Titanium coil varmeveksler-Titan prosesseringsteknologi

Interessen for høykvalitetsdeler laget av pulver med høy renhet produsert av International Titanium Powder Titanium Equipment, Titanium Coil,Titanium spiral varmeveksler, Titanium Reactor, Titanium Evaporator Company står kun for gjeldende maskinering eller pulverformingsmetoder En liten prosentandel av kostnadene. Pulveret kan brukes som det foretrukne materialet for flere nesten-nettformingsteknikker som laseravsetning og metallstrålestøping.

Titanium prosesseringsteknologi

Titan har unike egenskaper: lav tetthet, høy spesifikk styrke, høy temperaturstyrke, super korrosjonsbestandighet. Som et strukturelt metall rangerer titan på fjerde plass i jordskorpen, nest etter jern, aluminium og magnesium, og mer enn summen av nikkel, kobber, krom, bly, tinn og sink. Imidlertid er dagens titanproduksjonssystemer svært komplekse og kostbare. Titan er edel fordi den nåværende raffineringsprosessen fra malm til metall er en flertrinns, høytemperatur batch-deponeringsprosess. Vi begynner med å beskrive dagens titanteknologi og diskuterer deretter fire av de mest lovende måtene å redusere titankostnadene på. Disse metodene inkluderer Kroll-, Hunter-, Cambridge- og Armstrong-metodene.

1. Den nåværende titanekstraksjonsmetoden

For tiden starter produksjonen av titanmetall fra rutil TiO2. Rutil og petroleumskoks kloreres i en fluidisert sjiktreaktor ved en temperatur på 1000 grader (1830 grader F) for å produsere TiCl4.

TiO2+2Cl2+CTiCl4+CO2

Titanproduksjon kan også starte fra andre lavkostkilder som ilmenitt eller slagg, men den inneholder mer jern og andre urenheter. Flytende TiCl4 renses, og ca. 90 % av TiCl4 oksideres til TiO2 for pigmentindustrien.

Et utgangspunkt for alle kommersielle prosesser av TiCl4. De to hovedgrunnene til å starte med TiCl4 er ① høy renhet av TiCl4, og ② separasjon av titan og oksygen

2. Kroll-metoden

Sammenlignet med metoden utviklet av DuPont i 1948, har den for tiden brukte Kroll-metoden ikke endret seg mye, hovedsakelig inkludert følgende metoder. En tørr-ren rustfri fordamper ble evakuert og fylt med argon. Deretter innføres magnesiumet som brukes for å redusere TiCl4 i damperen. Varm opp dampkokeren til 800 grader -900 grader (1470 grader F-1650 grader F) og før deretter TiCl4 sakte inn i dampkokeren. Magnesiumreduksjons-TiCl4-reaksjonsformelen er som følger:

TiCl4+2MgTi+2MgCl2

Etter hvert som reduksjonen fortsetter, renner MgCl2 ut periodisk. Etter noen dager, avhengig av størrelsen på retorten, stopper reaksjonen og retorttrykket stiger. På dette tidspunktet forble ca. 30 % av magnesiumet ureagert. Titanmetall som danner en svamplignende porøs substans.

Nå er det titanmetall (titansvamp), ureagert magnesium og litt MgCl2 i fordamperen. Disse urenhetene kan fjernes ved utluting eller vakuumdestillasjon. Vakuumdestillasjon etterlater svamptitan ved å øke temperaturen på retorten og fjerne ureagert magnesium og MgCl2 under vakuum. Reaktoren åpnes deretter og titanet fjernes. Kutt titansvampen i 0,6 cm0,25 stykker, tilsett legeringsmetaller og muligens noen titanrester, og smelt dem deretter til ingots. For å sikre ensartethet og fjerne slagginneslutninger, omsmeltes blokken en eller to ganger til.

3. Elektrolyse

I 1953 spådde Kroll at elektrolyse ville bli brukt til å produsere titan om 15 år. Men hvorfor har det ikke blitt bygget noen kommersielle elektrolytiske titananlegg etter mer enn 50 år?

Elektrolyse har vært forventet å ha samme effekt som introduksjonen av Hall-Heroult-prosessen som i stor grad reduserte produksjonsinteressen for aluminium. Før Hall-Heroult ble aluminium redusert med natrium, og interessen var dyrere enn gull. Men på grunn av den store forskjellen mellom titan og aluminium, er det vanskeligere å produsere titan ved elektrolyse.

På den ene siden er smeltepunktet til titan 1000 grader (1800 grader F) høyere enn for aluminium. Så langt har derfor alt faststoff-titanutstyr, titanspoler, titanvarmevekslere, titanreaktorer og titanfordampere produsert ved elektrolyse dendritisk vev og tap av elektrolytt på grunn av forsinkelse. I elektrolysebadet har aluminium bare én steady-state valens, mens titan har to. Denne multippelvalenstilstanden forårsaker tap av elektronisk effektivitet. Men hovedproblemet er at elektrolysemetoden kanskje ikke er billigere enn Kroll-metoden, fordi begge starter fra TiCl4. Noen økonomiske analyser tyder på at elektrolysemetoden burde spare litt penger enn Kroll-metoden. Men produksjon i pilotskala fra noen selskaper har ikke klart å bevise det.

Elektrolyse har blitt et viktig felt innen elektroekstraksjonsforskning. Men den har aldri blitt produsert industrielt. Realiteten er at alle brukte hundretusenvis av dollar på å bygge eksperimentelle fabrikker, og deretter forlot disse prosjektene.

4.FFC Cambridge-metoden

Den andre er en mer radikal elektrolytisk reduksjonsmetode annonsert av Derek Fray fra University of Cambridge, som har ført til begeistring hos folk. I denne metoden blir TiO2 presset inn i granuler og deretter brukt som katode i et 950 grader (1740 grader F) kalsiumklorid (CaCl2) bad, med en grafittelektrode som anode. Når en elektrisk strøm påføres, blir oksygen ionisert og oppløst i CaCl2-badet. Siden det monovalente oksygenet er i løsningen, er problemet med toverdige titanioner eliminert. Titanet produsert ved denne metoden inneholder bare 60 ppm oksygen i kilogramskalaen.

Metoden starter med rutil, så teoretisk sett burde produksjonsinteressen for titan være sterkt redusert. Rutil er imidlertid ikke ren TiO2 og et alternativ til klorering for rensing må finnes. I tillegg er en av grunnene at kloreringsmetoden skiller titan fra oksygen. Mange tidligere forsøk på å produsere titan med lite oksygen har mislyktes

For å få denne prosessen til å gå problemfritt, kreves det ikke bare suksess med TiO2-elektrolyse, men også en rimelig kilde til ren TiO2 må finnes. Det er fortsatt en lang vei å gå fra småskala produksjon til tonn-skala industrialisering. Fordi denne metoden har potensial til å redusere kostnadene for titan betraktelig, er den verdt å studere.