Теоретическая часть

Получение диоксида титана из ильменитовых руд

Ильменит является важным минералом для производства металлического титана, диоксида титана, карбида титана и других соединений на основе титана. В связи с ограниченностью запасов высокотитанистых источников сырья в виде рутила он обеспечивает около 90 % мирового спроса титансодержащего сырья.
Ильменит относится к трудно вскрываемым минералам, и для его переработки обычно используют пирометаллургический способ (Sorel-процесс), высокотемпературный гидрометаллургический метод (сульфатный процесс), комбинированные пиро- и гидрометаллургические способы и хлоридный процесс. Существующие методы переработки являются сложными и многостадийными процессами с многочисленными промежуточными и сбросными экологически вредными продуктами. В связи с этим разработка менее энергоемких и экологичных способов производства диоксида титана остается актуальной задачей.
Одним из способов интенсификации процессов переработки сырья является предварительная механическая активация (МА). Механоактивация приводит к деформации и изменению поверхностных характеристик минералов и повышает их реакционную способность. Так, наблюдается значительное повышение скорости растворения механически активированного ильменита в растворе гидроксид натрия, соляной и серной кислот с ростом удельной поверхности и структурных деформаций ильменита.
Титана диоксид – это химическое вещество, которое представляет из себя порошок белого цвета и не растворяется в воде. Другие названия этого вещества – двуокись титана, титановые белила. Диоксид титана, применение которого настолько разнообразно, что варьируется от пищевой, до тяжелой промышленности, является основным веществом в титановой отрасли. Пигмент диоксид титана дает стойкий белый цвет, его используют для выпуска косметических кремов, красителей для пластмасс и в лакокрасочных изделиях. Диоксид титана, свойства которого обеспечивают настолько широкое применение, достаточно токсичен и является канцерогеном.
Производство диоксида титана осуществляется двумя путями – из ильменитового концентрата с добавлением сульфата и из тетрахлорида титана с добавлением хлорида.
Мировое потребление диоксида титана 2006 г. составило 4,2 млн. тонн. 58–62% произведенного в мире диоксида титана используется в лакокрасочной промышленности, где постепенно вытесняются из производства краски на основе цинка, бария и свинца.
Минеральными источниками для производства диоксида титана обычно служат титансодержащие руды: рутилы, ильмениты и люкоксены. Наиболее богатыми являются рутилы (rutile): в них содержится от 93 до 96% двуокиси титана (TiO₂), в ильменитах (ilmenite) — от 44 до 70%, а концентраты люкоксенов (leucoxene) могут содержать до 90% TiO₂. Из всей добываемой титановой руды лишь 5% идет непосредственно на производство титана.