Titanijum, metal poznat po svojoj visokim omjeru na težini, izuzetan otpor korozijom i biokompatibilnošću, ima širok spektar aplikacija koji se oslanjaju na proces efikasnog i visoke vađenja i rafiniranja iz rudne sirovine. Titanijum u prirodi uglavnom postoji u obliku rutila ili ilmena (Fetio) i pretvaranje ovih ruda u koristan čisti titanijum je da je suzgroini intenzivni projekat, a titan je da se titanijum reagira na visokim temperaturama koji čine tradicionalne metode za smanjenje topljenja gotovo nemoguće primijeniti direktno. Stoga se masovna proizvodnja čistog titanijuma (posebno titanium spužva) u industriji uglavnom oslanja na Kroll metodu i njen izvedeni postupak, a njegova je osnovna ideja da se prvo pretvori u isparljivi intermedijarni spoj - titanijum tetrahlorid (Ticl₄), a zatim smanjuju i pročišćavaju i pročišćavanje srednjeg srednjeg sredstva.
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 kvalificirano sirovina za naredne korake smanjenja.
Nakon dobijanja ticl₄ visoke čistoće, ulazi u proces smanjenja za proizvodnju titanijumskih metala, a glavni proces je toplotnog smanjenja magnezijuma. Veliki čelični reaktor (redukciona peć) zaštićena inertnim argonskim plinom ispunjen je dovoljnom količinom rastopljenih magnezijuma (MG). Rafinirana tekućina Ticl₄ polako se ubrizgava ili prska u rastaljena magnezijum kupala na temperaturi od oko 800-900 stepeni u dobro kontroliranoj stopi. 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 temperaturu kako bi se izbjeglo pregrijavanje ili leteće temperature. Titanijum metal proizveden reakcijom nije u rastopljenoj državi, već se odlaže u labav i porozni čvrst obrazac na unutrašnjem zidu reaktora ili na čeličnoj košarici u centru, a rastaljen magnezijum-klorid (mgcl₂) proizveden iznad rastaljenog magnezijumskog sloja, jer je njegova gustoća magnezijum niža od magnezijuma. Nakon reakcije, cjelokupni reaktor se polako ohladi pod zaštitom argona. Hlađeni reaktor sadrži titanijumske kavernosum, preostali magnezijum (nereagiran) i učvršćeni magnezijum hlorid. Za odvajanje ovih komponenti i dodatno pročišćavanje spužve od titana, potreban je vakuum destilacija. Reaktor u cjelini ili uklonjeni sunđerski blokovi postavljeni su u posebnu vakuumsku destilacijsku peć i prerađuje se duže vrijeme pod visokom temperaturom (približno . 920-1010 stepen) i visokog vakuuma (manje od 0,1 pa). U ovom okruženju, preostali magnezijum i magnezijum-hlorid su preferencijalno volatilizirani zbog visokog tlaka pare i kondenzirani su i zarobljeni u zoni hlađenja peći, a titanijum ima vrlo nizak isparljiv, pa se može zadržati i pročistiti. Vakuumska destilacija može učinkovito ukloniti preostali magnezijum, magnezijum-hlorid, vodonik u pora u kavernoznim tijelom, a konačno dobivaju masivnu poroznu spužvu titana sa čistoćom od 99,5% na 99,7%. Kao alternativa, natrijum toplotno smanjenje slično je u principu, koristeći metalni natrijum za smanjenje ticl₄ sa reakcijom ticl₄ + 4 na → ti + 4 nacl. Natrijum-metoda ima nisku temperaturu reakcije (oko 550-600 stepeni), a natrijum-hlorid je rastvorljiviji u vodi i opran, ali treba tretirati veliku količinu otpadnih voda natrijum soli, a operacija s visokom natrijumom potrebna je oprez.
Titanium spužva dobijena procesom kurača (magnezijum ili u vakuumskim destilacijama, iako je čistoća vrlo visoka, i dalje sadrži nečistoće praćenja (kisik, azot, ugljik) i preostali hlorid, a u poroznom i labavom stanju. Da bi se dobio industrijski titanijum ingoti s gustinošću, ujednačenom sastavu, nižim sadržajem nečistoće i odličnim mehaničkim svojstvima, potrebno ih je rastopiti i pročistiti. Vakuum samopotkrivene elektrode lučne peći obično se koriste za topljenje. Prvo se spuštaju od titanijuma, a legirani elementi (kao što su Al, V, itd.) Prema potrebanju legure, mešaju ravnomjerno i pritisnute u blokove elektrode pod velikim pritiskom, a zatim se višestruki blokovi elektrode zavari u dovoljno dugotrajne elektrode. Elektroda se nalazi u vakuumu ili inertnom plinu (argonu ili helium) zaštićenu komoru za atmosferu na vodenim bakrenim bakim, a luk se zapali između elektrode i ingotske ploče na dnu mrvice. Snažno lučno toplota topi se vrh elektrode, a rastopljene kapljice spadaju u frizirani da bi se formirali bazen topljenje i učvršćuju u ingote. Čitav proces se vrši u vakuumu ili inertnoj atmosferi, učinkovito sprečava oksidaciju i nitrizam titanijuma. Što je još važnije, u rastopljenoj državi, neke nečistoće sa visokim pritiskom pare (kao što su preostali mgcl₂, djelomični kisik, vodonik, itd.) Bit će dodatno pokroviteljski i uklonjeni, a postupak učvršćivanja i uklanjanja nečistoća i uklanjanja nečistoća. Za vrhunske aplikacije koje zahtijevaju ekstremnu čistoću i ujednačenost, kao što su noževi aero motora, dva ili čak troje vakuum samopotkriveni luk, a na kraju se može kontrolirati velikim niskim sadržajem nečistoće (kao što su sadržaj kisika), ujednačenom i gustom strukturi, i odlične performanse, pružajući visokokvalitetnu sirovu Materijali za naknadno kotrljanje, kovanje i druge procese obrade.
Ukratko, pročišćavanje titanijuma je složeni sistemski inženjering koji uključuje multidisciplinarne tehnike poput hemije visoke temperature, preciznosti odvajanja, vakuum metalurgije i elektrometalurgija. Od kloriranja rude za postizanje čistog ticl₄, na magnezijum / natrijumski smanjenje za proizvodnju titanijumske sunđere, na bavljenje gustim gustim gustinim ingonima, eliminirajući upad nečistoća, azota i ugljika, a konačno transformirati potencijal koji se nalazi u rudu u "Space metali", "biofilinski metali" i "biofilinski metali" koji podržavaju vrhunske polja kao što su vazduhoplovstvo, morski inženjering i biomedicina, pokazuju svoju jedinstvenu vrijednost kao moderni industrijski biser, a želite kontaktirati više titanijumacatherine@hiriger.com.
