Beredningsmetod för metallskrot av titan

Titan och dess legeringar har utmärkta egenskaper som korrosionsbeständighet med låg densitet och hög temperaturbeständighet. Världens titanindustri upplever övergången från en enda modell med flyg som huvudmarknad till en diversifierad modell med fokus på utveckling av metallurgi, energi, transport, kemisk industri, biomedicin och andra civila områden. För närvarande kan världen utföra industrialiserad produktion av titan i endast ett fåtal länder som USA, Japan, Ryssland, Kina och andra länder, världens totala årliga produktion av titan är bara några tiotusentals ton. Men på grund av det betydande strategiska värdet av titan och statusen för den nationella ekonomin, kommer titan att bli uppkomsten av järn, aluminium, efter den "tredje metallen", kommer 2000-talet att bli titanets århundrade.

Nuvarande titanproduktionsmetoder nuvarande titanproduktion med hjälp av metall termisk reduktionsmetod, som hänvisar till användningen av metallreduktionsmedel (R) och metalloxider eller klorider (MX) av reaktionen för att framställa metall M. Redan industrialiserad produktion av titanmetallurgiska metoder för magnesium termisk reduktionsmetod (Kroll-metoden) och termisk natriumreduktionsmetod (Hunter-metoden). Eftersom Hunter-metoden är dyrare än Kroll-metoden, är den enda metoden som för närvarande används flitigt inom industrin Kroll-metoden, som sedan utvecklingen 1948 har kritiserats för sin höga kostnad och låga reduktionseffektivitet. Ett halvt sekel senare har processen inte förändrats i grunden, är fortfarande intermittent produktion, misslyckades med att inse produktionen av kontinuerlig.

Titanmetallproduktionsmetod för nya trender i världens titanindustri efter decennier av utveckling, även om Kroll-metoden och Hunter-metoden för en rad förbättringar, men de är intermittent drift, kan små förbättringar inte avsevärt minska priset på titan. Därför bör en ny, billig kontinuerlig process utvecklas för att i grunden lösa problemet med höga produktionskostnader. För detta ändamål har forskare genomfört ett stort antal experiment och studier. Den aktuella forskningen fokuserar på följande metoder: elektrokemisk reduktion metod för att minska kostnaderna, människor av titan metall direkt deoxidation forskning. Vissa människor utomlands använder elektrokemiska metoder för att minska koncentrationen av fast löst syre i titan till detektionsgränsen (500 ppm) nedan. De tror att i processen för elektrokemisk deoxidation produceras deoxidationsmedlet kalcium i elektrolysen av det smälta kalciumkloridsaltet, och O2- fälls ut i form av CO2 eller CO vid anoden. Denna nya metod för hög rening används inte bara för deoxygenering av titan, utan också för sällsynta jordartsmetaller som yttrium och neodym, och kan minska syrehalten till 10 ppm.

Elektrokemisk metod för industrialiseringen av den experimentella processen är: först och främst titandioxidpulvret med gjutning eller tryckgjutning, sintrat för katoden, grafit som anod, CaCl2 som det smälta saltet, i grafit- eller titandegel för elektrolys. Spänningen som appliceras är 2,8V till 3,2V, vilket är lägre än sönderdelningsspänningen för CaCl2 (3,2V till 3,3V). Efter en viss tids elektrolys ändrades katoden från vit till grå, och transformationen av 0.25 μm TiO2 till 12 μm titansvamp observerades under SEM. Det främsta skälet till att använda kalciumklorid som smält salt är dess låga pris och dess löslighet för O2-, vilket gör att det utfällda titanet inte är lätt att oxidera; dessutom är CaCl2 icke-giftig och inte förorenande för miljön.

Jämfört med TiCl4 smält saltelektrolys är råvarorna som används i denna metod oxider snarare än flyktiga klorider, så beredningsprocessen kan förenklas och kvaliteten på produkterna är hög; det blir ingen redoxreaktion mellan titanvalensjonerna; anodfällningsgasen är rent syre (inert anod) eller en blandning av CO och CO2 (grafitanod), som är lätt att kontrollera och inte förorenar.

Denna metod främjar inte bara reduktionsreaktionen nära katoden, utan deoxiderar också titanet som erhålls genom reduktion. Denna metod kombinerar direkt elektrolytisk reduktion av oxider och elektrokemisk deoxygenering, vilket är en ny metod för att framställa titan, och har blivit den mest anmärkningsvärda metoden i titanextraktionsprocessen. Enligt data från tidningen publicerad i den brittiska tidskriften Nature i 2000 uppskattas användningen av denna metod minska produktionskostnaden för titansvamp med cirka 13,000 US-dollar per ton , och den nuvarande totala globala produktionen på 50,000 till 60 000 ton kommer att spara 770 miljoner US-dollar per år i produktionskostnader om den går över till produktion av denna elektrokemiska metod.

Armstrong-metoden Amstrong et al. att förbättra Huntermetoden, vilket gör den till en kontinuerlig produktionsprocess. Processen är som följer: TiCl4-gas injiceras först i ett överskott av smält natrium, som fungerar som ett kylmedel för att reducera produkten och föra den till separationsprocessen. Ta bort natrium och salt för att få produktens titanpulver. Syrehalten i produkten är så låg som 0,2 %, och når standarden för sekundärt titan. En liten förbättring av processen kan producera VTi, AlTi-legeringar. Jämfört med Hunter-metoden har denna metod fördelarna med kontinuerlig produktion, låg investering, brett utbud av produktapplikationer och biprodukter som bryts ner till natrium och klor kan återvinnas.

TiCl4 elektrolytisk reduktionsmetod Ur elektrolytisk process är användningen av TiCl4 elektrolytisk metod överlägsen både Kroll och Hunter metoder. Därför finns det redan från början av utvecklingen av Krolls termiska reduktionsmetod idén att omvandla titansmältningsprocessen till en elektrolytisk metod.

TiCl4 elektrolytisk reduktionsmetod är den enda som en gång troddes vara en möjlig ersättning för Kroll-processen, USA, fd Sovjetunionen, Japan, Frankrike, Italien, Kina och så vidare har genomfört långsiktiga och in- djupgående forskning om det. Den elektrolytiska reduktionsmetoden TiCl4 krävs tekniskt för att omvandla TiCl4 till en lågvärd klorid av titan och lösa upp den i smältan, och samtidigt är det nödvändigt att separera katodområdet från anodområdet och göra elektrolyttanken förseglad .

Italienare har arbetat med TiCl4-elektrolys, de analyserade data från kloreringselektrolys och fann att när temperaturen är över 900 grader finns det ingen Ti2+ eller Ti3+ i elektrolyten, utan bara Ti 4+ och Ti. Den elektrolysprocess som fastställs på denna grund är som följer: TiCl4-gas injiceras i en flerskiktselektrolyt och absorberas. Detta flerfasskikt består av joner av kalium, kalcium, titan, klor och fluor samt kalium och kalcium, och separerar titan-katoden från grafitanoden. Det flytande titanet som genereras i det lägsta lagret sjunker till botten av badet i en koppardegel med vattenkylning för att bilda göt. Emellertid är renheten hos titanet som erhålls med denna metod inte hög och effektiviteten är låg.

Outlook har överlägsen prestanda och rikliga resurser av titan från andra hälften av 20-talet som en idealisk materiell uppmärksamhet, men hittills har inte varit från de sällsynta metallerna ur världens årliga produktion av titan är bara tiotusentals ton. Eftersom Kroll-metoden är att reducera titantetraklorid med magnesiummetall för att få svampig titanmetall, i kombination med den långa processen, iteration av flera processer och andra faktorer, vilket resulterar i höga kostnader för titansvamp, vilket påverkar tillämpningen av titan i olika industrier, så att den ännu inte har blivit populär för användning inom många applikationsområden. Men vi tror att med utvecklingen av vetenskap och teknik, titan metall nya produktionsprocessutveckling, produktionskostnadsminskning, produktionsskala expansion, kommer det 21: a århundradet verkligen bli århundradet av titan.