Kako se izrađuje titanij? Hardcore putovanje od rude do metala

1.Prerada minerala

"Sirovi" titan izvađen iz stijena ne postoji u čistom metalnom obliku, već se uglavnom skladišti uilmenit(FeTiO₃) irutil(TiO₂), pri čemu rutil ima veći sadržaj titana i visoko je{0}}kvalitetna sirovina. Najprije zdrobite i sameljite rudu u fini prah; Zatim upotrijebite magnetsku separaciju, reselekciju i druge metode za odvajanje koncentrata s visokim sadržajem titana (koncentrat ilmenita ili koncentrat rutila) i uklanjanje nečistoća poput željeza i silicija.

2.Kloriranje

Osnovni korak pretvaranja titana u "tekući intermedijer" (titanov tetraklorid) je transformacija krutog titanovog oksida u tekući titanov tetraklorid (TiCl ₄) - bezbojnu, hlapljivu i vrlo korozivnu tekućinu koja olakšava naknadno pročišćavanje i redukciju. Pomiješajte koncentrat titana (TiO ₂) s koksom (ugljik) i stavite u peć za kloriranje; Zagrijte na oko 1000 stupnjeva i unesite plin klor (Cl ₂) u isto vrijeme; Pod visokom temperaturom, reakcija stvara paru titanijevog tetraklorida, koja se hladi kako bi se dobio tekući sirovi titanijev tetraklorid pomiješan s nečistoćama poput željeznog klorida.

3.Pročišćavanje

Sirovi titan tetraklorid zahtijeva pročišćavanje destilacijom. Ova se metoda oslanja na razlike u vrelištu. TiCl₄ vrije na 136,4 stupnja, dok željezni klorid vrije na 315 stupnjeva. Sirova tekućina se zagrijava. Frakcija koja vrije na 136,4 stupnja skuplja se kao TiCl₄ visoke -čistoće. Teže nečistoće ostaju kao talog.

4.Smanjenje

Magnezij se "natječe" za klor, rađajući spužvasti titan (jezgreni korak). Ovo je najkritičniji korak u proizvodnji titana i također jezgra Kroll procesa - redukcija titan tetraklorida s metalnim magnezijem kako bi se dobio čisti titan. Ispumpajte čisti titan tetraklorid u zatvorenu reakcijsku posudu od nehrđajućeg čelika, napunite posudu plinom argonom (inertni plin) i izolirajte zrak (kako biste spriječili oksidaciju titana i magnezija); Stavite ingot magnezija i zagrijte ga na 800-850 stupnjeva kako bi se magnezij otopio u tekuće stanje; Magnezij burno reagira s titanovim tetrakloridom kako bi istisnuo čisti titan; Nakon što je reakcija završena, proizvod se hladi kako bi se dobio porozni spužvasti titan (obično poznat kao "spužvasti titan") pomiješan s magnezijevim kloridom i neizreagiranim magnezijem

5. Odvajanje: Vakuumska destilacija, pročišćavanje spužvastog titana

Magnezijev klorid i nečistoće magnezija u spužvastom titanu moraju se ukloniti, inače će to utjecati na kasniju obradu:

• Stavite spužvastu smjesu titana u peć za vakuumsku destilaciju i zagrijte je na visoku temperaturu;
• U vakuumskom okruženju, magnezij i magnezijev klorid će ispariti i kondenzirati se za recikliranje (magnezij se može reciklirati);
• Konačni rezultat je spužvasti titan čistoće preko 99,7%, sivo crne i porozne strukture.

6.Taljenje

Od spužvastog titana do titanskih ingota. Spužvasti titan je porozan i labav i ne može se izravno preraditi u dijelove. Mora se rastaliti u guste ingote titana. Spužvasti titan utiskuje se u elektrode i stavlja u vakuumsku lučnu peć za taljenje (ili peć za taljenje elektronskom zrakom); Električna energija se primjenjuje u vakuumskom okruženju, a luk stvara visoke temperature (preko 1668 stupnjeva, tališta titana), uzrokujući topljenje spužvastog titana u tekući titan; Nakon hlađenja tekući titan se lijeva u ingote titana - to je osnovna sirovina koja se može koristiti za kovanje, valjanje i obradu.

7. Obrada

Ingoti od titana mogu se transformirati u različite proizvode. Ingoti titana moraju proći naknadnu obradu prije nego što se mogu transformirati u titanove materijale koje vidimo.

• Kovanje/valjanje: Zagrijavanje titanskih ingota i njihovo kovanje u šipke, ploče ili valjanje u cijevi i folije pomoću preše;
• Legiranje: Dodavanje elemenata kao što su aluminij i vanadij za izradu legura titana (kao što je TC4) za povećanje čvrstoće i otpornosti na visoke temperature;
• Površinska obrada: poliranje, eloksiranje, itd. za povećanje otpornosti na koroziju i estetike.