Ako sa vyrába titán? Hardcore cesta od rudy k kovu

1.Spracovanie minerálov

„Surový“ titán extrahovaný z hornín neexistuje v čistej kovovej forme, ale je hlavne uložený vilmenit(FeTiO₃) arutil(TiO₂), pričom rutil má vyšší obsah titánu a je-kvalitnou surovinou. Najprv rozdrvte a rozdrvte rudu na jemný prášok; Potom použite magnetickú separáciu, reselekciu a iné metódy na oddelenie koncentrátov s vysokým obsahom titánu (ilmenitový koncentrát alebo rutilový koncentrát) a odstráňte nečistoty ako železo a kremík.

2.Chlorácia

Základným krokom premeny titánu na "kvapalný medziprodukt" (chlorid titaničitý) je premena pevného oxidu titaničitého na kvapalný chlorid titaničitý (TiCl ₄) -, bezfarebnú, prchavú a vysoko korozívnu kvapalinu, ktorá uľahčuje následné čistenie a redukciu. Zmiešajte titánový koncentrát (TiO ₂) s koksom (uhlík) a vložte ho do chloračnej pece; Zahrejte na približne 1000 stupňov a súčasne zavádzajte plynný chlór (Cl 2); Pri vysokej teplote reakcia vytvára pary chloridu titaničitého, ktoré sa ochladzujú, čím sa získa tekutý surový chlorid titaničitý zmiešaný s nečistotami, ako je chlorid železitý.

3.Prečistenie

Surový chlorid titaničitý vyžaduje čistenie destiláciou. Táto metóda sa spolieha na rozdiely v bodoch varu. TiCl₄ vrie pri 136,4 stupňoch, zatiaľ čo chlorid železitý vrie pri 315 stupňoch. Surová kvapalina sa zahrieva. Frakcia vriaca pri 136,4 stupňoch sa zachytí ako TiCl4 vysokej -čistoty. Ťažšie nečistoty zostávajú ako zvyšok.

4. Redukcia

Horčík "súťaží" s chlórom, čím sa zrodí hubovitý titán (jadro krok). Toto je najdôležitejší krok pri výrobe titánu a tiež jadro Krollovho procesu - redukcie chloridu titaničitého kovovým horčíkom na získanie čistého titánu. Načerpajte čistý chlorid titaničitý do uzavretej reakčnej nádoby z nehrdzavejúcej ocele, naplňte nádobu plynným argónom (inertný plyn) a izolujte vzduch (aby sa zabránilo oxidácii titánu a horčíka); Vložte horčíkový ingot a zahrejte ho na 800-850 stupňov, aby sa horčík roztopil do tekutého stavu; Horčík prudko reaguje s chloridom titaničitým, aby vytlačil čistý titán; Po dokončení reakcie sa produkt ochladí, čím sa získa porézna huba ako titán (bežne známa ako "huba titánová") zmiešaná s chloridom horečnatým a nezreagovaným horčíkom.

5. Separácia: Vákuová destilácia, čistenie titánovej huby

Chlorid horečnatý a nečistoty horčíka z titánovej huby musia byť odstránené, inak to ovplyvní následné spracovanie:

• Vložte špongiovú titánovú zmes do vákuovej destilačnej pece a zahrejte ju na vysokú teplotu;
• Vo vákuovom prostredí sa horčík a chlorid horečnatý vyparujú a kondenzujú na recykláciu (horčík je možné recyklovať);
• Konečným výsledkom je titánová špongia s čistotou nad 99,7 %, ktorá predstavuje sivo čiernu a poréznu štruktúru.

6.Tanie

Od titánovej špongie po titánové ingoty. Titánová huba je porézna a sypká a nedá sa priamo spracovať na časti. Musí sa roztaviť na husté titánové ingoty. Hubovitý titán sa lisuje do elektród a vkladá do vákuovej oblúkovej taviacej pece (alebo taviacej pece s elektrónovým lúčom); Elektrina sa aplikuje vo vákuovom prostredí a oblúk generuje vysoké teploty (presahujúce 1668 stupňov, bod topenia titánu), čo spôsobuje, že sa titánová huba roztaví na tekutý titán; Po ochladení sa tekutý titán odlieva do titánových ingotov - je to základná surovina, ktorá sa dá použiť na kovanie, valcovanie a spracovanie.

7.Spracovanie

Titánové ingoty môžu byť premenené na rôzne produkty. Titánové ingoty musia prejsť následným spracovaním predtým, ako môžu byť transformované na titánové materiály, ktoré vidíme.

• Kovanie/valcovanie: Zahrievanie titánových ingotov a ich kovanie na tyče, dosky alebo valcovanie do rúr a fólií pomocou lisu;
• Legovanie: Pridanie prvkov, ako je hliník a vanád, na výrobu zliatin titánu (ako je TC4) na zvýšenie pevnosti a odolnosti voči vysokej teplote;
• Povrchová úprava: leštenie, eloxovanie atď. na zvýšenie odolnosti proti korózii a estetiky.