תהליך של פלט טיטניום וסירוב לשימוש תעשייתי

מכדור הארץ למתכת: המסע התעשייתי המלא של טיטניום מפלט וסירוב

טיטניום הרוויח את המוניטין שלה כאחד מתכות החשובות ביותר בתעשייה המודרנית.עם יחס כוח-על-מנת כי פורפורציה פלדה, התנגדות קורוזיה יוצאת דופן כי יריבות פלטינה, ו ביו-קופטיות שהופכת אותו אידיאלי עבור שתלים רפואיים, טיטניום הוא הכרחי על פני שטח, הגנה, עיבוד כימי, טיפול, אך למרות השפע שלו בקורם של כדור הארץ - הוא קשה ביותר, אך לא יכול להיות מפלט כימי, אך לא יכול להיות בעל השפעה גבוהה, אלא גם כן, אלא גם כן, אך לא יכול להיות בעל השפעה גבוהה, אלא גם כן, אלא גם כן, כמו גם כן, למנוע את החמצן, אך ורק על ידי שימוש באפקטים, אך ורק על ידי גירוי גבוה, אך ורק על ידי שימוש באפקטיביות גבוהה, אך ורק על ידי גירוי תעשייתי, אך ורק על ידי חומר נפץ, אך ורק על ידי חומר נפץ, אך ורק על ידי שימוש באפקטים.

מקורות גאולוגיים טיטניום אור פיקדונות

טיטניום לא מתרחש כמו מתכת טהורה בטבע.במקום, הוא נמצא נעול במינרלים חד-חמצני, בעיקר rutile (TiO2) ו-ilmenite (FeTiO3). אלה מינרלים דרך תהליכים א-גנטיים ומטבוליים ומטהורפילים ומתמקדים במזג אוויר וחילורימנטציה על פני לוחות זמנים גיאולוגיים יותר.

פיקדונות עיקריים של מינרלים נושאי טיטניום נמצאים באוסטרליה, בדרום אפריקה, קנדה, נורבגיה, אוקראינה וסין.אוסטרליה היא היצרנית הגדולה בעולם של rutile, בעוד דרום אפריקה וקנדה מובילים בייצור ilmenite. אלה אוסים בדרך כלל מופקים מפקדות חול כבדות, אשר הן חוף עתיק או מערכות דונכות שבו מינרלים צפופים כבר מרוכזים על ידי גל ופעולה של כרייתות, או מסגסוגת מגנטית, או ממתכת, כולל חומרים מסגסוגת מגנטית, לאחר מכן, חומרים מסגסוגת מגנטית, או מסגסוגת מגנטית, או מסגסוגת מגנטית, לאחר מכן, או מסגסוגת מגנטית, לאחר מכן, לאחר מכן, מסגסוגת מגנטית, או מסגסוגת יבשה, או מסגסוגת מגנטית, לאחר מכן, לאחר מכן, או מסגסוגת מגנטית, או מסגסוגת מינרלים נטושה, עקב מינרלים נטושה, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, מינרלים צפופה, לאחר מכן, עקב מינרלים צפופה, או מסגסוגת מינרלים צפופה, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, מינרלים נטושה, לאחר מכן, מסגסוגת מינרלים צפופה, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, כולל חומרים מסגסוגת מינרלים צפופה מגנטית, 000 מסגסוגת

מינוס ו Beneficiation: Concentrating the Ore

הצעד הראשון בייצור טיטניום הוא כרייה את האור ושידרוג אותו לצורה המתאימה לעיבוד כימי.עבור חול כבד מינרלים, התהליך מתחיל עם דמעה, שבו דשנים צפים צוללים את החול מסלע ומשאבים אותו למפעל גלנט רטוב.שם, מתפתלים ספירליים וטבלאות רועדות משתמשים בכובד ראש כדי להפריד את המינרלים הטטניים הקלים מהסבת ולאחר מכן, הוא ממטרת אלקטרוקומית, ואז עובר לאלקטרופורמיטרימנטלוקסיד, ואז ממטרים כבדים, ומנטרטסטנטיים, ומנטרים מגנטיים, ממטרים, ומקצרים, ממטרים, ממטרים כבדים, ממטרים, ממטרים, ממטרים, ממטרים, ממטרים, ממטרים, ממטרים, ממטרים חמים, ממטרים, ממטרים ומקצרים, עוברים לאלקטרומגנטיים והופכים אותו לאלקטרומגנטיים והופכים אותו לאלקטרומגנטיים והופכים אותו לאלקטרומגנטיים והופכים אותו לאלקטרומגנטיים והופכים אותו למולכים, ממטרים, ממטרים כבדים, הם ממטרים, ממטרדים, ממטרדים, הם ממטרדים, הם ממטרדים,

(FLT:0) ,BeneficiationFLT:1 הוא השלב הקריטי שמשדרג את הליבידו להזנת רמה גבוהה יותר של מזון, כי לימניט מכיל ברזל, זה לא יכול להיות ניזון ישירות לתוך תהליך chlorination מבלי הראשון להסיר חלק משמעותי של פולינזית ברזל (שני נתיבי אכילה עיקריים) יש צורך ברזל, ואת תהליך הסינתטי של דלקת ברזל, לאחר מכן, 000 ליטר ברזל, 000 ליטרים, 000 ליטרים, 000 ליטרים של חומצה פולית ברזל, אשר מכיל דלקתית, 000 ליטרים, 000 ליטרים, 000 ליטרים עם חומצה פולית ברזל מתאים כדי להפחית את נוזל מתכתיטיסה, 000 ליטר ברזל, 000 ליטרים עם חומצה פולית ברזל, 000 ליטרים עם חומצה פולית ברזל, 000 ליטרת ברזל, 000 ליטרת ברזל, 000 ליטרים עם חומצה פולית ברזל, 000 ליטרת ברזל, 000 ליטרת ברזל, 000 ליטרים עם חומצה פולית ברזל מתאים כדי להפחית את דלקתית נוזל מתכתיבית.

תהליך ההסרה: המרת אוקסידים לצ'ורוורידים

לאחר קבלת מינון דו-חמצני ברמה גבוהה של טיטניום דו-חמצני, הצעד הבא הוא להמיר אותו ל- titanium tetrachloride (TiCl4), נוזל תנודתי שניתן לטהר על ידי דינקיה.זה מושג באמצעות תגובה כלור המבוצעת בכור מיטה נוזלי בטמפרטורות בין 900 ל-1,000 מעלות צלזיוס.

TiO2 + 2 Cl2 + 2 C , TiCl4 + 2 CO

טיטניום tetrachloride המיוצר הוא נוזל מתפתל עם נקודה רותחת של 136 מעלות צלזיוס. זה נאסף כמו vapor ו condensed. עם זאת, TiCl4 גס מכיל זיהומים כגון ברזל, וניל, סיליקון, סיליקון, ו אלומיניום chloride, אשר חייב להיות הוסר כדי למנוע זיהום של מתכת טיטניום הסופי הוא אופטימיזציה דרך סגסוגת מתכתית מינימלית או נוזל כי הם דלקת צהובה.

צעד זה הוא אנרגיה אינטנסיבית ודורש טיפול זהיר בשל הרעילות והקורוזיות של כלוריין והכלור ביניים.צמחים מודרניים משתמשים במערכות סגורות כדי לשחזר ולחזר כלור, צמצום ההשפעה הסביבתית ושיפור הכלכלה.

תהליך Kroll: התקן התעשייתי ל-Titanium Reduction

הפחתת טיטניום מתכתי מטטניום tetrachloride דורש תגובה מופחתת כי פסים הרחק את האטומים chlorine.השיט הדומיננטית עבור זה הוא FLT:0Kroll תהליך tetrachloride 1, שפותח על ידי ויליאם J. Kroll בשנות ה -40 ועדיין משמש עבור הרוב המכריע של ייצור טיטניום ברחבי העולם.

TiCl4 + 2 Mg Ti + 2 MgCl2

מגנזיום chloride (MgCl2) לוואי לוואי הוא נוזל בטמפרטורת התגובה והוא מרוקן מעת לעת מן הכור. טיטניום מתכת טפסים כמו ⁇ , ספוג כמו מסה כי ממלא את הכור. ספוג טיטניום זה יש שטח על פני השטח גבוה המכיל מגנזיום ו מגנזיום המכיל כלור כי יש להסיר לאחר מכן עיבוד שלבים.

תהליך Kroll הוא איטי ואנרגיה-intensive.כל מחזור אצווה יכול לקחת כמה ימים, ואת הכור חייב להיות מגניב, נפתח, וניקוי לאחר כל ריצה.הטבע הווה של שערי ייצור התהליך ולתרום בעלות גבוהה של titanium.D למרות עשרות שנים של מחקר, שום תהליך הפחתת מתמשך לא החליף את תהליך Kroll בקנה מידה מסחרי, למרות גרסאות באמצעות נתרן כמו תהליך הפחתת (המודול) שימש עבור יישומים מיוחדים.

Vacuum Distillation: Purifying the Titanium Sponge

לאחר שלב ההפחתה, ספוג טיטניום מכיל 10-30% מגנזיום שאריות מגנזיום ו מגנזיום כלורריד.הזיהומים האלה חייבים להסיר כדי לייצר מוצר בשוק.השיטה הסטנדרטית היא FLT:0vacuum distillation (ראה LT:1), שבו הספוג מחומם ל-900-1,000 מעלות צלזיוס בוואקום, מגנזיום ו chloride evavacuumretam יכול להיות לחץ גבוה על פני השטח של 102 ימים.

שיטה חלופית להסרת זיהומים היא FLT:0 ⁇ ⁇ 1:1, שבו הספוג הוא מחץ ו מטופלים עם חומצה הידרוכלורית dilute כדי לפזר את תרכובות מגנזיום השונה. בעוד מהר יותר ופחות הון מאשר זיקוק אבק, חומצה חומצית מציגה מימן לתוך ספוג טיטניום, אשר חייב להיות הוסר על ידי ריקלינג לאחר מכן של ריקלינג ולהפחית את הבחירה בין הספוגה על איכות הרצויה על ידי ניקוי.

מלטינג ו-Alloying: Convert Sponge into Ingots

ספוג טיטניום טהור עדיין לא מוכן לשימוש תעשייתי.זה הוא מסה ⁇ , מתפתל כי יש לאחד לתוך ספוגים צפופים, הומוגניים המתאימים לזייף, מתגלגל או extrusion. זה קונסולה זו מושגת באמצעות התכה, בדרך כלל באמצעות מפולת מים מוצקה, כאשר הוא מכווץ יחד עם נוזל חום, הוא מואץ, 000 סגסוגת עם נוזל חזק, 000 סגסוגת סגסוגת ספוגה, 000 סגסוגת ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הסביבה של הריק היא חיונית.טיטאניום הוא מאוד תגובתי עם חמצן וחנקן בטמפרטורות גבוהות, ולכן יש לבצע התכה באבק כדי למנוע זיהום.הוואקום גם מסיר גזים מתמוססים כגון מימן וזיהומים תנודתיים.לאחר ההמיס הראשון, האינדיגוט הוא לעתים קרובות remeled a Second Time (dble VAR) כדי לשפר את ההומוגניות הכימית ולבטל פגמים תובעניים ביותר - כמו מנוע DRAFicicicicericiciciciciciciciciceric) יכול להיות יעיל (D) עם חומר ניקוי 3 (DF) ו-FD) עם חומר ניקוי 3 (DFK) יכול לעתים קרובות יכול לעתים קרובות:

התפקיד של Alloying Elements

טיטניום טהור יש התנגדות קורוזיה טובה ו ביו-קופטרון, אבל תכונות מכניות שלה יכול להיות משופר באופן משמעותי על ידי ⁇ . ⁇ טיטניום הנפוץ ביותר הוא Ti-6Al-4V ( המכיל 6% אלומיניום ו-4% וניל), אשר מהווה כמעט מחצית מכל רכיבי טיטניום המיוצרים.זה אלפא-beta מציעה איזון מצוין של כוח, קשיחות, וכדאיות אחרת.

בקרת איכות ובדיקה חומרית

ייצור טיטניום כרוך בשליטה איכותית קפדנית בכל שלב.הרכב הכימי של האינדיגו האחרון מאומת על ידי ניתוח ספקטרוסקופי, ותוכן גז - במיוחד חמצן, חנקן ומימן - נמדד באמצעות טכניקות היתוך גז אינרטי.תוכן חמצן הוא קריטי במיוחד כי אפילו עלייה קטנה בחמצן להעלות באופן דרמטי את הכוח אבל להפחית את הניקודיות של טיטניום.

בדיקות מכניות מבוצעות על דגימות מכל אי-אגו כדי לאשר את כוח ה- Tenile, כוח התשואות, הארכה, והפחתת האזור.בדיקה אולטרה-סאונד משמש לזיהוי ריקנים פנימיים, סדקים או הכללות שיכולים להתפשר על ביצועי מטוסים רוטטים, כל אחד מהם עובר 100% בדיקות קוליות ברמות רגישות מסוגל לזהות פגמים קטנים כמו 0.4 מ"מ קוטר.

דרישות תעשייתיות וביקוש בשוק

התכונות של טיטניום - משקל אור, כוח גבוה, התנגדות קורוזיה יוצאת דופן, ו ביו-קומופטיות - להפוך אותו לחסר במספר תעשיות מפתח.

(FLT:0)AerospaceveFLT:1 הוא השוק הגדול ביותר עבור טיטניום, צריכת כ 60% של ייצור גלובלי.טיניום ⁇ משמשים במסגרות אוויר, ציוד נחיתה, רכיבי מנוע, ו- Fasteners.הבואינג 787 ו- Airbus A350 משתמשים גם ברכיבי טיטניום עבור חלקים מבניים קריטיים בשל יכולת לעמוד בלחץ הטיסה תוך צמצום משקל כולל במטוסים.

(FLT:0Medical DevicesofFLT:1) מייצג שוק ערכי גבוה נוסף. ביו-קו-התאמה של טיטניום פירושה שהגוף האנושי אינו דוחה אותו, ויכולתו להתחבר עם העצם (osseointegration) הופכת אותו אידיאלי עבור החלפת ירכיים וברך, השתלים שיניים משותפים, ותיקון ספין-מידה סטנדרטי של AStanium TM Fspecies-D (Edowly) למקסימום את צריכת דלקות נמוכה יותר, ל-Digitalative Anticomapative Anti-HDILCDigitalativeity, ו-Digitalative, אשר דורש גמישות גבוהה יותר.

(FLT:0Chemical עיבודFLT:1) ציוד מנצל את ההתנגדות של טיטניום לסביבות קורוזיות.החלפתרי חום, כלי לחץ, פישוט ושסתום עשויים טיטניום משמשים בצמחים המטפלים בכלורוין, חומצות ומים.תעשיית ההתפלות, במיוחד, מסתמכים על טיטניום להעברת פני פני חום מכיוון שהיא מתנגדת למים זורמים, אפילו טמפרטורות גבוהות של חיל הים.

דרישות מתפתחות

(היישומים החדשים ממשיכים להופיע עבור טיטניום: ב-FLT:0automotiveFLT:1, מערכות ממצה טיטניום וחיבור מוטות משמשים בביצועים גבוהים וכלי רכב מירוצים כדי להפחית במשקל ולשפר את התגובה של ה-FLT:2adtive ManufacturingFLT 3D) יש אבקת טיטניום לייצור מורכב, אשר אינו יכול להיות ממריץ את כל רכיבי ה-FLT5, כולל חומרים חשמליים.

שיקולים סביבתיים וכלכליים

ייצור טיטניום יש טביעת רגל סביבתית משמעותית.תהליך הקלול הוא אנרגיה-אינסטנסיבי, צריכת כ-30-50 קילוואטה לקילוגרם של ספוג טיטניום המיוצר.השלב הכלור מייצר זרמי פסולת המכילים כלורין, אשר חייב להיות מנוהל בקפידה.אבל התעשייה עשתה התקדמות במיחזור כלור ומגנזיום, וצמחים מודרניים להשיג שיעורי גבוה של התאוששות מחדש (Ricdium) כמוצרית, לעומת זאת, כלומר, כלומר, כלומר, במקום להשתמש ב-Hungineericeraleraleride, במקום זאת, במקום זאת, במקום להשתמש ב-Hungine, כלומר, יותר מאשר שימושים יותר מאשר שימושים יותר מאשר מגנזיום, כלומר, כלומר, לעומת זאת, כלומר, כלומר, יעיל יותר מאשר שימושים יותר מאשר שימושים יותר מאשר שימושים יותר מאשר מגנזיום, כמו גם כן, יעיל יותר מאשר מגנזיום, יעיל יותר מאשר שימושים יותר מאשר שימושים סביבתיים (מחדשניים (מחדשניים יותר מאשר מגנזיום, לעומת זאת, לעומת זאת, כלומר, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, כמו גם כן, כלומר, יעיל יותר מאשר מגנזיום, כמו גם כן, כלומר, 000 יעיל יותר מאשר מגנזיום,

גורמים כלכליים גם מגבילים את ייצור טיטניום.העלות של מתקני כלור והפחתה, בשילוב עם האופי אצווה של תהליך Kroll, כלומר טיטניום מיוצר בקנה מידה קטן יחסית בהשוואה פלדה או אלומיניום. קיבולת ייצור ספוג טיטניום גלובלית היא סביב 250,000-300,000 טון מטרי בשנה, עם סין, יפן, השקעות רוסיה וארצות הברית הן היצרנים הגדולים ביותר של ספוגים מצריכת חשמלניום, אשר יש ביקוש גבוה יותר מצריכת מטוסים חדשים של קיבולת גבוהה יותר, אשר יש קיבולת גבוהה יותר של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור קיבולת ייצור של קיבולת גבוהה יותר של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת קיבולת קיבולת גבוהה יותר של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור של קיבולת ייצור קיבולת ייצור קיבולת קיבולת ייצור

מחזור וקיימות

טיטניום הוא מאוד מחזורי, ואת קצב מחזור טיטניום מוערך ב 60-70% עבור יישומים תעשייתיים. Scrap titanium - כולל ספינים, בולים, ופוגג מלאי - נאסף, ניקה, ו remeled לייצר תקנות חדשות לתוך גרוטאות ממוחזר יותר ויותר. Recycling titanium דורש הרבה פחות אנרגיה מאשר ייצור של ספוגה, חומר ממוחזר יכול לשמש יישומים רבים ללא תוספת של תעשיית פחמן.

מחקר אל חלופות לתהליך Kroll ממשיך: תהליך קיימברידג '0FFC קיימברידג 'Felo 1FLT, שפותח באוניברסיטת קיימברידג ', משתמש אלקטרוליטיזה מלח כדי להפחית את תחמוצת טיטניום ישירות מתכת טיטניום, ע"י לעקוף את כלור וצמצום צעדים באופן עצמאי, בעוד מבטיח, תהליך זה עדיין לא השיג בקנה מידה מסחרי.

מסקנה

המסע מ- titanium אוe כדי להשלים מתכת הוא אחד התובעניים ביותר במתכת תעשייתית.זה דורש כלור הנדסי בטמפרטורה גבוהה, צמצום אצווה עם מתכות תגובתיות, זיקוק ואקום, וצעדים רבים מרגיעים תחת פיקוח איכות קפדנית.כל שלב מוסיף עלות ומורכבות בתעשייה, אבל התוצאה היא חומר שביצועיו מצדיקים את ההשקעה הייחודית של טיטניום, כוח, קורוזיות, ותוצאה היא כ- 15,000 פעולות יעילות מתקדמות, אם לא תהיה השפעה של ייצור אגרסיביות, אם היא תוצאה של חומר שגורם לכשלונות גבוהה של יעילות גבוהה של ייצור, או צמיגים של חומר שגורם ל-עשרת משקל גבוה יותר, אם הוא גורם ל- 15 אלף פעמים גבוהה של צמיגים של צמיגים של יעילות גבוהה של יעילות גבוהה של צמיגים של ייצור, או צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של חסכוניים, אם היא תוצאה של חסכונית גבוהה של צמיגים של צמיגים של צמיגים של צמיגים של חסכונית משקל גבוה יותר, אם היא עדיין, אם היא תוצאה של טמפרטורות יעילות גבוהה של טמפרטורות יעילות גבוהה של טמפרטורות יעילות גבוהה של צמיגים של צמיגים של צמיגים של