Titanyum nasıl yapılır? Cevherden metale zorlu yolculuk

1.Mineral işleme

Kayalardan çıkarılan "ham" titanyum saf metalik formda mevcut değildir, çoğunluklailmenit(FeTiO₃) Verutil(TiO₂), rutil daha yüksek titanyum içeriğine sahiptir ve yüksek-kaliteli bir hammaddedir. İlk önce cevheri ezip ince toz haline getirin; Daha sonra, yüksek titanyum içeriğine sahip konsantreleri (ilmenit konsantresi veya rutil konsantresi) ayırmak ve demir ve silikon gibi yabancı maddeleri çıkarmak için manyetik ayırma, yeniden seçim ve diğer yöntemleri kullanın.

2.Klorlama

Titanyumun bir "sıvı ara maddeye" (titanyum tetraklorür) dönüştürülmesinin temel adımı, katı titanyum oksidin, daha sonra saflaştırmayı ve indirgemeyi kolaylaştıran, renksiz, uçucu ve oldukça aşındırıcı bir sıvı olan sıvı titanyum tetraklorüre (TiCl₄) - dönüştürülmesidir. Titanyum konsantresini (TiO₂) kok (karbon) ile karıştırın ve bir klorlama fırınına yerleştirin; Yaklaşık 1000 dereceye kadar ısıtın ve aynı anda klor gazını (Cl₂) verin; Yüksek sıcaklık altında reaksiyon, ferrik klorür gibi yabancı maddelerle karıştırılmış sıvı ham titanyum tetraklorür elde etmek için soğutulan titanyum tetraklorür buharı üretir.

3. Arıtma

Ham titanyum tetraklorürün damıtma yoluyla saflaştırılması gerekir. Bu yöntem kaynama noktası farklılıklarına dayanır. TiCl₄ 136,4 derecede kaynarken, demir klorür 315 derecede kaynar. Ham sıvı ısıtılır. 136,4 derecede kaynayan fraksiyon yüksek-saflıkta TiCl₄ olarak toplanır. Daha ağır yabancı maddeler kalıntı olarak kalır.

4. Azaltma

Magnezyum, klor için "rekabet eder" ve sünger titanyumu doğurur (temel adım). Bu, titanyum üretimindeki en kritik adımdır ve aynı zamanda saf titanyum elde etmek için titanyum tetraklorürü metalik magnezyum ile indirgeyen Kroll işleminin - çekirdeğidir. Saf titanyum tetraklorürü kapalı bir paslanmaz çelik reaksiyon kabına pompalayın, kabı argon gazıyla (inert gaz) doldurun ve havayı izole edin (titanyum ve magnezyumun oksidasyonunu önlemek için); Bir magnezyum külçe yerleştirin ve magnezyumun sıvı halde eritilmesi için 800-850 dereceye ısıtın; Magnezyum, saf titanyumun yerini almak üzere titanyum tetraklorür ile şiddetli reaksiyona girer; Reaksiyon tamamlandıktan sonra ürün soğutularak magnezyum klorür ve reaksiyona girmemiş magnezyum ile karıştırılmış titanyum benzeri gözenekli sünger (genellikle "sünger titanyum" olarak bilinir) elde edilir.

5. Ayırma: Vakumlu damıtma, sünger titanyumun saflaştırılması

Sünger titanyumdaki magnezyum klorür ve magnezyum safsızlıkları giderilmelidir, aksi takdirde sonraki işlemler etkilenir:

• Sünger titanyum karışımını vakumlu damıtma fırınına koyun ve yüksek sıcaklığa ısıtın;
• Vakumlu bir ortamda, magnezyum ve magnezyum klorür buharlaşacak ve geri dönüşüm için yoğunlaşacaktır (magnezyum geri dönüştürülebilir);
• Nihai sonuç, gri siyah ve gözenekli bir yapı sunan, %99,7'nin üzerinde saflığa sahip sünger titanyumdur.

6.Erime

Sünger titanyumdan titanyum külçelere. Sünger titanyum gözenekli ve gevşek olduğundan doğrudan parçalara ayrılamaz. Yoğun titanyum külçeler halinde eritilmesi gerekir. Sünger titanyum elektrotlara preslenir ve bir vakum arklı eritme fırınına (veya elektron ışınlı eritme fırınına) yerleştirilir; Elektrik vakum ortamında uygulanır ve ark yüksek sıcaklıklar üretir (titanyumun erime noktası olan 1668 dereceyi aşan), sünger titanyumun sıvı titanyuma erimesine neden olur; Soğutulduktan sonra sıvı titanyum, titanyum külçelere - dökülür; bu, dövme, haddeleme ve işleme için kullanılabilecek temel hammaddedir.

7.İşleme

Titanyum külçeler çeşitli ürünlere dönüştürülebilir. Titanyum külçelerin, gördüğümüz titanyum malzemelerine dönüştürülmeden önce daha sonraki işlemlere tabi tutulması gerekir.

• Dövme/haddeleme: Titanyum külçelerin ısıtılması ve bunların çubuklar, plakalar halinde dövülmesi veya bir pres kullanılarak borulara ve folyolara sarılması;
• Alaşımlama: Mukavemeti ve yüksek sıcaklık direncini arttırmak için titanyum alaşımları (TC4 gibi) yapmak üzere alüminyum ve vanadyum gibi elementlerin eklenmesi;
• Yüzey işleme: korozyon direncini ve estetiği arttırmak için parlatma, anotlama vb.