Titanium, metal poznat po omjeru visoke čvrstoće i težine, izuzetnoj otpornosti na koroziju i biokompatibilnosti, ima širok raspon primjena koje se u velikoj mjeri oslanjaju na proces učinkovitog i vatromatnog ekstrakcije i rafiniranja iz rudnih sirovina. Titanium in nature mainly exists in the form of rutile (TiO₂) or ilmenite (FeTiO₃), and converting these ores into usable pure titanium is a complex and energy-intensive project, and the core challenge is that titanium is very easy to react violently with oxygen, nitrogen, carbon and other elements at high temperatures to form stable compounds, which makes traditional smelting reduction methods almost impossible to apply directly. Stoga se masovna proizvodnja čistog titana (posebno spužve titana) u industriji uglavnom oslanja na Kroll metodu i njegov derivat, a njegova temeljna ideja je prvo pretvoriti titanij u isparljivi intermedijarni spoj - titanij tetraklorid (ticl₄), a zatim smanjiti i pročistiti intermedijar visoke sigurnosti.
The purification journey begins with the enrichment and chlorination of titanium ore. ilmenite or rutile is first enriched by beneficiation to increase the TiO₂ content. Titanium-rich materials (such as natural rutile, artificial rutile or high titanium slag) are then chlorinated in fluidized bed reactors with coke and chlorine at high temperatures (about 900-1000°C). This violent exothermic process converts titanium oxides into gaseous titanium tetrachloride (TiCl₄), and impurities such as iron in the ore also produce corresponding chlorides (such as FeCl₃). The newly produced crude TiCl₄ is a complex mixture containing impurities such as silicon, vanadium, iron, aluminum, magnesium, and chloride, especially vanadium impurities (VOCl₃, VCl₄) that are similar to titanium properties, which are the most difficult to separate, so strict distillation and purification are necessary. Using the differences in the boiling points of various chlorides, the impurities with low boiling points (such as SiCl₄) were first removed, and the impurities with high boiling points (such as FeCl₃ and AlCl₃) were enriched and removed in the subsequent kettles. For vanadium, a key impurity, chemical treatment methods are often used, such as adding a reducing agent (such as mineral oil or hydrogen sulfide) to liquid TiCl₄ to reduce V⁵⁺ to V⁴⁺, and then passing hydrogen sulfide to form an insoluble sulfide precipitate (such as VOS), or adding metal reducing agents such as copper powder to selectively reduce it to a low-valence state and then adsorption and filtration to remove it. This series of fine distillation and chemical treatments results in a colorless transparent liquid titanium tetrachloride with extremely high purity (typically required >99,9%), što je kvalificirana sirovina za naknadne korake smanjenja.
Nakon dobivanja ticl₄ visoke čistoće, on ulazi u proces redukcije za proizvodnju titanskog metala, a glavni postupak je toplinski redukcija magnezija. Veliki čelični reaktor (redukcijska peć) zaštićen inertnim argonskim plinom ispunjen je dovoljnom količinom rastaljenog magnezija (MG). Rafinirani tekući TICL₄ polako se ubrizgava ili prska u rastopljenu magnezijsku kupku pri temperaturi od oko 800-900 stupnjeva čvrsto kontroliranom brzinom. Ključne reakcije koje se javljaju su: ticl₄ (g) + 2 mg (l) → ti (s) + 2 mgcl₂ (l). Ovo je intenzivna egzotermna reakcija koja zahtijeva preciznu kontrolu brzine hranjenja i temperature kako bi se izbjeglo pregrijavanje ili letenje temperature. Titanski metal proizveden reakcijom nije u rastaljenom stanju, već se taloži u labavom i poroznom krutom obliku na unutarnjem zidu reaktora ili na čeličnoj košarici u središtu, formirajući takozvanu "titanijsku spužvu", a rastaljeni magnezijev klorid (mgcl₂) proizveden je od toga da je od njenih guseka, jer je od njenih gusava. Nakon reakcije, cijeli se reaktor polako ohladi pod zaštitom argona. Ohlađeni reaktor sadrži titanij kavernosum, zaostali magnezij (nereagiran) i učvršćeni magnezijev klorid. Da bi se razdvojile ove komponente i dodatno pročistili spužvu od titana, potrebna je vakuumska destilacija. Reaktor u cjelini ili uklonjeni blokovi spužve stavljaju se u posebnu vakuumsku destilacijsku peć i dugo se obrađuju pod visokom temperaturom (približno {. 920-1010 stupanj) i visokim vakuumom (manje od 0,1 PA). U ovom su okruženju zaostali magnezij i magnezijev klorid preferirano isparljivi zbog visokog tlaka pare i kondenzirani su i zarobljeni u zoni hlađenja peći, dok titanij ima vrlo nizak tlak pare i gotovo je nehlapljiv, tako da se može zadržati i pročistiti. Vakuumska destilacija može učinkovito ukloniti zaostali magnezij, magnezijev klorid, adsorbiran vodikom u pore kavernoznog tijela i konačno dobiti masivnu poroznu spužvu titana s čistoćom od 99,5% do 99,7%. Kao alternativa, natrijev toplinski redukcija je u principu slična, koristeći metalni natrij za smanjenje ticl₄ reakcijom ticl₄ + 4 na → ti + 4 NaCl. Metoda natrija ima nisku reakcijsku temperaturu (oko 550-600 stupnjeva), a proizvedeni natrijev klorid je topivi u vodi i isprani, ali treba liječiti veliku količinu otpadne vode natrijeve soli, a rad s visokim aktivnostima natrija zahtijeva više opreza.
Titanijska spužva dobivena procesom Crower (smanjenje magnezija ili natrija) i vakuumska destilacija, iako je čistoća vrlo velika, još uvijek sadrži nečistoće u tragovima (kisik, dušik, ugljik) i zaostali klorid, a u poroznom je i labavom stanju. Da bi se dobili industrijski ingoti od titana s gustom, ujednačenom sastavom, nižim sadržajem nečistoće i izvrsnim mehaničkim svojstvima, potrebno ih je otopiti i pročistiti. Vakuumske lučne peći za samozadovoljstvo obično se koriste za taljenje. Prvo, spužva od titana je srušena i pregledana, a legirajući elementi (poput AL, V itd.) Precizno se podudaraju prema potrebnom sastavama legure, ravnomjerno miješaju i pritisne u blokove elektroda pod ogromnim tlakom, a zatim se više blokova elektroda zavaruju u dovoljno dugom samozaporaču. Elektroda se stavlja u vakuum ili inertni plin (argon ili helij) zaštićena atmosfera komora peći vodenog bakrenog lopata, a luk se zapali između elektrode i ingotske ploče na dnu longa. Snažna lučna toplina topi vrh elektrode, a rastopljene kapljice padaju u loncu kako bi formirale bazen taline i učvrstile se u ingote. Cijeli se postupak provodi u vakuumu ili inertnoj atmosferi, učinkovito sprečavajući oksidaciju i nitriranje titana. Što je još važnije, u rastopljenom stanju neke će nečistoće s visokim tlakom pare (kao što su zaostali mgcl₂, djelomični kisik, vodik itd.) Nadalje isparivane i uklonjene, a postupak očvršćivanja bazena taline također će pogoditi segregaciju i uklanjanje nečistoća. Za vrhunske aplikacije koje zahtijevaju ekstremnu čistoću i ujednačenost, poput noževa aeroistog motora, obično su potrebna dva ili čak tri vakuumsko samozadovoljavanje luka, svako taljenje dodatno poboljšava čistoću, ujednačenost i gustoća ingota titana i konačno dobiva veliku leguru titana, a ujednačenost, udjel, udjel), kao što je i udjel, ujednačenost, može biti i udjel, ujednačene, ujednačene udjel, udjel, ujednačene, udjel, ujednačene, udjel, ujednačene, udjel, ujednačene, udjel, udjel, ujednačene, udjel, ujednačene, udjel, ujednačene, udjel, ujednačene i udjele, ujednačene i udjele. za naknadno kotrljanje, kovanje i druge procese obrade.
Ukratko, pročišćavanje titana je složen inženjerski sustav koji uključuje multidisciplinarne tehnike kao što su kemija visoke temperature, precizno odvajanje, vakuum metalurgija i elektrometalurgija. Od kloriranja rude za dobivanje čistog ticl₄-a, do smanjenja magnezija/natrija u kombinaciji s destilacijom vakuuma kako bi se stvorila spužvana titana, do višestrukog vakuumskog luka koji se rastopilo s gustim ingotima visoke čistoće, svaki korak, namijenjen je i utapanju u UNTYITSITUM, Eliminirajte ulaz, navode, navode, navode, navodno, untrigines of the Impyt, navodni untmit, nalik na ulazak, nalik na ulazak, nalik na ulazak, nalik na ulazak, nalik na ubaci "Svemirski metali", "morski metali" i "biofilni metali" koji podržavaju vrhunska polja poput zrakoplovstva, morskog inženjerstva i biomedicine, pokazujući svoju jedinstvenu vrijednost kao moderni industrijski biser. Ako želite znati više informacija o titanima, PLS kontakt, PLS kontaktcatherine@hiriger.com.
