Titāna spoles siltummainis-Titāna apstrādes tehnoloģija

Interese par augstas kvalitātes detaļām, kas izgatavotas no augstas tīrības pulvera, ko ražo International Titanium Powder Titanium Equipment, Titanium Coil,Titāna spoles siltummainis, Titanium Reactor, Titanium Evaporator Company rēķina tikai pašreizējās apstrādes vai pulverveidošanas metodes Neliela procentuālā daļa no izmaksām. Pulveri var izmantot kā izvēlētu materiālu vairākām gandrīz tīkla veidošanas metodēm, piemēram, lāzera uzklāšanai un metāla strūklas formēšanai.

Titāna apstrādes tehnoloģija

Titānam ir unikālas īpašības: zems blīvums, augsta īpatnējā izturība, izturība augstā temperatūrā, super izturība pret koroziju. Kā strukturāls metāls titāns ieņem ceturto vietu zemes garozā, otrajā vietā aiz dzelzs, alumīnija un magnija, un vairāk nekā niķeļa, vara, hroma, svina, alvas un cinka summa. Tomēr pašreizējās titāna ražošanas sistēmas ir ļoti sarežģītas un dārgas. Titāns ir cēls, jo pašreizējais attīrīšanas process no rūdas līdz metālam ir daudzpakāpju, augstas temperatūras partijas iznīcināšanas process. Mēs sākam, aprakstot pašreizējo titāna tehnoloģiju un pēc tam apspriežam četrus no daudzsološākajiem veidiem, kā samazināt titāna izmaksas. Šīs metodes ietver Kroll, Hunter, Cambridge un Armstrong metodes.

1. Pašreizējā titāna ekstrakcijas metode

Pašlaik titāna metāla ražošana sākas no rutila TiO2. Rutils un naftas kokss tiek hlorēti verdošā slāņa reaktorā 1000 grādu (1830 ° F) temperatūrā, lai iegūtu TiCl4.

TiO2+2Cl2+CTiCl4+CO2

Titāna ražošanu var sākt arī no citiem zemu izmaksu avotiem, piemēram, ilmenīta vai izdedžiem, taču tajā ir vairāk dzelzs un citu piemaisījumu. Šķidrais TiCl4 tiek attīrīts, un aptuveni 90% TiCl4 tiek oksidēti līdz TiO2 pigmentu rūpniecībai.

Sākumpunkts visiem TiCl4 komerciālajiem procesiem. Divi galvenie iemesli sākt ar TiCl4 ir ① augsta TiCl4 tīrība un ② titāna un skābekļa atdalīšana

2. Kroll metode

Salīdzinot ar DuPont 1948. gadā izstrādāto metodi, šobrīd izmantotā Kroll metode nav īpaši mainījusies, galvenokārt ietverot šādas metodes. Sausā, tīrā nerūsējošā tērauda iztvaicētājs tika evakuēts un piepildīts ar argonu. Pēc tam magniju, ko izmanto TiCl4 reducēšanai, ievada tvaicētājā. Uzkarsējiet tvaikonis līdz 800 grādiem -900 grādiem (1470 grādi F-1650 grādi F) un pēc tam lēnām padodiet tvaicētājā TiCl4. Magnija reducēšanas TiCl4 reakcijas formula ir šāda:

TiCl4+2MgTi+2MgCl2

Reducēšanai turpinoties, MgCl2 periodiski izplūst. Pēc dažām dienām, atkarībā no retortes lieluma, reakcija apstājas un retortas spiediens paaugstinās. Šajā brīdī aptuveni 30% magnija palika nereaģējuši. Titāna metāls, kas veido sūklim līdzīgu porainu vielu.

Tagad iztvaicētājā ir titāna metāls (titāna sūklis), nereaģējis magnijs un nedaudz MgCl2. Šos piemaisījumus var noņemt, izskalojot vai vakuumdestilējot. Vakuuma destilācija atstāj titāna sūkli, paaugstinot retortes temperatūru un vakuumā noņemot neizreaģējušo magniju un MgCl2. Pēc tam reaktoru atver un titānu noņem. Sagrieziet titāna sūkli 0,6 cm0,25 gabalos, pievienojiet leģējošus metālus un, iespējams, dažus titāna atlikumus, un pēc tam izkausējiet tos lietņos. Lai nodrošinātu viendabīgumu un noņemtu izdedžu ieslēgumus, lietni pārkausē vēl vienu vai divas reizes.

3. Elektrolīze

1953. gadā Krols prognozēja, ka pēc 15 gadiem titāna ražošanai tiks izmantota elektrolīze. Bet kāpēc pēc vairāk nekā 50 gadiem nav uzbūvēta neviena komerciāla elektrolītiskā titāna rūpnīca?

Paredzams, ka elektrolīzei būs tāda pati ietekme kā Hall-Heroult procesa ieviešanai, kas ievērojami samazināja alumīnija ražošanas interesi. Pirms Hall-Heroult alumīnijs tika reducēts ar nātriju, un procenti bija dārgāki nekā zelts. Tomēr, ņemot vērā lielo atšķirību starp titānu un alumīniju, ir grūtāk ražot titānu ar elektrolīzi.

No vienas puses, titāna kušanas temperatūra ir par 1000 grādiem (1800 grādiem F) augstāka nekā alumīnija. Tāpēc līdz šim visās cietvielu titāna iekārtās, titāna spoles, titāna siltummaiņos, titāna reaktoros un titāna iztvaicētājos, kas ražoti ar elektrolīzi, ir dendrītiskie audi, un kavēšanās dēļ tiek zaudēts elektrolīts. Elektrolītiskajā vannā alumīnijam ir tikai viena līdzsvara stāvokļa valence, bet titānam ir divas. Šis daudzkārtējais valences stāvoklis izraisa elektroniskās efektivitātes zudumu. Bet galvenā problēma ir tā, ka elektrolīzes metode var nebūt lētāka par Kroll metodi, jo abas sākas no TiCl4. Dažas ekonomiskās analīzes liecina, ka elektrolīzes metodei vajadzētu ietaupīt naudu nekā Kroll metodei. Taču dažu uzņēmumu izmēģinājuma mēroga ražošana to nav pierādījusi.

Elektrolīze ir kļuvusi par galveno elektroekstrakcijas pētījumu jomu. Bet tas nekad nav ražots rūpnieciski. Realitāte ir tāda, ka visi iztērēja simtiem tūkstošu dolāru, lai izveidotu eksperimentālās rūpnīcas, un pēc tam pameta šos projektus.

4.FFC Kembridžas metode

Otra ir radikālāka elektrolītiskās reducēšanas metode, ko paziņoja Kembridžas Universitātes Dereks Frajs, kas cilvēkos radījis sajūsmu. Izmantojot šo metodi, TiO2 presē granulās un pēc tam izmanto kā katodu 950 grādu (1740 ° F) kalcija hlorīda (CaCl2) vannā ar grafīta elektrodu kā anodu. Kad tiek pielietota elektriskā strāva, skābeklis tiek jonizēts un izšķīdināts CaCl2 vannā. Tā kā šķīdumā atrodas vienvērtīgais skābeklis, divvērtīgo titāna jonu problēma ir novērsta. Ar šo metodi ražotais titāns satur tikai 60 ppm skābekļa kilogramu skalā.

Metode sākas ar rutila, tāpēc teorētiski būtu ievērojami jāsamazina interese par titāna ražošanu. Tomēr rutils nav tīrs TiO2, un ir jāatrod alternatīva hlorēšanai attīrīšanai. Turklāt viens no iemesliem ir tas, ka hlorēšanas metode atdala titānu no skābekļa. Daudzi iepriekšējie mēģinājumi ražot titānu ar zemu skābekļa saturu ir bijuši neveiksmīgi

Lai šis process noritētu raiti, ir nepieciešami ne tikai TiO2 elektrolīzes panākumi, bet arī jāatrod lēts tīra TiO2 avots. No mazapjoma ražošanas līdz tonnu mēroga industrializācijai vēl tāls ceļš ejams. Tā kā šī metode var ievērojami samazināt titāna izmaksas, ir vērts to izpētīt.