ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ
KHOA HÓA

NIÊN LUẬN
TÌM HIỂU QUY TRÌNH TÁCH VÀ LÀM GIÀU
QUẶNG RUTIL TỪ SA KHOÁNG Ở THỪA THIÊN HUẾ
VÀ PHƯƠNG PHÁP TÁCH TiO
2
TỪ QUẶNG RUTIL
Phạm Thị Kim Phượng
Khóa 2011-2015
Huế, 9/2014
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cám ơn quý thầy cô giáo đặc biệt là thầy Đặng Xuân Tín và
thầy Nguyễn Minh Ngọc đã tận tình giúp đỡ chúng tôi để tôi có những thông tin hữu
ích trong đợt thực tế vừa qua.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn ban lãnh đạo các công ty đặc biệt là công ty
TNHH NN Một thành viên Khoáng sản Thừa Thiên Huế đã tận tình giúp đỡ, hướng
dẫn và cung cấp những thông tin quý báu giúp tôi hoàn thành tốt bài niên luận này.
Nhưng do thời gian và trình độ có hạn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất
mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo và các bạn để bài niên luận của
tôi được hoàn chỉnh hơn.
i
DANH MỤC CÁC HÌNH

 !"#
$%%&'(%)%(* + ,'-./01
2 -3'(456789
#:'(;
<$('(+='>"

/*?@A='(;='@'(='>BC-'5DE./0
1*?@A;='=''(='>BCF='>5DE./0
9*?@A;='@G'- 5H'.0#
ii
MỤC LỤC
IJKLM$NOPQ
IJKLMMKRMSQKL"
MLT'?5UVG%( KKK$WX,Y + ,'-"
MM*?5UVGXB@7
*
" @72
MMMZ'(5XDX'X='>'B5+[ + ,'-#
K'A='><
"Z'('(%\5XDX'='>]/
" '(4569
"" '(;
"Z^_("
Z'('(B"
`U?aa'('(+X'(@"
"Z'('(='>B
Mb`U?aa !"+='>'B52
c dQeK/
fMdMgQ h$i!1
iii
CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU
Quặng titan và các hợp chất titan được sử dụng rất nhiều trong nền kinh tế quốc
dân. Titan kim loại và hợp kim titan có tỷ trọng thấp, độ bền và chống mài mòn tốt,
nhiệt độ nóng chảy cao .Chúng là vật liệu không thể thiếu đối với ngành hàng không,
vũ trụ và sẽ dần thay thế các hợp kim thép không gỉ trong các ngành công nghiệp
khác Bột màu (pigment) TiO

2
có khả năng chịu được sự thay đổi khắc nghiệt của khí
hậu nhiệt đới, không có độc tính, rất bền màu và bền hóa học, có độ phản chiếu cao
nên được sử dụng rộng rãi trong ngành sơn, chất dẻo, công nghiệp giấy, nhuộm, in
màu, sợi dệt, vv [1]
Việt Nam có nguồn tài nguyên quặng titan và khá phong phú và được phân bố
rộng rãi trên nhiều vùng lãnh thổ. Quặng titan Việt Nam có hai loại: quặng gốc và
quặng sa khoáng, trong đó nguồn sa khoáng titan có hàm lượng rất đáng kể. Sa khoáng
titan phân bố chủ yếu ở vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Bà Rịa Vũng Tàu, trong đó
tập trung ở các tỉnh: Thanh Hóa, Hà Tỉnh, Thừa Thiên Huế, Bình Định và Bình Thuận.
Tổng trữ lượng đã xác định của các mỏ sa khoáng Titan ven biển miền Trung đạt tới
9.2 triêu tấn.
Với những ứng dụng hết sức thiết thực và hiệu quả kinh tế cao cùng với đó là
sự phân bố hết sức thuận lợi nói trên công ty Khoáng sản Thừa Thiên Huế ra đời nhằm
khai thác, chế biến và kinh doanh các loại khoáng sản Titan góp phần thực hiện sự
nghiệp CNH-HĐH đất nước. Và một trong những nguồn nguyên liệu đóng vai trò rất
quan trọng cho hoạt động sản xuất của công ty đó là quặng rutil. Chính vì vậy mục tiêu
của đề tài này là “ Tìm hiểu quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa khoáng ở
Thừa Thiên Huế và phương pháp tách TiO
2
từ quặng rutil
1
CHƯƠNG II. NỘI DUNG
I. Giới thiệu sơ lược về công ty TNHH NN Một thành viên Khoáng sản Thừa
Thiên Huế
Công ty TNHH NN Một thành viên khoáng sản TTH được thành lập vào năm
1987, trụ sở công ty đặt tại 53 Nguyễn Gia Thiều, TP Huế và hệ thống 5 nhà máy sản
xuất được xây dựng trên địa bàn tỉnh TTH. Đây là một trong những công ty hàng đầu
về khai thác và chế biến khoáng sản titan của Việt Nam. Công ty đã khai thác và chế
biến các sản phẩm là tinh quặng Ilmenite, Rutile, Monazite, Zircon, bột Zircon và xỉ

titan, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về chất lượng của khách hàng trong nước và ngoài
nước. Sản phẩm của công ty được dùng làm nguyên liệu đầu vào cho nhiều ngành
công nghiệp và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất gạch, gốm, thuỷ tinh,
sơn, luyện kim và nguyên liệu đa dạng cho nhiều ngành công nghiệp khác [4].
* Các sản phẩm chính của công ty [4]
STT Sản phẩm Chất lượng
1 Ilmenit ≥52% TiO
2
2 Rutile ≥85% TiO
2
3 Monazit ≥57% REO
4 Zircon ≥60%ZrO
2
5 Bột zircon ≥ 65%ZrO
2
6 Xỉ titan ≥ 92% TiO
2
Bảng 1: Các sản phẩm chính của công ty
Thị trường tiêu thụ: Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Trung Quốc và các nước
Đông Nam Á [4]
2
Bảng 2: Kết quả sản xuất kinh doanh của công ty trong năm 2012 [4]
Stt Chỉ tiêu Đơn vị tính Kế hoạch 2012
Thực
hiện
Đạt kế
hoạch năm
1 Doanh thu Tỷ đồng 520 720 138%
2 Kim ngạch xuất khẩu Triệu USD 25 32 128%
3 Lợi nhuận Tỷ đồng 110 150 136%

4 Nộp ngân sách Tỷ đồng 130 210 161%
5 Thu nhập bình quân Triệu VNĐ/người/tháng 6 8 133%
Với những thống kê thu được từ kết quả sản xuất kinh doanh của công ty cho
thấy công ty TNHH NN Một thành viên khoáng sản Thừa Thiên Huế không ngừng
nghiên cứu công nghệ khai thác, chế biến, phát triển sản phẩm có giá trị cao và tìm
kiếm thị trường xuất khẩu. Chính những thành quả đó đã đưa công ty trở thành một
công ty xuất khẩu khoáng sản titan hàng đầu Việt Nam.
II. Sơ lược về sa khoáng và titan đioxit
1. Sa khoáng
Nguồn gốc: Trong địa chất học, sa khoáng là sự tích tụ các khoáng vật có giá trị
được hình thành trong sự tách biệt trọng lực trong quá trình lắng đọng.
Các môi trường hình thành loại mỏ sa khoáng gồm bồi tích, tàn tích, sa khoáng
biển và sa khoáng cổ. Trong đó quặng titan sa khoáng ven biển là kiểu quặng có giá trị
nhất hiện nay ở nước ta [14].
Thành phần: Có tới trên 70 khoáng vật titan trong đó có 8 khoáng vật có giá trị
công nghiệp. Các khoáng vật titan chủ yếu nhất là: Ilmenit – FeTiO
3
, Rutil – TiO
2
,
Ilmenorutil (còn gọi là Leucoxen) – (Ti,Nb,Fe)O
2
, Perovskit – CaTiO
3
, Sphen
CaO.TiO
2
.SiO
2
. Các khoáng vật có giá trị quan trọng của sa khoáng biển và có giá trị

được thể hiên ở bảng sau:
3
Khoáng vật Công thức Hàm lượng lý
thuyết %
Hàm lượng thực
tế%
Ilmenit FeTiO
3
52,6 34,4-68,2
Rutil, anatas TiO
2
100 88,6-98,2
Leicoxen (Ti,Nb,Fe)O
2
50-90 55,3-97
Bảng 3: Đặc tính của các khoáng vật titan chủ yếu trong sa khoáng biển
Khoáng vật Hàm lượng thực tế trong khoáng
vật (%)
Nguyên tố đi kèm
Zircon ZrO
2
: 60-67 Hf, Th, Sc, Y, TR
Monazit Tổng CrO
3
đến 35, ThO
2
đến 31 U
Xenotim Tổng Y
2
O

3
đến 61 Th, Sc, U
Manhetit Fe
2
O
3
: >60
Bảng 4: Các khoáng vật đi kèm trong mỏ titan sa khoáng biển
Hình 1: Các khoáng vật có trong sa khoáng biển
Trong các khoáng vật trên thì rutile, brookite, ilmenite là những khoáng vật
quan trọng và có trữ lượng lớn hơn cả. Đặc biệt, ở Thừa Thiên Huế quặng ilemite phân
bố nhiều trên các vùng biển do đó tiềm năng khai thác là rất lớn.
4
Phân bố: Phân bố chủ yếu dọc bờ biển Việt Nam, còn sa khoáng nội địa có quy
mô không đáng kể. Sa khoáng ven biển Việt Nam được phân bố trải dài suốt dọc bờ
biển từ Bắc tới Nam. Trữ lượng quặng sa khoáng ven biển được điều tra, thăm dò, đánh
giá là 12.700 nghìn tấn ilmenit + rutil và trữ lượng dự báo la 15.400 nghìn tấn [12].
2. Titan đioxit
Titan đioxit là chất rắn màu trắng khi đun nóng có màu vàng, khi làm lạnh thì
trở lại màu trắng, hay chuyển thành tinh thể rutil sau khi đun nóng trên 850
0
C rồi làm
nguội.
Tinh thể TiO
2
có độ cứng cao, khó nóng chảy (t
0
nc
1870
0

C), D =3,6-3,95g/cm
3
;
(anatase); 4,1-4,2g/cm
3
(brooke); 4,2-4,3g/cm
3
(rutil), bị phân hủy ở trên 2927
0
C (khó
nóng chảy)
Hình 2: Cấu trúc dạng tinh thể của anatase và rutile
Cấu trúc thực tế của TiO
2
gồm có 4 dạng tồn tại là rutile, anatase, brooktile và
TiO
2
vô định hình. Trong tự nhiên xuất hiện 3 dạng thù hình la rutile, anatase và
brooktile. Rutile và anatase được sản xuất với khối lượng lớn và được ứng dụng nhiều
trong lĩnh vực.
Trong mạng tinh thể tứ phương của rutil và anatase mỗi nguyên tử Ti
4+
được
bao quanh bằng 6 ion O
2-
tạo ra bát diện mỗi ion O
2-
được phối trí bằng 3 ion Ti
4+
. Các

5
tinh thể rutil và anatase được phân biệt với nhau bằng mối quan hệ cuả các trục đối
xứng, mật độ, màu sắc, và một số tính chất khác [5].
Hình 3: Khối bát diện của TiO
2
Thông số vật lý của các dạng thù hình được trình bày ở bảng 1.1
Bảng 1.1: Thông số vật lý của các dạng thù hình của TiO
2
[15]
Tính chất Anatas Rutil Brookile
Khối lượng riêng 3,859 g/cm
3
4,25
g/cm
3
4,13 g/cm
3
Độ khúc xạ 2,52 2,71
Độ cứng ( Thang
Mox )
5,5-6,0 6,0-7,0 5,5-6,0
Hằng số điện môi 31 114
Nhiệt độ nóng chảy
T
0
cao chuyển thành
Rutil
1858
0
C T

0
cao chuyển thành Rutil
Khoảng nhiệt độ 915
0
C thì anatas bắt đầu chuyển thành rutil. Vì vậy dạng rutil
là phổ biến nhất trong 3 dạng thù hình trên của TiO
2
[15].
Tất cả các tính chất trên cho ta thấy TiO
2
là một oxit lưỡng tính.
Tan kém trong nước, trong dung dịch axit loãng hay dung dịch kiềm, tan trong
H
2
SO
4
đặc nóng, trong hydroxit nóng chảy hay trong cacbonat nóng chảy của các kim
loại kiềm và trong các oxit kim loại nóng chảy, thể hiện tính axit. Có khả năng khử
nhiệt nhôm hay nhiệt canxi đến Ti kim loại.
TiO
2
được dùng làm ĩimăng trắng, dùng pha sơn, pha màu trắng cho chất dẻo,
trong sản xuất thủy tinh màu, thủy tinh chịu nóng, sứ gạch chịu lửa, men gốm, làm
chất xúc tác cho nhiều phản ứng hữu cơ. Dạng rutil dùng làm đồ trang sức [5].
III. Quy trình làm giàu và tách quặng rutil từ sa khoáng ở Thừa Thiên Huế
6
Tiềm năng quặng titan ở Việt Nam
Việt Nam có nguồn tài nguyên titan lớn bao gồm quặng sa khoáng và quặng
gốc. Quặng titan gốc tập trung chủ yếu ở khu vực Thái Nguyên (mỏ cây Châm và các
vùng xung quanh). Trữ lượng xác định và tài nguyên dự báo tài nguyên titan gốc được

đánh giá khoảng 7,8 triệu tấn, trong đó trữ lượng đã xác định là 4,83 triệu tấn. quặng
titan sa khoáng bờ biển phân bố chủ yếu ở vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Bà Rịa
Vũng Tàu, trong đó tập trung lớn nhất ở các tỉnh: Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Thừa Thiên
Huế, Bình Định, Bình Thuận với trữ lượng đã xác định khoảng 9,2 triệu tấn [1].
Tình hình khai thác khoáng sản ở Thừa Thiên Huế:
Sa khoáng titan ở Thừa Thiên Huế nằm dọc ven biển kéo dài từ Quảng Điền
đến Phú Lộc. Thành phần khoáng vật chính của sa khoáng Thừa Thiên Huế gồm:
Ilmenit 28,5-72,68 kg/m
3
, zircon 5,73-12,49 kg/m
3
, rutil 1,6-3,92 kg/m
3
và monazit
0,17-0,87 kg/m
3
[4].
Một số nơi như Vinh Hiền, Vinh Mỹ, Quảng Công hiện đang đươc khai thác,
tuyển làm giàu và xuất khẩu. Năm 1999, công trình đã khai thác và xuất khẩu được
47.000 tấn Ileminit, 1.800 tấn zircon, 220 tấn rutil và 50 tấn monazit.
1. Nguồn gốc quặng khai thác
Sa khoáng titan ven biển Thừa Thiên Huế nằm dọc ven biển kéo dài từ Quảng
Điền đến Phú Lộc. Nguồn quặng chính của công ty Humexco là ở vùng Hải Khê-
Quảng Ngạn và Kế Sung-Vinh Mỹ. Ngoài ra còn khai thác ở các mỏ Phong
Hải( Phong Điền), Vinh Xuân (Phú Vang), Quảng Lợi ( Quảng Điền), Hương Thọ [7].
Tiềm năng khoáng sản titan ở Thừa Thiên Huế là rất lớn.
Công ty khoáng sản Thừa Thiên Huế khai thác và chế biến sa khoáng theo sơ
đồ sau:
7
2. Quy trình tuyển thô (làm giàu quặng)

Trước đây khi muốn khai thác quặng titan thì công nhân phải thực hiện các
phương pháp thủ công bằng cách đưa các tầng cát xuống đáy các hồ có độ sâu từ 25-
30m, do đó rất nguy hiểm và nguy cơ tai nạn lao động dễ xãy ra. Ngày nay công ty
khoáng sản Thừa Thiên Huế sử dụng mô hình bơm hút [11].
Mô hình khai thác bằng bơm hút cát đạt trên bè nổi trong hồ khi thác, vận
chuyển quặng nguyên khai về khu vực tuyển thô bằng hệ thông bơm cát, cụm thiết bị
tuyển thô được đặt trên bờ moong, gần gương khai thác, tương đối cơ động, định kỳ di
chuyển theo khu vực khai thác [8].
8
Quặng nguyên
Tuyển tinh
Tuyển nổi
Tuyển trọng lực
Bơm hút
Cát thải
Tuyển từ và tĩnh điện
Tuyển thô
Sấy
Quặng
tách loại
Tinh quặng
Hình 4: Mô hình công nghệ khai thác – tuyển thô tại công ty KS Thừa Thiên Huế [8]
Trên bè hút cát bố trí máy bơm hút cát, hút trực tiếp vào vỉa quặng. Cát quặng
trong hồ khai thác được bơm cát bơm lên và chuyển về cụm vít tuyển thô đặt trên bờ
moong khai thác.
Quặng từ bơm khai thác bơm trực tiếp lên các vít tuyển chính để tách ra 3 loại
sản phẩm (đuôi thải, quặng trung gian, quặng tinh). Quặng trung gian tuyển chính
được bơm lên các vít tuyển trung gian riêng để tuyển lại lấy tiếp quặng tinh. Quặng
tinh tuyển chính và quặng tinh tuyển trung gian được tuyển lại trên các vít tuyển tinh
để thu được sản phẩm đạt yêu cầu. Quy mô cụm vít là từ 8 đến 18 chiếc [8].

Ưu điểm của phương pháp
j Là mô hình có thiết bị khai thác trên bè rất thuận tiện cho việc khai thác ven biển
- Cụm vít tuyển thô đặt trên bè moong khai thác nên có tính cơ động tương đối
cao, hoàn chỗ dễ dàng, thực thu khá cao, thích hợp với mõ có toàn bộ hay một phần thân
quặng nằm dưới mức nước ngầm, nước biển, nguồn nước không quá khó khăn
Nhược điểm của phương pháp
- Công nhân vận hành bơm hút phải thao tác đúng quy định thuần thục
- Công nhân làm nhiệm vụ chọc tầng đẻ đưa lượng quặng cấp liệu cho bơm hút
được bảo đảm và bè đặt bơm hút luôn ở sát chân tầng quặng dễ gây mất an toàn lao
động khi có sự sụt lỡ tầng quặng lớn [8].
Thực tiễn sa khoáng titan phải phối hợp các phương pháp tuyển trọng lực để thu
quặng tinh tập hợp (tổng khoáng vật nặng) tiếp theo là áp dụng các phương pháp tuyển
từ, tuyển điện và tuyển nổi để tách các khoáng vật nặng ra khỏi nhau.
9
2.1. Tuyển trọng lực
Nguyên tắc: Dựa trên sự chênh lệch tốc độ lắng của hạt với khối lượng riêng và
kích cỡ khác nhau trong dòng chất nước dưới tác dụng của lực ly tâm [2].
Hình 5: Thiết bị tuyển trọng lực xoắn ốc
Nhà máy Humexco thực hiên quá trình tuyển trọng lực thông qua hệ thống đãi
hình xoắn ốc. Lúc đầu quặng sẽ được hút lên đỉnh của các tháp đãi, dưới tác dụng của
trọng lực và lực đẩy của nước, các khoáng sẽ bị cuốn dần xuống đáy tháp. Do trong
quặng có chứa nhiều thành phần có khối lượng riêng khác nhau nên sẽ tách ra khỏi
nhau và bị loại bỏ. Nhờ quá trình này mà ta loại bỏ được các oxit kim loại không cần
thiết, phần chứa quặng đi ra lại tiếp tục đưa vào hệ thống sàn nghiên thông qua hệ
thống thu hồi và các máy bơm quặng [9].
Trong quá trình tuyển trọng lực, nước được hoàn nguyên một cách liên tục
thông qua hệ thống tuần hoàn nước. Qúa trình tuyển trọng lực không xãy ra nếu môi
trường nước dùng để tách các oxit kim loại không liên tục [9].
10
2.2. Tuyển nổi

Nguyên tắc: Dựa trên khả năng thấm ướt khác nhau của các khoáng vật trong
nước và khả năng bám kết của các hạt khoáng sản vào các bong bóng khi di chuyển
các hỗn hợp nhão [2]
Quặng sau khi đã trãi qua giai đoạn tuyển trọng lực được đưa vào máy rung.
Máy rung được điều chỉnh tần số thích hợp để làm tơi quặng ra và đưa từ từ quặng vào
hệ thống máng nhờ lực đẩy của nước. Hệ thống máng đưa quặng vào các bể tuyển nổi.
Ở đây, công nhân thêm thuốc tạo bọt và thuốc tập hợp để tăng hiệu suất tách các hạt sa
khoáng có kích thước nhỏ hơn ra khỏi quặng.
Trong quá trình tuyển nổi thuốc tạo bọt là dầu thông. Nhờ có tính kết dính, bền,
có khả năng tạo lớp nên người ta cho dầu thông vào để tạo nên các bọt khí lớn nhằm
tăng diện tích tiếp xúc giữa các bọt khí với các hạt sa khoáng, từ đó tách được nhiều
khoáng hơn. Sau khi thêm thuốc tạo bọt người ta lại thêm thuốc tập hợp vào nhằm
tăng khả năng hấp phụ của bọt khí đối với các hạt khoáng do đó hiệu suất tuyển nổi
cao hơn.
Hình 6: Bể tuyển nổi
11
2.3. Qúa trình sấy
Sau khi qua quá trình tuyển nổi, các hạt sa khoáng được đưa vào nơi chứa. Sau
đó, các hệ thống băng chuyền sẽ đưa các hạt sa khoáng vào máy sấy, các hạt sẽ được
sấy khô nhờ hệ thống bàn chà trong máy sấy, đồng thời hệ thống bàn chà còn làm
nhiệm vụ nghiền các hạt có kích thước lớn thành các hạt có kích thước nhơ hơn [9].
3. Quy trình tuyển tinh
3.1. Phương pháp tuyển: tuyển từ và tuyển điện
Hình 7: Máy tuyển từ quặng
Nguyên tắc: Dựa vào độ dẫn điện và tính chất từ của các thành phần nguyên
liệu [2].
Sa khoáng sau khi sấy khô sẽ được đưa vào giai đoạn tuyển tinh. Qúa trình xãy
ra như sau: Đầu tiên đưa các túi chứa các hạt sa khoáng đã được sấy khô xuống một
hầm chứa. Bằng các băng chuyền, các hạy sa khoáng này sẽ được đưa vào trong máy
tuyển từ. Lúc này, dưới tác dụng của nam châm trong máy thì các hạt có từ tính như

ilmenite, manhetit, zircon, rutil sẽ tách ra khỏi các hạt không có từ tính theo hai hướng
khác nhau [9]
12
3.2. Quy trình tuyển quặng tinh
Nếu trong quặng tinh tập hợp chứa nhiều Ilmenit phải tiến hành tuyển từ trước,
tuyển điện sau. Đầu tiên tuyển từ từ trường thấp để tách Ilmenit có từ tính trước .Sản
phẩm không từ đem tuyển điện để tách sản phẩm dẫn điện là Rutil, Leicoxen và phần
không dẫn điện là monazit, zircon. Từng sản phẩm trên lại được tuyển từ với từ trường
cao để tách riêng Rutil (có từ) ra khỏi Leicoxen (không từ) và monazit (có từ) ra khỏi
Zircon (không từ) [8].
Có từ
Không từ
ILMENIT Dẫn điện Không dẫn điện
Có từ Không từ Có từ Không từ
LEICOXEN RUTIL MONAZIT ZIRCON
Hình 8: Sơ đồ quy trình tổng quát để tuyển quặng titan chứa nhiếu ilmenit [8].
Quặng tinh tập hợp chứa ít Ilmenit phải tiến hành tuyển điện trước để tách riêng
phần dẫn điện là Ilmenit, Rutil, Leicoxen và phần không dẫn điện là Monazit, Zircon.
Sau đó đem phần dẫn điện tuyển từ với từ trường thấp để tách riêng Ilmenit (có từ) ra
khỏi hỗn hợp. Phần không từ tiếp tục tuyển từ với từ trường cao để tách riêng
Leicoxen (có từ) ra khỏi Rutil (không từ) .Phần không dẫn điện được đem tuyển từ với
từ trường cao đẻ tách Monazit (có từ) ra khỏi Zircon (không từ). Phần Zircon còn lẫn
13
'(++Uk
'(++Uk_a
;>
'(@
'(++Uk
cát thạch anh có thể tuyển lại bằng bàn đãi khí hoặc bàn đãi nước để nâng cao chất
lượng zircon [8].


Có từ Có từ
ILMENITE Không từ Không từ MONAZIT
Có từ
LEUCOXEN Không từ Đuôi
Đuôi Tinh quặng
RUTILE
Cát thạch anh ZIRCON
Hình 9: Sơ đồ tổng quát quá trình tuyển quặng titan chứa ít quặng ilmenit [8].
Tùy thuộc vào hàm lượng của quặng tinh mà ta thực hiện các phương pháp tách
các khoáng vật nặng ra khỏi nhau cho hợp lý. Nếu quặng tinh chứa nhiều Ilmenit thì ta
tiến hành tuyển từ trước để tách Ilmenit có từ ra sau đó lợi dụng tính chất dẫn điện được
và không có từ tính của Rutil mà tách nó ra khỏi hỗn hợp . Nếu trong quặng tinh chứa ít
Ilmenit thì ta lại tiến hành tuyển điện trước thì Rutil cùng với Ilmenit và Leicoxen dẫn
điện được sẽ được tách ra sau đó cũng lợi dụng tính chất không thể hiện từ tính trong từ
trường thấp cũng như trong từ trường cao để tách Rutil ra khỏi hỗn hợp [8].
14
Tuyển từ từ trường thấp
Tuyển từ từ trường cao
Tổng khoáng vật nặng
Tuyển điện
Tuyển từ từ trường cao
Bàn đãi
Tuyển nổi
Để thu được tinh quặng Rutil cũng như các tinh quặng khác chất lượng cao hơn
thì trong sơ đồ tuyển từ tuyển điện các sản phẩm trên phải được tuyển đi tuyển lại
nhiều lần [8].
IV. Phương pháp tách TiO
2
từ quặng rutil

Hiện tại có hai phương pháp để sản xuất TiO
2
thương mại là phương pháp axit
sunfuric và phương pháp clo hóa. Do quặng rutil không tan trong axt sunfuric nên ta
không áp dụng phương pháp axit sunfuric để tách TiO
2
mà chỉ sử dụng được phương
pháp clo hóa mà thôi [11].
*Phương pháp clo hóa
Quy trình này sử dụng khí clo trong quá trình clorua hóa nguyên liệu titan (rutil,
rutil tổng hợp, xỉ titan hàm lương TiO
2
cao) gồm 2 giai đoạn chính:
- Clo hóa hỗn hợp quặng với cacbon
Quặng rutil được trộn với than cốc, sau đó dẫn khí Clo đi qua hỗn hợp. Sản
phẩm tạo thành là TiCl
4
với CO
2
TiO
2
+ 2Cl
2
+ C 2TiCl
4
+ CO
2
Xỉ Than cốc Chất dính
Cl
2


15
O
KG
*_(X
W
KG
5'5l@C
TiCl
4
kỹ thuật Tạp chất clorua bay hơi Tạp chất clorua nóng chảy
Làm sạch Tái sinh Cl2 Tái sinh Cl
2
Hình 10: Sơ đồ tổng quát điều chế TiCl
4
kỹ thuật [11]
Từ TiCl
4
ta điều chế được TiO
2
bằng các cách sau:
Cách 1: TiCl
4
được đốt cháy trong khí oxi ở 900-1400
0
C tạo thành TiO
2
và khí
Clo [11]
TiCl

4
+ O
2
900-1400
0
C 2Cl
2
+ TiO
2
Qúa trình này có thể tiến hành liên tục cho hai dòng khí được đun nóng 900-
1400
0
C gặp nhau trong bình phản ứng. Bình phản ứng được nung và giữ ở 750
0
C.
Theo ống khí, các hạt TiO
2
(khói) sẽ được đưa vào bộ phận lọc bụi
Qúa trình clorua hóa có thể tiến hành trong lò lớp liệu nằm im hoặc trong muối
nóng chảy.
Cách 2: Thủy phân dung dịch TiCl
4
[11].
Cần chuẩn bị dung dịch nước TiCl
4
bắng cách rót TiCl
4
vào nước lạnh hoặc
dung dịch axit HCl loãng.
TiCl

4
+ 3H
2
O = H
2
TiO
3
+ 4HCl
Sau đó nung H
2
TiO
3
ở 850-900
0
C sẽ thu được TiO
2
Cách 3: Phân hủy hơi TiCl
4
bằng hơi nước (thủy phân trong pha khí)
TiCl
4
tác dụng với hơi nước ở 300-400
0
C
TiCl
4
+ 3H
2
O = H
2

TiO
3
+ 4HCl
Cho dòng khí no nước và dòng không khí với hơi TiCl
4
đã được nung nóng
300-400
0
C vào trong bình. Bình phản ứng cũng đã được nung nóng tới 300-400
0
C. Để
tách TiO
2
khỏi HCl có thể dùng màng lọc bằng gốm [10].
Ưu điểm:
-Lượng chất thải ít hơn phương pháp axit sufuric khoảng 0,2 tấn chất thải / 1tấn
TiO
2
- Khí clo được thu hồi dùng lại
-Sản phẩm trung gian là TiCl
4
đã có thể bán để dùng cho ngành sản xuất titan bọt
16
- Thành phẩm ở dạng rutil sạch, khoảng kích thước hạt hẹp hơn, được sử dụng
rất rộng rãi trong ngành sơn, giấy, plastic, vv…
Nhược điểm:
-Sản phẩm là clorua sắt ít được sử dụng
-Phản ứng ở nhiệt độ cao, tiêu tốn nhiều năng lượng
-Bình phản ứng phải chọn loại vật liệu có thể chống sự phá hoại của HCl khi có
mặt của hơi nước [11].

17
KẾT LUẬN
Với những ứng dụng to lớn và vai trò hết sức quan trọng của TiO
2
trong lĩnh vực
công nghiệp, công ty TNHH NN Một thành viên khoáng sản Thừa Thiên Huế đã và
đang áp dụng nhiều công nghệ khai thác và tuyển quặng tiên tiến , phù hợp với tình
hình sản xuất ở địa phương để có thể đáp ứng được chỉ tiêu về chất lượng và số lượng
trong và ngoài nước.
Tuy nhiên những năm gần đây việc khai thác và chế biến titan đã gây ảnh
hưởng xấu đến môi trường, đồng thời, hàm lượng quặng thải cao bên cạnh đó điều
kiện làm việc của công nhân còn nhiều khó khăn và nguy hiêm. Do đó nhà máy nên
tăng cường các biện pháp bảo hộ lao động đặc biệt là bảo hộ phóng xạ và xây dựng hệ
thống lọc bụi để hạn chế ô nhiễm không khí.
18
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trương Đức Chính, “Một số vấn đề chế biến sâu quặng titan ở Việt Nam”, Tập
đoàn công nghiệp Than-Khoáng sản Việt Nam.
[2]. Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ, Tập 3, Nxb Giáo dục
[3]. Trần Xuân Mậu, Giaó trình Cơ sở công nghệ hóa học, trường Đại học Khoa Học
Huế.
[4]. Tài liệu do nhà máy sản xuất zircon cung cấp.
[5]. Đặng Xuân Tín, Bài giảng, Hóa học các nguyên tố hiếm.
Tài liệu internet
[6]. .?cat_id=112
[7]. />[8]. />tuyen-tho-di-dong-sa-khoang-titan-ven-bien.htm
[9]. />[10]. />[11]. />[12]. />[13]. />[14].  />[15]. />truc-cua-vat-lieu-polyme-nanocompozit-tren-co-so-nhua-nhiet-deo-51725/
19