Títan, málmurinn sem er þekktur fyrir mikið styrk-til-þyngd hlutfall, óvenjulegt tæringarþol og lífsamrýmanleiki, hefur mikið úrval af forritum sem treysta mikið á ferlið við skilvirka og háhyggju útdrátt og hreinsun úr málmgrindarefni. Títan, að eðlisfari er aðallega til í formi rutile (tio₂) eða ilmenite (fetio₃), og að breyta þessum málmgrýti í nothæft hreint títan er flókið og orkufrekt verkefni og kjarnaáskorunin er sú að títan er mjög auðvelt að bregðast við ofbeldi með súrefni, sem gerir það að verkum að beita beint. Þess vegna treystir fjöldaframleiðsla hreint títan (sérstaklega títan svampa) í iðnaði aðallega á KRoll aðferðina og afleidd ferli þess, og kjarnahugmynd hans er að umbreyta fyrst títaníum í rokgjarna millilandasamband - títan tetrachloride (ticl₄), og draga síðan úr og hreinsa með miklum penium.
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%), sem er hæft hráefni fyrir síðari lækkunarskref.
Eftir að hafa fengið TICL₄ með mikla hreinleika fer það inn í minnkunarferlið til að framleiða títanmálm og almennu ferlið er magnesíum hitauppstreymi. Stór stál reaktor (minnkunarofn) sem varið var með óvirku argóngasi er fyllt með nægu magni af bráðnu magnesíum (mg). Hreinsaðri fljótandi TICL₄ er hægt og rólega sprautað eða úðað í bráðið magnesíumbað við hitastigið um það bil 800-900 gráðu við þétt stjórnaðan hraða. Lykilviðbrögðin sem eiga sér stað eru: ticl₄ (g) + 2 mg (l) → ti (s) + 2 mgcl₂ (l). Þetta eru mikil exothermic viðbrögð sem krefjast nákvæmrar stjórnunar á fóðrunarhraða og hitastigi til að forðast ofhitnun eða fljúgandi hitastig. Títanmálmurinn sem framleiddur er með hvarfinu er ekki í bráðnu ástandi, heldur er hann settur í lausu og porous fastu formi á innri vegg reactorsins eða á stálkörfuna í miðjunni, myndar svokallað „títan svampur“, og bráðnu magnesíum klóríðið (Mgcl₂) framleiddi flýti yfir molten magnesíumlaginu vegna þess að það er lægri en það er lægri en það er lægri. Eftir hvarfið er allur reaktorinn hægt og rólega kældur undir argonvörn. Kælda reactorinn inniheldur títanháls, leifar magnesíum (óaðskilið) og storknað magnesíumklóríð. Til að aðgreina þessa íhluti og hreinsa títan svampinn enn frekar er krafist tómarúms eimingu. Reactor í heild eða svampblokkir sem fjarlægðir eru eru settir í sérstakan tómarúm eimingarofni og unninn í langan tíma undir háum hita (u.þ.b. . 920-1010 gráðu) og hátt tómarúm (minna en 0,1 pa). Í þessu umhverfi eru leifar magnesíum og magnesíumklóríðs helst sveiflast vegna mikils gufuþrýstings og eru þéttar og föst á kælingarsvæðinu á ofninum, meðan títan hefur mjög lágan gufuþrýsting og er næstum óstöðugt, svo hægt er að halda og hreinsa það. Tómarúm eimingu getur í raun fjarlægt leifar magnesíum, magnesíumklóríð, vetni aðsogað í svitahola hola líkamans og að lokum fengið gríðarlegt porous títan svamp með hreinleika venjulega 99,5% til 99,7%. Sem valkostur er natríum hitauppstreymi svipað og notar málm natríum til að draga úr TICL₄ með viðbrögðum TICL₄ + 4 Na → Ti + 4 NaCl. Natríumaðferðin er með lágt hvarfhita (um 550-600 gráðu) og natríumklóríðið framleitt er leysanara í vatni og skolast í burtu, en hún þarf að meðhöndla mikið magn af natríumsaltvatni og aðgerðin með mikla natríumvirkni krefst meiri varúðar.
Títan svampur fenginn með crower ferlinu (magnesíum eða natríumlækkun) og tómarúm eimingu, þó að hreinleiki sé mjög mikill, inniheldur enn snefilgildi (súrefni, köfnunarefni, kolefni) og leifar klóríð og er í porous og lausu ástandi. Til þess að fá iðnaðar títan ingots með þéttleika, einsleitri samsetningu, minni óhreinindi og framúrskarandi vélrænni eiginleika er nauðsynlegt að bráðna og hreinsa þá. Tómarúm sjálf-neyslu rafskautsbogar ofna eru venjulega notaðir til að bráðna. Í fyrsta lagi er títan svampurinn mulinn og skimaður og málmblöndur (eins og Al, V, osfrv.) Samsvara nákvæmlega samkvæmt nauðsynlegri samsetningu ál, blandað jafnt og þrýst í rafskautsblokkir undir miklum þrýstingi og síðan eru margar rafskautsblokkir soðnar í nægilega langan sjálfstraust rafskauta. Rafskautið er komið fyrir í tómarúmi eða óvirku gasi (argon eða helíum) verndað andrúmsloftshólf af vatnskældu kopar deiglunni og kveikt er á boga milli rafskautsins og ingotplötunnar neðst á deiglunni. Öflugur boga hiti bráðnar rafskautstoppinn og bráðnu droparnir falla í deigluna til að mynda bráðna laug og storkna í ingots. Allt ferlið er framkvæmt í tómarúmi eða óvirku andrúmslofti og kemur í veg fyrir oxun og nitriding títan. Meira um vert, í bráðnu ástandi, eru nokkur óhreinindi með mikinn gufuþrýsting (svo sem leifar MgCl₂, súrefni að hluta, vetni osfrv.), Verða enn frekar sveiflast og fjarlægja og storknunarferli bráðnar laugar eru einnig til þess að aðgreining og fjarlæging á óhreinindum. Fyrir hágæða forrit sem krefjast mikillar hreinleika og einsleitni, svo sem loftblöð, er venjulega tvö eða jafnvel þrjú tómarúms sem neyðar bogar bráðnun, hver og einn bræðsla bætir enn frekar hreinleika, einsleitni og þéttleika Titanium Ingot og að lokum er hægt að stjórna stóru títaníumseiningum með afar lágu óhreinindum (svo sem súrefni, og eins og súrefnisinnihaldi, og svo sem og, og eins og, og svo sem og og og það er hægt að stjórna, og eins og, og eins og, og eins og, og, og, og, og og það er hægt að stjórna, og þéttu, og, og, og, og, og, og, og, og, og, og, og það að lokum, og Conftened undir, og Unifor og og á og og og og og og og og og og og og og og og og og og og og og og og og og og og á og og og og og. Framúrskarandi afköst, veita hágæða hráefni fyrir síðari veltingu, smíð og aðra vinnsluferli.
Í stuttu máli er hreinsun títan flókin kerfisverkfræði sem felur í sér þverfaglega tækni eins og háhita efnafræði, nákvæmni aðskilnað, tómarúm málmvinnslu og rafsegulstig. Frá klórun málmgrýti til að fá hreint ticl₄, til magnesíum-/natríums minnkunar ásamt lofttegundar eimingu til að framleiða títan svamp, til margra lofttæmisbogar sem bráðna til að steypa þéttri þéttu títan ingotum, miðar hvert skref að temja háu efnafræðilega virkni Titanium, útrýmdu afskiptum sem eru með því að vera með því að vera með súrefni, nitroGen og kolefni, og loksins transorm, sem eru með það sem hægt er málmgrýti í „geimmálma“, „sjávarmálma“ og „lífeðlisfræðilega málma“ sem styðja reitir eins og geimferðir, sjávarverkfræði og lífeðlisfræði, sem sýnir einstakt gildi þess sem nútíma iðnaðarperla. Ef þú vilt vita fleiri títanupplýsingar, PLS Tengiliðurcatherine@hiriger.com.
