Jak se vyrábí titan? Hardcore cesta od rudy ke kovu

1.Zpracování nerostů

„Syrový“ titan extrahovaný z hornin neexistuje v čisté kovové formě, ale je převážně uložen vilmenit(FeTiO₃) arutil(TiO₂), přičemž rutil má vyšší obsah titanu a je-kvalitní surovinou. Nejprve rudu rozdrťte a rozdrťte na jemný prášek; Poté použijte magnetickou separaci, reselekci a další metody k separaci koncentrátů s vysokým obsahem titanu (ilmenitový koncentrát nebo rutilový koncentrát) a k odstranění nečistot, jako je železo a křemík.

2.Chlorace

Základním krokem přeměny titanu na „kapalný meziprodukt“ (chlorid titaničitý) je přeměna pevného oxidu titaničitého na kapalný chlorid titaničitý (TiCl ₄) -, bezbarvou, těkavou a vysoce korozivní kapalinu, která usnadňuje následné čištění a redukci. Smíchejte titanový koncentrát (TiO ₂) s koksem (uhlík) a vložte jej do chlorační pece; Zahřejte na přibližně 1000 stupňů a současně přidávejte plynný chlór (Cl 2); Při vysoké teplotě reakce generuje páru chloridu titaničitého, která se ochladí, aby se získal kapalný surový chlorid titaničitý smíchaný s nečistotami, jako je chlorid železitý.

3. Očista

Surový chlorid titaničitý vyžaduje čištění destilací. Tato metoda se opírá o rozdíly v bodech varu. TiCl₄ vře při 136,4 stupni, zatímco chlorid železitý vře při 315 stupni. Surová kapalina se zahřívá. Frakce vroucí při 136,4 stupni se shromažďuje jako vysoce čistý TiCl4. Těžší nečistoty zůstávají jako zbytky.

4.Snížení

Hořčík „soutěží“ o chlór a zrodí houbový titan (jádro krok). Toto je nejkritičtější krok při výrobě titanu a také jádro Krollova procesu - redukce chloridu titaničitého kovovým hořčíkem za účelem získání čistého titanu. Čerpejte čistý chlorid titaničitý do uzavřené reakční nádoby z nerezové oceli, naplňte nádobu plynným argonem (inertní plyn) a izolujte vzduch (aby se zabránilo oxidaci titanu a hořčíku); Umístěte hořčíkový ingot a zahřejte jej na 800-850 stupňů, aby se hořčík roztavil do kapalného stavu; Hořčík prudce reaguje s chloridem titaničitým, aby nahradil čistý titan; Po dokončení reakce se produkt ochladí, aby se získala porézní houba jako titan (běžně známá jako „houbovitý titan“) smíchaná s chloridem hořečnatým a nezreagovaným hořčíkem.

5.Separace: Vakuová destilace, čištění houbovitého titanu

Chlorid hořečnatý a nečistoty hořčíku z titanové houby musí být odstraněny, jinak to ovlivní následné zpracování:

• Houbovou titanovou směs vložte do vakuové destilační pece a zahřejte ji na vysokou teplotu;
• Ve vakuovém prostředí se hořčík a chlorid hořečnatý vypařují a kondenzují pro recyklaci (hořčík lze recyklovat);
• Konečným výsledkem je houbový titan s čistotou přes 99,7 %, který představuje šedočernou a porézní strukturu.

6.Tání

Od houbovitého titanu po titanové ingoty. Houbová titanová houba je porézní a sypká a nelze ji přímo zpracovat na části. Musí se roztavit na husté titanové ingoty. Houbovitý titan je lisován do elektrod a umístěn do vakuové obloukové tavicí pece (nebo tavicí pece s elektronovým paprskem); Elektřina je aplikována v prostředí vakua a oblouk generuje vysoké teploty (přesahující 1668 stupňů, bod tání titanu), což způsobuje, že se titanová houba roztaví na tekutý titan; Po ochlazení se tekutý titan odlévá do titanových ingotů - to je základní surovina, kterou lze použít pro kování, válcování a zpracování.

7.Zpracování

Titanové ingoty lze přeměnit na různé produkty. Titanové ingoty musí projít následným zpracováním, než mohou být přeměněny na titanové materiály, které vidíme.

• Kování/válcování: Zahřívání titanových ingotů a jejich kování na tyče, desky nebo válcování do trubek a fólií pomocí lisu;
• Legování: Přidání prvků, jako je hliník a vanad, pro výrobu slitin titanu (jako je TC4) pro zvýšení pevnosti a odolnosti vůči vysokým teplotám;
• Povrchová úprava: leštění, eloxování atd. pro zvýšení odolnosti proti korozi a estetiky.