Titano kempinės gamyba naudojant magnio terminį redukciją
Kempininis metalinis titanas, pagamintas termiškai redukuojant metalo magneziją, vadinamas "kempinės titanu". Titano kempinės grynumo procentas (masė) paprastai yra nuo 99,1 iki 99,7. Bendras priemaišos elemento procentas (masė) yra 0.3-0.9, priemaišos elemento deguonies procentas (masė) yra 0.06-0.20, o kietumas ( HB) yra 100-157. Pagal skirtingą grynumą jis skirstomas į penkias klases nuo WHTiO iki MHTi4.
Titano kempinė yra pagrindinė pramoninių titano lydinių gamybos žaliava, o jos gamyba yra pagrindinė titano pramonės grandis. Tai yra titano medžiagos, titano miltelių ir kitų titano dalių žaliava. Ilmenitą paverskite titano tetrachloridu, sudėkite į sandarų nerūdijančio plieno baką, užpildykite argono dujomis, sureaguokite su metaliniu magniu ir gaukite „titano kempinę“. Šios porėtos „titano kempinės“ negalima naudoti tiesiogiai, ją reikia ištirpinti į skystį elektrinėje krosnyje prieš išliejant į titano luitus.
Magnetoterminė titano kempinės gamyba: titaną, kaip cheminį elementą, 1791 m. geležies rūdoje atrado kunigas Williamas Gregoras, anglų kunigas ir mineralogas. Kadangi titanas turi stiprų giminingumą su tokiais elementais kaip deguonis, azotas, anglis ir vandenilis, ir aukštoje temperatūroje reaguoja su dauguma ugniai atsparių medžiagų, titano metalo ekstrahavimo procesas yra labai sudėtingas ir sunkus. Iki 1910 m. Matthew A. Hunteris iš Rensselaerio politechnikos instituto (JAV) kaitino titano tetrachloridą ir natrį iki 700-800 laipsnių Celsijaus, kad išgautų labai gryną titaną. Šis metodas vadinamas Hanterio metodu. . Tačiau titano taikymas tuo metu buvo tik laboratorija. Tik 1932 m. William Justin Kroll įrodė, kad titaną galima išgauti redukuojant titano tetrachloridą magniu. Po aštuonerių metų jis patobulino procesą, naudodamas magnį ir net natrį, kad sumažintų titano kiekį. Šis metodas buvo žinomas kaip Kroll procesas arba magnezijos procesas. Magnio terminis metodas šiuo metu yra plačiausiai naudojamas titano gamybos būdas pasaulyje. Su juo titaninis metalas gali būti gaminamas masiškai ir gali patekti į šiuolaikinių inžinerinių medžiagų gretas.
Titano kempinės gamybos magnezijos metodu principas yra toks: argono atmosferoje esant 880 laipsnių -950 laipsniui rafinuotas titano tetrachloridas redukuojamas su metaliniu magniu, kad gautųsi kempinė metalo titanas ir magnio chloridas, o magnio chloridas. išleidžiamas iš redukcijos krosnies. Vakuuminis distiliavimas naudojamas titano kempinės porose likusiam magnio chloridui ir magnio pertekliui pašalinti, kad būtų gauta titano kempinė. Titano lydinio kempinės gamybos terminiu magnio metodu eiga yra tokia:
Šalutinis magnio chlorido produktas, susidaręs redukcijos reakcijoje naudojant metalinį magnį kaip reduktorius taikant magnio terminį metodą, yra išgaunamas elektrolitiniu būdu, kad būtų atgautas magnis ir chloras. Magnis ir toliau dalyvauja redukcijos reakcijoje, o chloro dujos vežamos į žalinimo cechą perdirbti. Ištirpus distiliavimo kondensatui, magnio chloridas išleidžiamas, o likęs magnis gali būti naudojamas kaip magnio reduktorius ir toliau dalyvauti terminio magnio gamybos procese. Todėl metalinio magnio ir chloro perdirbimas realizuojamas gaminant magnio oksidą. Magnio chloro dujų perdirbimas sumažina aplinkos taršą gaminant titano kempinę ir sumažina gamybos energijos sąnaudas.
