Како се прави титанијум? Хардцоре путовање од руде до метала

1.Прерада минерала

„Сирови“ титанијум екстрахован из стена не постоји у чистом металном облику, већ се углавном складишти уилменит(ФеТиО₃) ирутил(ТиО₂), при чему рутил има већи садржај титанијума и представља-квалитетна сировина. Прво, уситните и самељите руду у фини прах; Затим користите магнетну сепарацију, поновну селекцију и друге методе за одвајање концентрата са високим садржајем титанијума (илменит концентрат или концентрат рутила) и уклањање нечистоћа као што су гвожђе и силицијум.

2.Хлорисање

Основни корак претварања титанијума у ​​„течни интермедијер“ (титанијум тетрахлорид) је трансформација чврстог титанијум оксида у течни титанијум тетрахлорид (ТиЦл ₄) - безбојну, испарљиву и веома корозивну течност која олакшава накнадно пречишћавање и редукцију. Помешати концентрат титанијума (ТиО ₂) са коксом (угљеником) и ставити у пећ за хлорисање; Загрејати на око 1000 степени и истовремено увести гасни хлор (Цл ₂); Под високом температуром, реакција ствара пару титанијум тетрахлорида, која се хлади да би се добио течни сирови титан тетрахлорид помешан са нечистоћама као што је гвожђе хлорид.

3. Пурифицатион

Сирови титанијум тетрахлорид захтева пречишћавање дестилацијом. Овај метод се ослања на разлике у тачки кључања. ТиЦл₄ кључа на 136,4 степени, док гвожђе хлорид кључа на 315 степени. Сирова течност се загрева. Фракција која кључа на 136,4 степена се сакупља као ТиЦл₄ високе -чистоће. Теже нечистоће остају као талог.

4.Смањење

Магнезијум се "такмичи" за хлор, рађајући сунђер титанијум (језгро). Ово је најкритичнији корак у производњи титанијума и такође језгро Кролл процеса - редукције титанијум тетрахлорида металним магнезијумом да би се добио чист титанијум. Пумпајте чисти титанијум тетрахлорид у затворени реакциони суд од нерђајућег челика, напуните посуду гасом аргона (инертни гас) и изолујте ваздух (да бисте спречили оксидацију титанијума и магнезијума); Ставите ингот магнезијума и загрејте га на 800-850 степени да бисте растопили магнезијум у течно стање; Магнезијум бурно реагује са титанијум тетрахлоридом да би заменио чисти титанијум; Након што је реакција завршена, производ се охлади да би се добио порозни сунђер попут титанијума (обично познат као „сунђер титанијум“) помешан са магнезијум хлоридом и неизреагованим магнезијумом

5. Одвајање: вакуум дестилација, пречишћавање сунђера титанијума

Магнезијум хлорид и нечистоће магнезијума у ​​титанијуму сунђера морају бити уклоњене, иначе ће утицати на накнадну обраду:

• Ставите спужвасту мешавину титанијума у ​​пећ за вакумску дестилацију и загрејте је до високе температуре;
• У вакуумском окружењу, магнезијум и магнезијум хлорид ће испарити и бити кондензовани за рециклажу (магнезијум се може рециклирати);
• Коначни резултат је сунђер титанијум са чистоћом од преко 99,7%, који представља сиво црну и порозну структуру.

6.Топљење

Од титанијума сунђера до титанијумских ингота. Сунђер титанијум је порозан и лабав и не може се директно прерађивати у делове. Мора се растопити у густе титанијумске инготе. Сунђер титан се утискује у електроде и ставља у пећ за топљење у вакууму (или пећ за топљење електронским снопом); Електрична енергија се примењује у вакуумском окружењу, а лук генерише високе температуре (преко 1668 степени, тачку топљења титанијума), узрокујући да се сунђер титанијум топи у течни титанијум; Након хлађења, течни титанијум се лива у титанијумске инготе - ово је основна сировина која се може користити за ковање, ваљање и обраду.

7.Обрада

Инготи титанијума могу се трансформисати у различите производе. Титанијумске инготе треба да прођу накнадну обраду пре него што се могу трансформисати у материјале од титанијума које видимо.

• Ковање/ваљање: Загревање титанијумских ингота и њихово ковање у шипке, плоче или ваљане у цеви и фолије помоћу пресе;
• Легирање: Додавање елемената као што су алуминијум и ванадијум да би се направиле легуре титанијума (као што је ТЦ4) за повећање чврстоће и отпорности на високе температуре;
• Површинска обрада: полирање, елоксирање, итд. за побољшање отпорности на корозију и естетику.