Títanmálmur sem fæst úr hráu málmgrýti er kallaður svamptítan vegna gljúps og svampkennds útlits. Títan er mjög mikið sem efnafræðilegt frumefni. Meðal algengustu málmþátta í jarðskorpunni er títan í fjórða sæti (á eftir Al, Fe og Mg). Fyrsta steinefnið sem notað er til að framleiða títan er rútíl (TiO2) eða ilmenít (FeTiO3), undirbúningur málmtítan úr þessum málmgrýti steinefnum er skipt í eftirfarandi 5 mismunandi skref eða aðferðir, þ.e.
(1) Steinefni eru klóruð til að mynda TiCl4;
(2) eimingarhreinsun TiCl;
(3) Minnkun á TiCl4 til að framleiða málmtítan [Kroll ferli];
(4) Fjarlægðu aukaafurðir afoxunarferlisins til að hreinsa títanmálm (svamptítan);
(5) Mylja og flokka títan úr málmi til að fá vörur sem henta fyrir næsta skref í bræðslu á hreinu títan (CP títan) og títanbræðslu.
Klórunarferlið krefst ekki mikils hreinleika rútíls. Ef ilmenít er notað í stað rútíls er hráefnið títangjall ríkt af TiO2, sem er aukaafurð við að bræða ilmenít með kolefni í rafmagnsofni til að framleiða járn. Klórhvarfið fer fram í sjóðandi ofni sem inniheldur TiO2, óhreinindi og kolefni (koks) sem fer inn í klórunarvélina ásamt rútíli, sjá mynd 3.1. Í snertingu við kolefni eru hvarfafurðirnar málmklóríð (MClx), CO2, CO og loftkenndur TiCl4 (suðumark TiCl4 er 136 gráður C), þessar hvarfafurðir eru losaðar úr efstu rás hvarfsins og fara beint inn í sundrunina. eining (sjá mynd 3.2).
Grunnformúlan við klórhvarfið er sem hér segir:
TiO2 plús 2Cl2 plús C→TiCl4 plús CO2
og
TiO2 plús 2Cl2 plús 2C→TiCl4 plús 2CO
Annað skref í framleiðsluferlinu er eimingarþrepið, vegna þess að aðal TiCl4 úr klórunarþrepinu þarf að hreinsa frekar. Hreinsun er framkvæmd með hlutaeimingu á TiCl4 eins og sýnt er á mynd 3.2, sem sýnir tveggja þrepa eimingarhreinsunarferli. Fyrsta skrefið er að fjarlægja lág-sjóðandi óhreinindi, svo sem CO og CO2, og annað skrefið er að fjarlægja hátt sjóðandi óhreinindi, eins og SiCl4 og SnCl4. Hreinsað TiC4 hefur verið geymt undir vernd óvirks gass fram að notkun.
Næsta skref í framleiðsluferlinu er lækkun TiCl4, Kroll ferlið. Hreinsaða TiCl4 er bætt við reactor fyllt með magnesíum málmi og fyllt með óvirku gasi. Þegar hitað er upp í 800 ~ 850 gráður kemur eftirfarandi almenn lækkunarviðbrögð fram:
TiCl4 plús 2Mg→Ti plús 2MgCl2
Viðbrögðum er í raun lokið með eftirfarandi tveimur skrefum:
TiCl4 plús Mg→TiCl2 plús MgCl2
fylgt af
TiCl2 plús Mg→Ti plús MgCl2
Skýringarmynd af Kroll afoxunarofni er sýnd á mynd 3.3. Minnkunarofninn vinstra megin er tengdur við lofttæmiseiminguna til hægri. Lækkunarhvarfið var fyrst rannsakað af Kroll seint á þriðja áratugnum og ferlið við að minnka TiCl4 með Mg er enn kallað Kroll ferlið. Lokaafurð málmtítan sem minnkað er með ofangreindri hvarfformúlu sjálft er alveg hreint, en hreint málmtítan mun blandast MgCl2. Með framvindu Kroll minnkunarferlisins er mest af MgCl2 stöðugt fjarlægt, en það eru ákveðin afgangsmagn, fjarlæging þeirra verður rædd í síðara títanmálmhreinsunarstigi.
Þar sem afoxunarhvarfið er útvarma hvarf, ætti hraði þess að bæta TiCl4 við reactor sem inniheldur Mg vera undir stjórnanlegu hitastigi, sem er nauðsynlegt til að koma í veg fyrir myndun þéttra, föstu hvarfefna og hindra rokgjörn annarra vara. Afurð þessarar hvarfs er blanda af málmtítan og MgCl2, sem kallast „svamptítanblokk“, sem er afurð Kroll ferlisins.
Strax árið 1910 staðfesti Hunter að hægt væri að minnka TiCl4 með bráðnu Na, og þessi aðferð til að útbúa svamptítan er kölluð Hunter-aðferðin. Milli 1960 og 1995 var mikið magn af svampi títan framleitt með þessari aðferð. Í augnablikinu eru engar verksmiðjur fyrir stórframleiðslu á títansvampi með þessari aðferð, aðallega vegna þess að notkun magnesíums sem afoxunarefnis er meira aðlaðandi en notkun natríums frá efnahagslegu sjónarmiði.
Næsta skref í framleiðsluferlinu er hreinsun á málmi títan, það er að fjarlægja afgangs MgCl2 úr svamptítan blokkinni. MgCl2 er hægt að aðskilja með einni af eftirfarandi aðferðum: sýruskolun, hreinsun óvirkrar gass eða lofttæmiseimingu. Fyrsta aðferðin nýtir sér leysni MgCl2 í súrum lausnum og MgCl2 er hægt að fjarlægja úr títansvampnum í sundur með aðskilnaðarútskolunaraðferð sem er ekki lengur mikið notuð. Aðrar aðferðir hafa þann kost að fjarlægja MgCl beint í Kroll reactor. Þessar aðferðir nýta háan gufuþrýsting MgCl til að fjarlægja MgCl sértækt með uppgufun fylgt eftir með þéttingu til að endurheimta Mg og Cl úr svamptítan, og óvirka gasreglan er að nota argon sem burðarefni til að flytja MgCl2 gufu.
Mynd 3.3 er skýringarmynd af lofttæmingarferlinu (VDP). Í þessu ferli er svamptítanblokkurinn hituð undir lofttæmi í Kroll reactornum vinstra megin. Á þessum tíma stafar rokgjarnt MgCl2 og umfram málm Mg af gufuþrýstingi og þéttist í öðru íláti (sjá hægra ílát á mynd 3.3) sem, eftir nýútbót á Mg, þjónar sem Kroll reactor fyrir næsta minnkunartímabil, en íláti með títansvampkubbnum til vinstri á mynd 3.3 er skipt út fyrir tóman tank, sem er hálf-samfellt ferli með hagkvæmum kostum. Meðal þriggja hreinsunarferla títansvamps hefur títansvampblokkin sem meðhöndluð er með lofttæmiseimingarferli (VDP) lægsta innihald rokgjarnra efna. Vegna massaflutnings í reactor undir lofttæmi eimingu ferli (VDP) við háan hita (700 ~ 850 gráður), það er, títansvampur mun örugglega gleypa lítið magn af Fe og Ni úr ryðfríu stáli reactor. Meðal ofurblendis er Ni sérstaklega óæskilegt vegna þess að Ni-innihald yfir mörkunum dregur úr skriðstyrk þess, sem á einnig við um sintrun á svamptítanblokkum.
Í báðum ferlunum (hreinsun á óvirku gasi og VDP) eru Mg og Cl2 endurheimt og endurunnin. Sem stendur hefur framleiðsla á títansvampi með Mg-lækkun í grundvallaratriðum náð fram lotuframleiðslu í lokuðu lykkju, en nauðsynlegt er að "blanda" hæfilegu magni af Mg og Cl2 á milli lota.
Síðasta skrefið í framleiðsluferlinu er að mylja og flokka títansvampinn. Eftir að umframmagn af Mg og MgCl2 hefur verið fjarlægt var magn títansvampurinn brotinn í kornótt málmtítan. Eftir mulning og flokkun eru grófari flokkar títansvamps klipptir til að draga enn frekar úr stærð þeirra. Mylningin og klippingin fara fram í loftinu, en gæta skal varúðar vegna þess að títan er hugsanlegt gjóskuefni og sérhver íkveikjugjafi sem verður á meðan á aðgerðinni stendur mun framleiða köfnunarefnisrík svæði og menga títansvampinn, sem leiðir til síðari bræðslu. galla. Hærra rekstrarhitastig VDP ferlisins gerir það erfitt að skipta títansvampblokkinni í sundur. Nema það sé sérstök beiðni, munu framleiðendur svampa títan ekki stunda framleiðslu á vörum með raunverulegri meðalagnastærð minni en 3 ~ 5 cm, sem útilokar ekki aðeins rekstrarkostnað við frekari mulning og klippingu, heldur forðast einnig hættu á eldi. í svampinum títan við þessar aðgerðir. . Æskileg eða sérstök kornastærð títansvamps fer eftir lokaafurðinni sem á að framleiða. Hægt er að nota grófkorna flokka (allt að 2,5 cm) af títansvampi til að framleiða hreint títan (CP títan) og flestar staðlaðar títanblöndur. Á afkastamiklum sviðum, eins og blöðum flugvélahreyfla, er þörf á minni kornastærð (hámark 1 cm) af títansvampi, sem byggist aðallega á því að taka tillit til galla í bilstöðustöðugleika við beitingu blaðaefnis. Kornastærð slíks títansvamps er eins og sýnt er á mynd 3.4.
Fyrir framleiðsluferli annarra títanmálma hafa rannsóknir verið gerðar í mörg ár og flestar rannsóknirnar eru helgaðar því að draga úr framleiðslukostnaði á svamptítan, en þær eru almennt misheppnaðar. Raflausn (einnig kölluð rafvinnsla) framleiðsla á títan er aðlaðandi dæmi og Dow-Howmet byggði með góðum árangri tilraunaverksmiðju í Bandaríkjunum á árunum 1975 til 1985 [3.3] Vegna samdráttar á títanmarkaði á þeim tíma, stórframleiðsla var ekki hægt að framkvæma. Þess vegna má segja að í raun og veru hafi kerfi sem er nógu áreiðanlegt til að ráðast í stórfellda rafgreiningarskerðingu ekki orðið að veruleika og vandamálið sem þarf að sannreyna er að innsigla hina miklu rafgreiningarskerðingu. Hæfni frumunnar til að viðhalda hreinu rekstrarumhverfi og langtímastöðugleika rafskautsins.
Að auki hafa nýlegar tilraunir til að framleiða háhreint títan með rafhreinsun verið mjög árangursríkar bæði tæknilega og efnahagslega. Rafgreiningarhreinsun leysir fyrst upp óhreint títan í raflausn og setur það síðan aftur sem hreint títan. Með því að stjórna vandlega útfellingarskilyrðum og hreinleika raflausnarinnar er hægt að fá háhreina vöru og hægt er að gera þennan háhreina málm að sputteringsmarkmiði til framleiðslu rafeindatækja. Efnahagsleg hagkvæmni rafgreiningarhreinsunar á títan er að notendur sem nota háhreint títanefni nota tiltölulega lítið magn af þessari virðisaukandi vöru, sem er algjörlega frábrugðið notkun byggingarefna hvað varðar hagkvæmni.
Um þessar mundir er verið að rannsaka ítarlega nýtt ferli til að undirbúa svamptítan sem kallast Electro-Deoxidation (EDO)TM. EDO ferlið notar bráðið CaCl2 bráðið laug og grafít rafskaut til að aðskilja súrefni frá jónum sem innihalda títanoxíð með rafgreiningu og umbreytir þar með þjappað eða hertu TiO2 bakskautinu í títan og gljúpa málmtítanið fellur út á upprunalegu bakskautið eftir hvarfið. . Í grundvallaratriðum, ef súrefnisinnihald æskilegs málmblöndunarefnis er blandað við bakskautsúrefni og rafgreiningar minnkað með TiO2, þá hefur þetta ferli einnig getu til að undirbúa forblandaðan títansvamp, en áhrifin sem næst með þessu ferli eru mjög takmörkuð, og Enn á eftir að greina og rökstyðja möguleikann á stórframleiðslu, ferlið er engu að síður spennandi af ýmsum ástæðum. Í fyrsta lagi getur það undirbúið forblandaðan títansvamp, sem mun sleppa skrefunum við undirbúning títansvamps, blöndun blöndunarefna, vélrænni þjöppun osfrv., sem öll eru til undirbúnings upphafsbræðslu rafskauta til að bræða málmhleifar, sem mun mjög mikið draga úr framleiðslukostnaði; Í öðru lagi hefur ferlið getu til að bæta málmblöndurþáttum (eins og W, Cu, osfrv.) við títan, sem er erfitt að æfa fyrir hefðbundna málmhleifar, sem verður fjallað um síðar. Nýja ferlið opnar möguleikann á því að velja samtímis marga málmblöndur, sem áður var ómögulegt að sjá fyrir vegna takmarkana bræðslu. Tæknileg hagkvæmni EDO ferlisins hefur verið staðfest, en mörg smáatriði eftir uppskala, allt frá endurgerðanleika til framleiðslukostnaðar, krefjast enn ítarlegrar rannsóknar og greiningar. Þó að óljóst sé hvort EDO ferlið verði í boði í framtíðinni, er það nefnt hér vegna byltingarkenndra breytinga.
Hafðu samband við okkur til að fá frekari upplýsingar. Þakka þér fyrir
Nicole
Fyrirtæki: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Land: Kína
Bæta við: Baoti vegur, Jintai, Baoji borg, Shaanxi, Kína
Cel: plús 86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Vefsíða: www.jm-titanium.com
