Titano ritės šilumokaitis-Titano apdorojimo technologija

Susidomėjimas aukštos kokybės dalimis, pagamintomis iš didelio grynumo miltelių, pagamintų International Titanium Powder Titanium Equipment, Titanium Coil,Titano ritės šilumokaitis, Titanium Reactor, Titanium Evaporator Company apima tik dabartinius apdirbimo arba miltelių formavimo metodus. Nedidelė išlaidų dalis. Milteliai gali būti naudojami kaip pasirinkta medžiaga keletui beveik tinklinio formavimo metodų, tokių kaip nusodinimas lazeriu ir metalo liejimas srove.

Titano apdirbimo technologija

Titanas pasižymi unikaliomis savybėmis: mažas tankis, didelis specifinis stiprumas, atsparumas aukštai temperatūrai, ypač atsparus korozijai. Kaip struktūrinis metalas, titanas užima ketvirtą vietą žemės plutoje, antra po geležies, aliuminio ir magnio, ir daugiau nei nikelio, vario, chromo, švino, alavo ir cinko suma. Tačiau dabartinės titano gamybos sistemos yra labai sudėtingos ir brangios. Titanas yra kilnus, nes dabartinis rafinavimo procesas nuo rūdos iki metalo yra kelių etapų, aukštos temperatūros partijos šalinimo procesas. Pradedame aprašydami dabartinę titano technologiją, o tada aptariame keturis perspektyviausius būdus, kaip sumažinti titano sąnaudas. Šie metodai apima Kroll, Hunter, Cambridge ir Armstrong metodus.

1. Dabartinis titano gavybos būdas

Šiuo metu titano metalo gamyba pradedama iš rutilo TiO2. Rutilas ir naftos koksas chlorinami verdančio sluoksnio reaktoriuje 1000 laipsnių (1830 laipsnių F) temperatūroje, kad susidarytų TiCl4.

TiO2+2Cl2+CTiCl4+CO2

Titano gamyba taip pat gali prasidėti iš kitų pigių šaltinių, tokių kaip ilmenitas ar šlakas, tačiau jame yra daugiau geležies ir kitų priemaišų. Skystas TiCl4 yra išvalytas, o apie 90% TiCl4 oksiduojasi iki TiO2 pigmentų pramonei.

Visų komercinių TiCl4 procesų pradžios taškas. Dvi pagrindinės priežastys pradėti nuo TiCl4 yra ① didelis TiCl4 grynumas ir ② titano ir deguonies atskyrimas

2. Kroll metodas

Palyginti su 1948 m. DuPont sukurtu metodu, šiuo metu naudojamas Kroll metodas beveik nepasikeitė, daugiausia apimantis šiuos metodus. Sausas švarus nerūdijančio plieno garintuvas buvo evakuotas ir užpildytas argonu. Tada magnis, naudojamas TiCl4 redukcijai, įpilamas į garintuvą. Įkaitinkite garintuvą iki 800 laipsnių -900 laipsnių (1470 laipsnių F-1650 laipsnio F) ir lėtai įpilkite TiCl4 į garintuvą. Magnio redukcijos TiCl4 reakcijos formulė yra tokia:

TiCl4+2MgTi+2MgCl2

Kai redukcija vyksta, MgCl2 periodiškai išteka. Po kelių dienų, priklausomai nuo retortos dydžio, reakcija sustoja ir pakyla retortos slėgis. Šiuo metu apie 30% magnio liko nesureagavę. Titano metalas, kuris sudaro kempinę primenančią porėtą medžiagą.

Dabar garintuve yra titano metalo (titano kempinė), nesureagavusio magnio ir šiek tiek MgCl2. Šios priemaišos gali būti pašalintos išplovimo arba vakuuminio distiliavimo būdu. Vakuuminis distiliavimas palieka kempinę titaną padidinant retortos temperatūrą ir vakuume pašalinant nesureagavusį magnį ir MgCl2. Tada reaktorius atidaromas ir titanas pašalinamas. Supjaustykite titano kempinę į 0,6 cm0,25 gabalėlius, pridėkite legiruojamųjų metalų ir galbūt šiek tiek titano likučių, tada išlydykite juos į luitus. Siekiant užtikrinti vienodumą ir pašalinti šlako intarpus, luitas dar kartą ar du perlydomas.

3. Elektrolizė

1953 m. Kroll numatė, kad elektrolizė bus naudojama titanui gaminti po 15 metų. Tačiau kodėl po daugiau nei 50 metų nebuvo pastatyta komercinė elektrolitinio titano gamykla?

Tikimasi, kad elektrolizė turės tokį patį poveikį kaip ir Hall-Heroult proceso įdiegimas, kuris labai sumažino susidomėjimą aliuminio gamyba. Prieš Hall-Heroult aliuminis buvo redukuotas natriu, o palūkanos buvo brangesnės nei auksas. Tačiau dėl didelio skirtumo tarp titano ir aliuminio titaną pagaminti elektrolizės būdu yra sunkiau.

Viena vertus, titano lydymosi temperatūra yra 1000 laipsnių (1800 laipsnių F) aukštesnė nei aliuminio. Todėl iki šiol visa kietojo kūno titano įranga, titano ritės, titano šilumokaičiai, titano reaktoriai ir titano garintuvai, pagaminti elektrolizės būdu, turi dendritinį audinį ir dėl vėlavimo praranda elektrolitus. Elektrolitinėje vonioje aliuminis turi tik vieną pastovios būsenos valentą, o titanas – du. Dėl šios daugiavalentės būsenos prarandamas elektroninis efektyvumas. Tačiau pagrindinė problema yra ta, kad elektrolizės metodas gali būti ne pigesnis nei Kroll metodas, nes abu prasideda nuo TiCl4. Kai kurios ekonominės analizės rodo, kad elektrolizės metodas turėtų sutaupyti šiek tiek pinigų nei Kroll metodas. Tačiau kai kurių įmonių bandomoji gamyba to neįrodė.

Elektrolizė tapo pagrindine elektroekstrakcijos tyrimų sritimi. Tačiau jis niekada nebuvo gaminamas pramoniniu būdu. Realybė tokia, kad visi išleido šimtus tūkstančių dolerių eksperimentinėms gamykloms statyti, o paskui atsisakė šių projektų.

4.FFC Kembridžo metodas

Kitas – radikalesnis elektrolitinės redukcijos metodas, kurį paskelbė Derekas Fray iš Kembridžo universiteto, atnešęs žmonėms jaudulio. Taikant šį metodą, TiO2 presuojamas į granules ir naudojamas kaip katodas 950 laipsnių (1740 laipsnių F) kalcio chlorido (CaCl2) vonioje, o anodas yra grafito elektrodas. Kai veikia elektros srovė, deguonis jonizuojasi ir ištirpsta CaCl2 vonioje. Kadangi vienavalentis deguonis yra tirpale, dvivalenčių titano jonų problema pašalinama. Šiuo metodu pagamintame titane yra tik 60 ppm deguonies kilogramų skalėje.

Metodas prasideda nuo rutilo, todėl teoriškai susidomėjimas titano gamyba turėtų būti labai sumažintas. Tačiau rutilas nėra grynas TiO2, todėl reikia rasti alternatyvą chloravimui gryninant. Be to, viena iš priežasčių yra ta, kad chloravimo metodas atskiria titaną nuo deguonies. Daugelis ankstesnių pastangų gaminti mažai deguonies turintį titaną žlugo

Kad šis procesas vyktų sklandžiai, reikalinga ne tik TiO2 elektrolizės sėkmė, bet ir nebrangus gryno TiO2 šaltinis. Nuo mažos gamybos iki tonų industrializacijos dar reikia nueiti ilgą kelią. Kadangi šis metodas gali labai sumažinti titano kainą, verta jį ištirti.