Izmjenjivač topline od titana - tehnologija obrade titana

Zanimanje za visokokvalitetne dijelove izrađene od praha visoke čistoće koje proizvodi International Titanium Powder Titanium Equipment, Titanium Coil,Izmjenjivač topline od titana, Titanium Reactor, Titanium Evaporator Company računa samo na trenutne metode strojne obrade ili oblikovanja praha Mali postotak troška. Prah se može koristiti kao materijal po izboru za nekoliko tehnika oblikovanja gotovo neto, kao što je lasersko taloženje i oblikovanje metalnim mlazom.

Tehnologija obrade titana

Titan ima jedinstvena svojstva: nisku gustoću, visoku specifičnu čvrstoću, otpornost na visoke temperature, super otpornost na koroziju. Kao strukturni metal, titan zauzima četvrto mjesto u zemljinoj kori, odmah iza željeza, aluminija i magnezija, i više od zbroja nikla, bakra, kroma, olova, kositra i cinka. Međutim, trenutni sustavi proizvodnje titana vrlo su složeni i skupi. Titan je plemenit jer je trenutni proces rafiniranja od rude do metala proces šaržnog odlaganja u više koraka na visokoj temperaturi. Počinjemo s opisom trenutne tehnologije titana, a zatim raspravljamo o četiri načina koji najviše obećavaju smanjenje troškova titana. Ove metode uključuju metode Krolla, Huntera, Cambridgea i Armstronga.

1. Trenutna metoda ekstrakcije titana

Trenutno proizvodnja metalnog titana počinje od rutilnog TiO2. Rutil i petrol koks se kloriraju u reaktoru s fluidiziranim slojem na temperaturi od 1000 stupnjeva (1830 stupnjeva F) kako bi se proizveo TiCl4.

TiO2+2Cl2+CTiCl4+CO2

Proizvodnja titana također može započeti iz drugih jeftinih izvora kao što su ilmenit ili troska, ali on sadrži više željeza i drugih nečistoća. Tekući TiCl4 se pročišćava, a oko 90% TiCl4 se oksidira u TiO2 za industriju pigmenata.

Polazna točka za sve komercijalne procese TiCl4. Dva glavna razloga za početak s TiCl4 su ① visoka čistoća TiCl4 i ② odvajanje titana i kisika

2. Kroll metoda

U usporedbi s metodom koju je razvio DuPont 1948., Krollova metoda koja se trenutno koristi nije se mnogo promijenila, uglavnom uključujući sljedeće metode. Suho čisti isparivač od nehrđajućeg čelika je ispražnjen i napunjen argonom. Zatim se magnezij koji se koristi za redukciju TiCl4 uvodi u aparat za paru. Zagrijte posudu za paru na 800 stupnjeva -900 stupnjeva (1470 stupnjeva F-1650 stupnjeva F), a zatim polako dovedite TiCl4 u posudu za paru. Formula reakcije redukcije magnezija TiCl4 je sljedeća:

TiCl4+2MgTi+2MgCl2

Kako se redukcija odvija, MgCl2 istječe povremeno. Nakon nekoliko dana, ovisno o veličini retorte, reakcija prestaje i tlak u retorti raste. U ovom trenutku, oko 30% magnezija ostalo je neizreagirano. Metalni titan koji tvori poroznu tvar sličnu spužvi.

Sada u isparivaču ima metalnog titana (titan spužva), neizreagiranog magnezija i nešto MgCl2. Te se nečistoće mogu ukloniti ispiranjem ili vakuumskom destilacijom. Vakuumska destilacija ostavlja spužvasti titan povećanjem temperature retorte i uklanjanjem neizreagiranog magnezija i MgCl2 pod vakuumom. Reaktor se tada otvara i titan se uklanja. Izrežite titansku spužvu na 0.6cm0.25 komada, dodajte legirane metale i eventualno neke ostatke titana, a zatim ih rastalite u poluge. Kako bi se osigurala jednolikost i uklonili uključci troske, ingot se pretapa još jednom ili dva puta.

3. Elektroliza

Godine 1953. Kroll je predvidio da će se elektroliza koristiti za proizvodnju titana za 15 godina. Ali zašto nakon više od 50 godina nije izgrađeno komercijalno postrojenje za elektrolizu titana?

Očekivalo se da će elektroliza imati isti učinak kao uvođenje Hall-Heroultovog procesa koji je uvelike smanjio interes proizvodnje aluminija. Prije Hall-Heroulta aluminij je reduciran natrijem, a kamate su bile skuplje od zlata. Međutim, zbog velike razlike između titana i aluminija, titan je teže proizvesti elektrolizom.

S jedne strane, talište titana je 1000 stupnjeva (1800 stupnjeva F) više nego kod aluminija. Stoga, do sada, sva oprema od titana u čvrstom stanju, zavojnice od titana, izmjenjivači topline od titana, reaktori od titana i isparivači od titana proizvedeni elektrolizom imaju dendritično tkivo i trpe gubitak elektrolita zbog kašnjenja. U elektrolitičkoj kupki aluminij ima samo jednu stacionarnu valenciju, dok titan ima dvije. Ovo višestruko valentno stanje uzrokuje gubitak elektroničke učinkovitosti. Ali glavni je problem što metoda elektrolize možda neće biti jeftinija od Krollove metode, jer obje polaze od TiCl4. Neke ekonomske analize pokazuju da bi metoda elektrolize trebala uštedjeti nešto novca nego metoda Kroll. Ali probna proizvodnja nekih tvrtki to nije dokazala.

Elektroliza je postala glavno polje istraživanja elektroekstrakcije. Ali nikad se nije proizvodio industrijski. Stvarnost je takva da su svi potrošili stotine tisuća dolara za izgradnju eksperimentalnih tvornica, a zatim odustali od tih projekata.

4.FFC Cambridge metoda

Druga je radikalnija metoda elektrolitske redukcije koju je najavio Derek Fray sa Sveučilišta u Cambridgeu, a koja je oduševila ljude. U ovoj metodi, TiO2 se preša u granule i zatim koristi kao katoda u kupelji od kalcijevog klorida (CaCl2) na 950 stupnjeva (1740 stupnjeva F), s grafitnom elektrodom kao anodom. Kada se primijeni električna struja, kisik se ionizira i otapa u CaCl2 kupelji. Budući da je jednovalentni kisik u otopini, problem dvovalentnih titanovih iona je eliminiran. Titanij proizveden ovom metodom sadrži samo 60 ppm kisika u kilogramskoj vagi.

Metoda počinje s rutilom, tako da bi teoretski proizvodni interes titana trebao biti znatno smanjen. Međutim, rutil nije čisti TiO2 i mora se pronaći alternativa kloriranju za pročišćavanje. Osim toga, jedan od razloga je taj što se metodom kloriranja titan odvaja od kisika. Mnogi prijašnji pokušaji proizvodnje titana s niskim sadržajem kisika su propali

Kako bi ovaj proces tekao glatko, ne samo da je potreban uspjeh elektrolize TiO2, već se mora pronaći i jeftin izvor čistog TiO2. Još je dug put od male proizvodnje do tonske industrijalizacije. Budući da ova metoda ima potencijal uvelike smanjiti troškove titana, vrijedi je proučiti.