氯化法

氯化法用于从矿石中分离钛。 该工艺的目标是从钛铁矿 (FeTiO3) 和金红石 (TiO2) 等矿石中提取高纯度二氧化钛。 该策略利用了 TiCl4 的挥发性，它很容易被纯化并转化为二氧化钛。 该工艺每年生产数百万吨二氧化钛，主要用作白色颜料。 氯化法在很大程度上取代了旧的硫酸法，后者依靠热硫酸从矿石中提取铁和其他杂质。

在这个过程中，原料在 1000°C 下用碳和氯气处理，得到四氯化钛。 典型的是从矿石钛铁矿开始的转化：

2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO

该过程是碳热反应的一种变体，它利用了碳的还原能力。

其他杂质也转化为相应的氯化物，但大多数比 TiCl4 更不易挥发。 四氯化钒和三氯化钒与四氯化钛共馏，但这些杂质可用化学还原法除去。 四氯化钛通过蒸馏提纯。 它随后可以在氧气火焰或等离子体中氧化，得到纯二氧化钛。

TiCl4 + O2 + 热 → TiO2 + 2 Cl2

这样，氯气就被回收循环利用。

钛白粉基料标准氯化工艺由以下主要生产单元组成：

• 氧化
• 氯化
• 冷凝
• 净化

需要以下辅助生产装置：

• 矿石/焦炭储存
• 废气处理
• 粉尘处理

在稳态条件下，氯化过程是一个连续的循环，其中氯从氧化态变为还原态并反转。 氯的氧化形式是分子氯Cl2，还原形式是四氯化钛(TiCl4)。 氧化剂是分子氧（O2），还原剂是焦炭。 两者都必须输入到过程中。 钛以矿石的形式与焦炭一起被送入工艺中。 钛矿石是氧化物的混合物。 添加的 O2 与产品 TiO2 一起离开工艺，添加的焦炭与来自钛矿石的添加氧以 CO 和 CO2 的形式离开工艺。 其他进料金属以金属氯化物的形式离开工艺。