Hvordan lages titan? Hardcore-reisen fra malm til metall

1. Mineralbehandling

Det "rå" titanet som utvinnes fra bergarter finnes ikke i ren metallisk form, men lagres hovedsakelig iilmenitt(FeTiO3) ogrutil(TiO2), med rutil som har et høyere innhold av titan og er et-råmateriale av høy kvalitet. Først knus og mal malmen til fint pulver; Bruk deretter magnetisk separering, gjenvalg og andre metoder for å separere konsentrater med høyt titaninnhold (ilmenittkonsentrat eller rutilkonsentrat), og fjerne urenheter som jern og silisium.

2.Klorering

Kjernetrinnet for å konvertere titan til et "flytende mellomprodukt" (titaniumtetraklorid) er å transformere fast titantetraklorid til flytende titantetraklorid (TiCl ₄) - en fargeløs, flyktig og svært etsende væske som letter påfølgende rensing og reduksjon. Bland titankonsentrat (TiO ₂) med koks (karbon) og plasser det i en kloreringsovn; Varm opp til rundt 1000 grader og tilfør klorgass (Cl ₂) samtidig; Under høy temperatur genererer reaksjonen titantetrakloriddamp, som avkjøles for å oppnå flytende rå titantetraklorid blandet med urenheter som jernklorid.

3.Rensing

Rå titantetraklorid krever rensing via destillasjon. Denne metoden er avhengig av kokepunktforskjeller. TiCl4 koker ved 136,4 grader, mens jernklorid koker ved 315 grader. Råvæsken varmes opp. Fraksjonen som koker ved 136,4 grader samles opp som TiCl4 med høy-renhet. Tyngre urenheter blir igjen som rester.

4.Reduksjon

Magnesium "konkurrerer" om klor, og føder svamp titan (kjernetrinn). Dette er det mest kritiske trinnet i produksjonen av titan og også kjernen i Kroll-prosessen - som reduserer titantetraklorid med metallisk magnesium for å oppnå rent titan. Pump rent titantetraklorid inn i en lukket reaksjonsbeholder av rustfritt stål, fyll beholderen med argongass (inert gass), og isoler luften (for å forhindre oksidasjon av titan og magnesium); Plasser en magnesiumblokk og varm den til 800-850 grader for å smelte magnesiumet til en flytende tilstand; Magnesium reagerer voldsomt med titantetraklorid for å fortrenge rent titan; Etter at reaksjonen er fullført, avkjøles produktet for å oppnå porøs svamp som titan (ofte kjent som "svamptitan") blandet med magnesiumklorid og ureagert magnesium

5.Separasjon: Vakuumdestillasjon, rensing av svamptitan

Magnesiumklorid og magnesiumurenheter i svamptitan må fjernes, ellers vil det påvirke etterfølgende behandling:

• Sett svamp-titanblandingen i en vakuumdestillasjonsovn og varm den til høy temperatur;
• I et vakuummiljø vil magnesium og magnesiumklorid fordampe og kondenseres for resirkulering (magnesium kan resirkuleres);
• Det endelige resultatet er svamp av titan med en renhet på over 99,7 %, som presenterer en gråsvart og porøs struktur.

6.Smelting

Fra svamp av titan til titan ingots. Svamptitan er porøs og løs, og kan ikke bearbeides direkte til deler. Det må smeltes til tette titanblokker. Svamptitan presses inn i elektroder og plasseres i en vakuumbuesmelteovn (eller elektronstrålesmelteovn); Elektrisitet påføres i et vakuummiljø, og lysbuen genererer høye temperaturer (over 1668 grader, smeltepunktet til titan), noe som får svamptitan til å smelte til flytende titan; Etter avkjøling støpes flytende titan inn i titanblokker - dette er det grunnleggende råmaterialet som kan brukes til smiing, valsing og prosessering.

7. Behandling

Titanblokker kan omdannes til ulike produkter. Titanblokker må gjennomgå påfølgende prosessering før de kan omdannes til titanmaterialene vi ser.

• Smiing/valsing: Oppvarming av titanblokker og smiing av dem til stenger, plater eller rullet til rør og folier ved hjelp av en presse;
• Legering: Tilsetning av elementer som aluminium og vanadium for å lage titanlegeringer (som TC4) for å forbedre styrke og motstand mot høye temperaturer;
• Overflatebehandling: polering, anodisering, etc. for å forbedre korrosjonsbestandighet og estetikk.