Xom rudadan olingan titanium metall g'ovakli va shimgichli ko'rinishi tufayli shimgichli titanium deb ataladi. Titan kimyoviy element sifatida juda ko'p. Er qobig'idagi eng ko'p tarqalgan metall elementlar orasida titan to'rtinchi o'rinda turadi (Al, Fe va Mg dan keyin). Titan ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan birinchi mineral rutil (TiO2) yoki ilmenit (FeTiO3) bo'lib, ushbu ruda minerallaridan metall titanni tayyorlash quyidagi 5 xil bosqich yoki protseduralarga bo'linadi, xususan:
(1) Minerallar TiCl4 hosil qilish uchun xlorlanadi;
(2) TiCl ni distillash orqali tozalash;
(3) TiCl4 ni metall titan ishlab chiqarish uchun kamaytirish [Kroll jarayoni];
(4) Titan metalini (shimgich titanium) tozalash uchun kamaytirish jarayonining yon mahsulotlarini olib tashlang;
(5) Titanium titanium (CP titanium) va titanium qotishmalarini eritishning keyingi bosqichiga mos keladigan mahsulotlarni olish uchun metall titanni maydalash va tasniflash.
Xlorlash jarayoni rutilning yuqori tozaligini talab qilmaydi. Agar rutil o'rniga ilmenit ishlatilsa, xom ashyo TiO2 ga boy titan shlaklari bo'lib, u temir ishlab chiqarish uchun ilmenitni elektr pechda uglerod bilan eritishning yon mahsulotidir. Xlorlash reaksiyasi xloratorga rutil bilan birga kiradigan TiO2, aralashmalar va uglerod (koks) bo'lgan qaynab turgan pechda sodir bo'ladi, 3.1-rasmga qarang. Uglerod bilan aloqa qilganda, reaksiya mahsulotlari metall xlorid (MClx), CO2, CO va gazsimon TiCl4 (TiCl4 ning qaynash nuqtasi 136 daraja C), bu reaktsiya mahsulotlari reaktorning yuqori o'tkazgichidan chiqariladi va to'g'ridan-to'g'ri fraksiyaga kiradi. birligi (3.2-rasmga qarang).
Xlorlanish reaktsiyasining asosiy formulasi quyidagicha:
TiO2 plyus 2Cl2 plyus C→TiCl4 va CO2
va
TiO2 plyus 2Cl2 plyus 2C→TiCl4 plyus 2CO
Ishlab chiqarish jarayonining ikkinchi bosqichi distillash bosqichidir, chunki xlorlash bosqichidan birlamchi TiCl4 yanada tozalanishi kerak. Tozalash ikki bosqichli distillash tozalash jarayonini ko'rsatadigan 3.2-rasmda ko'rsatilganidek, TiCl4 ni fraksiyonel distillash orqali amalga oshiriladi. Birinchi qadam CO va CO2 kabi past qaynaydigan aralashmalarni, ikkinchi bosqich SiCl4 va SnCl4 kabi yuqori qaynaydigan aralashmalarni olib tashlashdir. Tozalangan TiC4 ishlatilgunga qadar inert gaz himoyasi ostida saqlanadi.
Ishlab chiqarish jarayonining keyingi bosqichi TiCl4 ning kamayishi, Kroll jarayonidir. Tozalangan TiCl4 magniyli metall bilan to'ldirilgan va inert gaz bilan to'ldirilgan reaktorga qo'shiladi. 800 ~ 850 gradusgacha qizdirilganda quyidagi umumiy pasayish reaktsiyasi sodir bo'ladi:
TiCl4 plyus 2Mg→Ti plyus 2MgCl2
Reaksiya aslida quyidagi ikki bosqich bilan yakunlanadi:
TiCl4 plus Mg→TiCl2 plus MgCl2
dan so'ng
TiCl2 plyus Mg→Ti plyus MgCl2
Kroll qaytaruvchi reaktorning sxematik diagrammasi 3.3-rasmda keltirilgan. Chapdagi qaytaruvchi reaktor o'ngdagi vakuumli distiller bilan birlashtirilgan. Qaytarilish reaktsiyasi birinchi marta 1930-yillarning oxirida Kroll tomonidan o'rganilgan va TiCl4 ni Mg bilan kamaytirish jarayoni hali ham Kroll jarayoni deb ataladi. Yuqoridagi reaktsiya formulasi bilan qisqartirilgan yakuniy mahsulot metall titanining o'zi juda toza, ammo sof metall titan MgCl2 bilan aralashadi. Krollni pasaytirish jarayonining rivojlanishi bilan MgCl2 ning ko'p qismi doimiy ravishda olib tashlanadi, ammo ma'lum qoldiq miqdorlar mavjud, ularni olib tashlash keyingi titanium metallni tozalash bosqichida muhokama qilinadi.
Qaytarilish reaktsiyasi ekzotermik reaktsiya bo'lganligi sababli, Mg o'z ichiga olgan reaktorga TiCl4 qo'shilish tezligi boshqariladigan harorat ostida bo'lishi kerak, bu zich qattiq reaktivlarning shakllanishiga yo'l qo'ymaslik va boshqa mahsulotlarning uchuvchanligini oldini olish uchun zarurdir. Ushbu reaksiyaning mahsuloti metall titan va MgCl2 aralashmasi bo'lib, Kroll jarayonining mahsuloti bo'lgan "gubka titan bloki" deb ataladi.
1910 yilda Hunter TiCl4 ni eritilgan Na bilan kamaytirish mumkinligini tasdiqladi va shimgich titanini tayyorlashning bu usuli Hunter usuli deb ataladi. 1960 va 1995 yillar orasida bu usul yordamida shimgichli titanning katta miqdori ishlab chiqarilgan. Hozirgi vaqtda ushbu usul yordamida titanium shimgichni keng miqyosda ishlab chiqarish uchun zavodlar mavjud emas, chunki asosan magniyni kamaytiruvchi vosita sifatida ishlatish natriyni iqtisodiy nuqtai nazardan ishlatishdan ko'ra jozibadorroqdir.
Ishlab chiqarish jarayonidagi keyingi qadam metall titanni tozalash, ya'ni shimgich titan blokidan MgCl2 qoldiqlarini olib tashlashdir. MgCl2 ni quyidagi usullardan biri bilan ajratish mumkin: kislota bilan yuvish, inert gazni tozalash yoki vakuumli distillash. Birinchi usul MgCl2 ning kislotali eritmalarda afzal eruvchanligidan foydalanadi va MgCl2 parchalangan titanium shimgichdan endi keng qo'llanilmaydigan ajratish yuvish usuli bilan olib tashlanishi mumkin. Boshqa usullar MgCl ni to'g'ridan-to'g'ri Kroll reaktorida olib tashlashning afzalliklariga ega. Ushbu usullar MgCl ni bug'lanish orqali tanlab olib tashlash uchun MgCl ning yuqori bug' bosimidan foydalanadi, so'ngra shimgich titanidan Mg va Cl ni olish uchun kondensatsiyalanadi va inert gaz qoidasi MgCl2 bug'ini tashish uchun argonni tashuvchi sifatida ishlatishdir.
3.3-rasmda vakuumli distillash jarayonining (VDP) sxematik diagrammasi keltirilgan. Bu jarayonda shimgich titan bloki chap tarafdagi Kroll reaktorida vakuum ostida isitiladi. Bu vaqtda uchuvchi MgCl2 va ortiqcha metall Mg bug 'bosimidan kelib chiqadi va boshqa idishda kondensatsiyalanadi (3.3-rasmdagi o'ng idishga qarang), bu Mg yangi qo'shilgandan so'ng, keyingi pasaytirish davri uchun Kroll reaktori vazifasini bajaradi. 3.3-rasmda chap tomonda titan shimgichli blokli idish bo'sh idish bilan almashtirildi, bu iqtisodiy afzalliklarga ega bo'lgan yarim uzluksiz jarayon. Titan shimgichni tozalashning uchta jarayoni orasida vakuumli distillash jarayoni (VDP) bilan ishlov berilgan titanium shimgich bloki uchuvchi moddalarning eng past tarkibiga ega. Vakuumli distillash jarayonida (VDP) yuqori haroratda (700 ~ 850 daraja) reaktorda massa almashinuvi tufayli, ya'ni titanium shimgich haqiqatan ham zanglamaydigan po'latdan yasalgan reaktordan oz miqdorda Fe va Ni ni o'zlashtiradi. Superqotishmalar orasida Ni ayniqsa nomaqbuldir, chunki chegaradan yuqori Ni miqdori uning emirilish kuchini pasaytiradi, bu shimgichli titan bloklarini sinterlashda ham amal qiladi.
Ikkala jarayonda (inert gazni tozalash va VDP) Mg va Cl2 qayta tiklanadi va qayta ishlanadi. Hozirgi vaqtda Mg kamaytirish yo'li bilan titanium shimgichni ishlab chiqarish, asosan, yopiq pastadir ishlab chiqarishga erishdi, ammo partiyalar o'rtasida tegishli miqdorda Mg va Cl2 "aralashtirish" kerak.
Ishlab chiqarish jarayonining yakuniy bosqichi titanium shimgichni maydalash va tasniflashdir. Ortiqcha Mg va MgCl2 ni olib tashlaganingizdan so'ng, titanium shimgichni donador metall titanga bo'lindi. Maydalash va tasniflashdan so'ng, titanium shimgichning qo'pol navlari ularning hajmini yanada kamaytirish uchun kesiladi. Maydalash va kesish operatsiyalari havoda amalga oshiriladi, ammo ehtiyot bo'lish kerak, chunki titan potentsial piroforik moddadir va operatsiya vaqtida yuzaga keladigan har qanday tutashuv manbasi azotga boy joylarni hosil qiladi va titan shimgichni ifloslantiradi, natijada keyingi eritish sodir bo'ladi. nuqsonlar. VDP jarayonining yuqori ish harorati titanium shimgich blokini segmentlashni qiyinlashtiradi. Agar maxsus so'rov bo'lmasa, shimgichli titan ishlab chiqaruvchilari haqiqiy o'rtacha zarracha hajmi 3 ~ 5 sm dan kam bo'lgan mahsulotlarni ishlab chiqarishni davom ettirmaydilar, bu nafaqat keyingi maydalash va kesishning operatsion xarajatlarini yo'q qiladi, balki yong'in xavfini ham oldini oladi. bu operatsiyalar davomida shimgich titanida. . Kerakli yoki o'ziga xos titanium shimgichning zarracha hajmi ishlab chiqariladigan yakuniy mahsulotga bog'liq. Titanium shimgichning qo'pol taneli navlari (2,5 sm gacha) tijorat maqsadlarida sof titanium (CP titanium) va titanium qotishmalarining aksariyat standart navlarini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Samolyot dvigatelining pichoqlari kabi yuqori samarali sohalarda titanium shimgichning kichikroq zarracha hajmi (maksimal 1 sm) talab qilinadi, bu asosan pichoq sinfidagi materiallarni qo'llashda bo'shliq barqarorligi nuqsonlarini hisobga olishga asoslangan. Bunday shimgich titanining zarracha hajmi 3.4-rasmda ko'rsatilganidek.
Boshqa titaniumli metallarni ishlab chiqarish jarayoni uchun ko'p yillar davomida tadqiqotlar olib borildi va tadqiqotlarning aksariyati shimgich titan ishlab chiqarish tannarxini kamaytirishga bag'ishlangan, ammo ular odatda muvaffaqiyatsiz. Titanning elektrolitik (shuningdek, elektrowinning deb ataladi) ishlab chiqarilishi jozibador misol bo'lib, Dow-Howmet 1975 va 1985 yillar orasida Qo'shma Shtatlarda sinov miqyosidagi ko'rgazma zavodini muvaffaqiyatli qurdi [3.3], o'sha paytda titan bozoridagi pasayish tufayli, katta hajmdagi ishlab chiqarishni amalga oshirish mumkin emas edi. Shuning uchun shuni aytish mumkinki, aslida keng ko'lamli elektrolitik pasayishni amalga oshirish uchun etarlicha ishonchli tizim amalga oshirilmagan va tekshirilishi kerak bo'lgan muammo katta elektrolitik pasayishni muhrlashdir. Hujayraning toza ish muhitini va elektrodning uzoq muddatli barqarorligini saqlab qolish qobiliyati.
Bundan tashqari, so'nggi paytlarda elektrni qayta ishlash yo'li bilan yuqori toza titan ishlab chiqarishga qaratilgan sa'y-harakatlar texnik va iqtisodiy jihatdan juda muvaffaqiyatli bo'ldi. Elektrolitik tozalash avval nopok titanni elektrolitda eritadi, so'ngra uni yuqori toza titan sifatida qayta yotqizadi. Cho'kish sharoitlarini va elektrolitlarning tozaligini diqqat bilan nazorat qilish orqali yuqori toza mahsulotni olish mumkin va bu yuqori toza metallni elektron qurilmalarni ishlab chiqarish uchun püskürtme nishoniga aylantirish mumkin. Titanni elektrolitik tozalashning iqtisodiy maqsadga muvofiqligi shundaki, yuqori tozalikdagi titaniumli materiallardan foydalanadigan foydalanuvchilar ushbu yuqori qo'shimcha qiymatli mahsulotning nisbatan kichik miqdoridan foydalanadilar, bu esa iqtisod nuqtai nazaridan strukturaviy materiallarni qo'llashdan butunlay farq qiladi.
Hozirgi vaqtda shimgichli titanni tayyorlashning yangi jarayoni chuqur o'rganilmoqda, bu elektro-deoksidlanish (EDO)TM deb ataladi. EDO jarayoni elektroliz orqali kislorodni titan oksidi o'z ichiga olgan ionlardan ajratish uchun eritilgan CaCl2 eritilgan hovuz va grafit elektroddan foydalanadi va shu bilan siqilgan yoki sinterlangan TiO2 katodini titanga aylantiradi va g'ovakli metall titan reaksiyadan keyin asl katodda cho'kadi. . Printsipial jihatdan, agar kerakli qotishma elementning kislorod miqdori katod kislorodi bilan aralashtirilsa va TiO2 bilan elektrolitik tarzda kamaytirilsa, unda bu jarayon oldindan qotishma titan shimgichni tayyorlash qobiliyatiga ega, ammo bu jarayon orqali erishilgan ta'sir juda cheklangan va keng ko'lamli ishlab chiqarish imkoniyati hali ham tahlil qilish va asoslash kerak, jarayon bir necha sabablarga ko'ra shunga qaramay hayajonli. Birinchidan, u oldindan qotishma titan shimgichni tayyorlashi mumkin, bu titanium shimgichni tayyorlash, qotishma elementni aralashtirish, mexanik siqishni va boshqalarni o'tkazib yuboradi, bularning barchasi metall ingotlarni eritish uchun dastlabki erituvchi elektrodlarni tayyorlash uchun mo'ljallangan, bu juda katta bo'ladi. ishlab chiqarish xarajatlarini kamaytirish; Ikkinchidan, jarayon titaniumga qotishma elementlarni (masalan, W, Cu va boshqalar) qo'shish qobiliyatiga ega, bu an'anaviy metall ingotlar uchun mashq qilish qiyin, bu haqda keyinroq muhokama qilinadi. Yangi jarayon bir vaqtning o'zida bir nechta qotishma elementlarni tanlash imkoniyatini ochib beradi, ilgari eritish cheklovlari tufayli buni tasavvur qilish mumkin emas edi. EDO jarayonining texnik maqsadga muvofiqligi tasdiqlangan, biroq masshtabni kengaytirishdan so‘ng ko‘p detallar, takror ishlab chiqarishdan tortib ishlab chiqarish xarajatlarigacha chuqur tadqiqot va tahlilni talab qiladi. EDO jarayoni kelajakda tijoratda mavjud bo'ladimi yoki yo'qmi aniq bo'lmasa-da, bu erda uning inqilobiy o'zgarishlari tufayli eslatib o'tilgan.
Qo'shimcha ma'lumot olish uchun biz bilan bog'laning. rahmat
Nikol
Kompaniya: Baoji Jimiyun Dynamic Co., Ltd
Kantri: Xitoy
Qo'shish: Baoti yo'li, Jintai, Baoji shahri, Shaanxi, Xitoy
Cel: plus 86 13369210920
Gmail:nicole@jmyunti.com
Veb-sayt: www.jm-titanium.com
