Na indústria do titânio, a ilmenita (FeOTiO2) é hoje a matéria prima com maior potencial para à obtenção de TiCl4 via cloração, como precursor do TiO2 e do Ti metálico. Neste processo, os cloretos de ferro formados podem ser materiais de partida para a formação de sais duplos com possíveis usos na armazenagem de energia térmica em usinas solares. Partindo destas premissas, o presente trabalho aborda o estudo da cloração de um material granulado rico em ilmenita, e a posterior separação dos produtos gasosos formados, através do uso de uma coluna de sal. Com a ajuda das avaliações físico-químicas (termodinâmica e cinética), na etapa de cloração foram estudados os efeitos das principais variáveis operacionais (vazão do cloro, temperatura, percentagem de agente redutor, pressão parcial do cloro) sobre a velocidade e rendimento da reação. No estudo dedicado a separação dos cloretos gasosos formados, foi aferido o comportamento e a eficiência de uma coluna de sal em leito fixo (de fórmula geral MClx), através da adsorção seletiva do cloreto de ferro e a provável formação do sal duplo FeCl3-MClx. Para a neutralização dos gases residuais contendo o excesso de cloro do processo, foram usadas soluções alcalinas com o que conseguiu-se total controle dos gases liberados na atmosfera. A caracterizados sequencial dos materiais envolvidos no processo, foi realizada com o uso de técnicas de Fluorescência de Raios X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Difração de Raios X (DRX), e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Os resultados indicaram a viabilidade de formação do TiO2 rutilo (via cloração direta) e TiO2 anatasio (via carbocloração).