititanat magie, ban ®Çu t¹o thµnh dung dÞch r¾n cña
Ti3O5 trong ®ititanat, sau ®ã t¹o thµnh dung dÞch r¾n Ti2O3 trong metatitanat, vÒ
cuèi t¹o thµnh dung dÞch r¾n cã thµnh phÇn phøc t¹p n(2MgO.TiO2).m
(MgO.Ti2O3), mµ c¸c «xit: FeO, MnO, NiO, CoO, Al2O3 cã thÓ ®i vµo ®ång
h×nh trong nã. Dung dÞch r¾n ®ã gäi lµ bar®inhit.
Khi hoµn nguyªn ilmenit ë nhiÖt ®é kh«ng cao sÏ t¹o thµnh s¾t kim lo¹i
vµ rutil. Rutil nµy cã thµnh phÇn kh«ng hîp thøc (TiO2-x) cã nghÜa lµ hoµn
nguyªn trong khu vùc giíi h¹n ®ång nhÊt cña nã. NhiÖt ®é b¾t ®Çu hoµn
nguyªn rutil b»ng cacbon gÇn 9000C. Khi t¨ng nhiÖt ®é hoµn nguyªn ilmenit
th× møc ®é hoµn nguyªn rutil míi ®îc t¹o thµnh t¨ng lªn. TiÕp tôc t¨ng nhiÖt
®é dÉn ®Õn t¹o thµnh Ti3O5, ®«i khi nhËn thÊy cã Ti6O11. Cã mét nÐt ®Æc trng
lµ rutil (TiO2) ®îc hoµn nguyªn ®Õn Ti3O5 thêng chËm h¬n so víi TiO2
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
- 14 -
trong thµnh phÇn cña ilmenit. §ã lµ do khi hoµn nguyªn ilmenit s¾t kim lo¹i
®îc t¹o ra ®· lµm ho¹t hãa ph¶n øng t¸i sinh khÝ «xit cacbon (theo ph¶n øng
(1.15)).
Trong qu¸ tr×nh hoµn nguyªn ilmenit t¹o thµnh ®ititanat s¾t, nã cã thÓ
hßa tan Ti3O5, nhê ®ã mµ tèc ®é hoµn nguyªn rutil t¨ng lªn. Ngoµi ra sù cã
mÆt cña Fe vµ FeO trong m¹ng tinh thÓ rutil còng n©ng cao tèc ®é hoµn
nguyªn cña nã.
Nghiªn cøu ®éng häc hoµn nguyªn TiO2 b»ng cacbon r¾n cã thªm vµo
1-1,7% (mol) Fe, Al2O3, CaO, SiO2 thÊy r»ng: TiO2 b¾t ®Çu hoµn nguyªn b»ng
cacbon ë 9500C, biÕn ®æi thµnh Ti3O5 kÕt thóc ë 13000C. Thªm s¾t lµm cho
TiO2 hoµn nguyªn dÔ h¬n rÊt nhiÒu. Thªm Al2O3 còng lµm t¨ng tèc ®é hoµn
nguyªn nhng yÕu h¬n so víi s¾t. Thªm CaO, SiO2 kh«ng ¶nh hëng ®Õn sù
hoµn nguyªn TiO2. Bëi v× trong ilmenit thiªn nhiªn cã chøa c¸c «xit t¹p chÊt
cho nªn khi hoµn nguyªn TiO2 ®Õn Ti3O5 th× hÇu hÕt c¸c «xit ®ã ®i vµo trong
thµnh phÇn cña anoxovit míi ®îc t¹o thµnh. Cho nªn c«ng thøc cña anoxovit
sÏ lµ: m[(Fe,Mg,Mn,Ti)O.2TiO2].n[(Ti,Al,Cr)2O3.TiO2].pTiO2.
C¬ chÕ hoµn nguyªn titanat s¾t chøng minh r»ng: sù t¹o thµnh «xit titan
hãa trÞ thÊp trong qu¸ tr×nh hoµn nguyªn hay qu¸ tr×nh kh¸c dÉn ®Õn t¹o thµnh
liªn kÕt cña «xit s¾t trong hîp chÊt hãa häc bÒn v÷ng. §iÒu ®ã lµm cho hoµn
nguyªn s¾t khã kh¨n. Do ®ã tèc ®é hoµn nguyªn s¾t trong ilmenit gi¶m theo
møc ®é t¨ng hoµn nguyªn TiO2. N©ng cao nhiÖt ®é dÉn ®Õn t¹o thµnh «xit
titan hãa trÞ thÊp, liªn kÕt víi FeO trong hîp chÊt bÒn cho nªn ngay c¶ khi
t¨ng nhiÖt ®é ®Õn 13000C thêng kh«ng ®¹t ®îc møc ®é hoµn nguyªn cao
h¬n 80%.
Nh vËy «xit s¾t vµ titan lµm ¶nh hëng ngîc nhau ®Õn møc ®é hoµn
nguyªn cña chóng: «xit s¾t lµm t¨ng tèc ®é hoµn nguyªn cña TiO2, cßn TiO2
lµm gi¶m møc ®é hoµn nguyªn cña «xit s¾t.
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
- 15 -
2.2. Hoµn nguyªn trong pha láng
Qu¸ tr×nh hoµn nguyªn trong pha r¾n tiÕn hµnh víi khèi lîng kh«ng
lín, thêng giíi h¹n ë møc hoµn nguyªn mét phÇn «xit s¾t. Qu¸ tr×nh hoµn
nguyªn phÇn lín «xit s¾t (90-95%), mét phÇn «xit cr«m, silic, mangan... ®Õn
kim lo¹i, mét phÇn TiO2 ®Õn «xit hãa trÞ thÊp ®îc hoµn thiÖn trong pha láng,
trong m«i trêng xØ nãng ch¶y.
Theo sè liÖu thùc tÕ: Chi phÝ n¨ng lîng cho hoµn nguyªn c¸c «xit chØ
chiÕm gÇn 17% vµ cho hoµn nguyªn «xit s¾t chØ gÇn 6,5%. PhÇn ®¸ng kÓ s¾t
cha ®îc hoµn nguyªn trong pha r¾n bëi v× nã liªn kÕt bÒn v÷ng víi «xit
titan.
LuyÖn xØ titan trong lß ®iÖn hå quang trong thêi gian mét vµi giê, nhiÖt
®é ®¹t ®îc 17000C. Theo thêi gian luyÖn, hµm lîng TiO2 trong xØ t¨ng, hµm
lîng FeO gi¶m. Nªn ban ®Çu chøa 23- 47% (FeO + Fe2O3) th× xØ titan cuèi
gi¶m xuèng 10 - 12% hay 2 - 5%, kÕt qña lµ: chuyÓn s¾t tõ xØ vµo pha kim lo¹i
vµ xØ cã hµm lîng TiO2 ®îc t¨ng lªn ®¹t tíi 75 - 90%. Cã mét ®Æc trng lµ
tæng sè «xit titan vµ s¾t trong mét qu¸ tr×nh luyÖn titan ®îc gi÷ kh«ng thay
®æi trong xØ titan. Theo møc ®é gi¶m hµm lîng FeO trong xØ mµ ho¹t ®é cña
s¾t gi¶m vµ tèc ®é hoµn nguyªn nã gi¶m ®ét ngét.
Tèc ®é hoµn nguyªn s¾t trong dung dÞch xØ phô thuéc nhiÒu vµo thµnh
phÇn liÖu vµ ph¬ng ph¸p chuÈn bÞ liÖu. Khi hµm lîng FeO trong xØ gi¶m th×
hµm lîng Ti2O3 t¨ng. Nh vËy, trong dung dÞch xØ láng sù hoµn nguyªn «xit
s¾t vµ «xit titan cã mèi liªn hÖ. VÝ dô: khi trong xØ chøa 16% FeO th× t¬ng
øng chøa 11% Ti2O3; khi 2% FeO th× t¬ng øng 37% Ti2O3. §Ó x¸c ®Þnh gÇn
®óng møc ®é hoµn nguyªn cña xØ chØ cÇn x¸c ®Þnh hµm lîng FeO trong nã.
Th«ng thêng hµm lîng TiO trong xØ kh«ng cao, kh«ng vît qu¸ 3 - 5%, Ýt
khi ®¹t ®Õn 7 - 9%.
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
- 16 -
Khi luyÖn x¶y ra ph¶n øng hoµn nguyªn «xit s¾t ®ång thêi hoµn nguyªn
c¸c «xit kh¸c t¹o thµnh kim lo¹i. Kim lo¹i nhËn ®îc khi luyÖn quÆng s¾ttitan trong lß ®iÖn hå quang lµ thÐp cao cacbon chøa: 1 – 2,5%C, hay lµ gang
chøa ®Õn 4,3%C.
Do hµm lîng C, S, P cao nªn gi¸ trÞ thÐp thÊp, muèn n©ng cao gi¸ trÞ cña
nã ph¶i qua c«ng ®o¹n t¸ch S, P.
Khi luyÖn cã trî dung v«i th× cã mét sè u ®iÓm sau:
- Lµm gi¶m ®é nhít vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y cña xØ.
- Lµm gi¶m ®é dÉn ®iÖn cña xØ.
- Cã thÓ gi¶m hµm lîng FeO trong xØ ®Õn 1% ë ®iÒu kiÖn luyÖn b×nh
thêng. Nhng thªm qu¸ nhiÒu trî dung sÏ g©y t¸c h¹i, nã ph¸ lîng líp lãt
vµ ®ång thêi n©ng cao hµm lîng CaO, MgO trong xØ.
Thµnh phÇn xØ titan phô thuéc vµo thµnh phÇn nguyªn liÖu (quÆng tinh,
chÊt hoµn nguyªn vµ trî dung) vµ c«ng nghÖ luyÖn. Thµnh phÇn xØ ®îc lùa
chän theo møc ®é hoµn nguyªn tèi u, ph¬ng ph¸p ®óc xØ vµ ph¬ng ph¸p
lµm nguéi xØ. HiÖn nay s¶n xuÊt hai lo¹i xØ:
- XØ ®Ó s¶n xuÊt TiCl4 (xØ clorua): hµm lîng FeO thÊp (2 - 6%).
- XØ ®Ó s¶n xuÊt pigment TiO2 b»ng ph¬ng ph¸p axit sulphuaric (xØ
sulphat) cho phÐp tíi 10-15%FeO. Bëi v× chÊt lîng xØ vµ kim lo¹i cã liªn
quan víi nhau cho nªn khi x¸c ®Þnh thµnh phÇn xØ tèi u cÇn ph¶i tÝnh ®Õn
chÊt lîng kim lo¹i, gi¸ trÞ cña nã trong lÜnh vùc sö dông.
Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò quan träng cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan ®ã lµ:
x¸c ®Þnh møc ®é hoµn nguyªn tèi u. §iÒu ®ã phô thuéc vµo tÝnh to¸n kinh tÕ
kü thuËt gi¸ thµnh xØ vµ c¸c s¶n phÈm nhËn ®îc khi gia c«ng l¹i nh: TiCl4,
pigment TiO2 ... Khi n©ng cao møc ®é hoµn nguyªn sÏ c¶i thiÖn ®îc chÊt
lîng xØ, do n©ng cao hµm lîng TiO2, gi¶m hµm lîng FeO vµ mét sè c¸c t¹p
Nghiªn cøu ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i cña c«ng nghÖ luyÖn xØ titan
- Xem thêm -
.PDF 
88 
3 
109 
