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Tecnología de procesamiento de titanio

Tecnología de procesamiento de titanio


El titanio tiene características únicas de baja densidad, alta resistencia específica, fuerza de alta temperatura, resistencia a la corrosión fuerte.


Como una especie de estructura metálica de titanio, el contenido en la corteza terrestre en la cuarta fila, en segundo lugar solamente a hierro, aluminio, magnesio, níquel, más que la suma de cobre, cromo, plomo, estaño y zinc.


Sin embargo, el sistema actual de producción de titanio es muy complejo, y el costo es alto. El titanio es caro porque el metal de mineral a proceso de refinación es un proceso por lotes de varios pasos, de alta temperatura.


Este artículo primero describe la actual tecnología de titanio, luego discutir los cuatro más prometedor método para reducir el costo de titanio. Estos métodos incluyen el método Kroll, cazador y Armstrong de Cambridge.


1 el método actual de extracción de titanio


La producción de metal de titanio son de Jin Hongshi (TiO2) comenzó. Coque de petróleo y rutilo junto, en


1000 de DEG C (1830 ° f) de temperatura en un reactor de lecho fluidizado por tratamiento de cloración, a


producción de TiCl4.


TiO2 + 2Cl 2 + C, TiCl4 + CO2


Producción de titanio también puede iniciarse desde otros materiales de bajo costo, tales como mineral de hierro titanio o escoria,


pero contienen más hierro y otras impurezas. El TiCl4 líquido fue purificado y sobre el 90% de la


oxidación de TiCl4 a TiO2, utilizado en la industria de pigmentos.



TiCl4 es punto de partida de todos los procesos de negocio. De las dos principales razones de TiCl4 start es TiCl4 con


alta pureza, el titanio y oxígeno separación.



2 método de Kroll


Kroll y el Co de DuPont en 1948 desarrollado comparado con el actualmente utilizado no cambia mucho, principalmente


incluye los siguientes pasos. Evaporador de vacío de acero inoxidable limpio y seco y argón. Entonces para la reducción de

de magnesio de TiCl4 en el vapor. El vapor se calienta a 800 grados a 900 grados C (1470 grados Fahrenheit


a 1650 grados Fahrenheit) y luego TiCl4 lentamente en el vapor. Reacción de la reducción del magnesio de TiCl4:


TiCl4 + 2Mg, Ti + 2MgCl2


Con la reducción del MgCl2 periódico señala. Unos días más tarde, la parada de vapor depende del tamaño,

reacción, aumento de la presión de vapor.


En este momento, sin embargo, aproximadamente el 30% de la reacción de magnesio. La formación de un titanio esponjoso similar metal material poroso.


Ahora en el vapor de titanio (Hai Miantai), el magnesio sin reaccionar y algunos MgCl2. Estas impurezas pueden ser


quitado por la destilación de vacío o lixiviación. Destilación a vacío bajo vacío para eliminar el resto de la esponja de titanio, magnesio sin reaccionar y MgCl2 y aumentando la temperatura del evaporador.


A continuación, abra el reactor, la extracción del titanio. La esponja de titanio cortar 0.6cm (0.25 andquot;) bloque, adición de metal de aleación, puede haber algunos titanio chatarra, luego fundido en lingotes. Con el fin de garantizar la uniformidad y la eliminación de la escoria y lingotes de refundición en una o más de dos veces.



Desde el principio, algunas personas criticaron Krolland #39; s método de alto costo y baja eficiencia. Es un lote de pasos, muchos de los cuales tienen intensidad de trabajo alta. Sin embargo, en los años 50 a pesar produjo una variedad de nuevas tecnologías, pero nadie puede reemplazarlo. De hecho, Kroll hizo un pequeño cambio. La principal diferencia es que el tamaño del evaporador, para destilación de reducción y vacío de magnesio en el mismo reactor.



Huntfa y Kroll fueron muy similares, pero fue sustituido por magnesio sodio. Incluso si el método es similar, pero el método de Hunter cuesta un poco más, por lo tanto, el método de Hunter es utilizado en pequeños lotes, producción de polvo especial de alta pureza.



Hay pocas investigaciones teóricas en Krolland #39; Ley de s, así que hay muchas cosas que la gente quiere aprender. Trabajo reciente de Okabe et al mostró Kroll y reacciones de Hunter se puede interpretar como una reacción química eléctrica. Una mejor comprensión de Krolland #39; s ley voluntad ayudar a las personas a mejorar su.


Pueden hacer mejoras que puedan incluyen reducir la cantidad de magnesio exceso o reduciendo el número de los grados debido a la contaminación de las paredes, o mejor control de nitruro de titanio. Es posible mejorar el método de Kroll o el cazador, para que puedan continuamente.



Si usted quiere hacer una mejora revolucionaria a la ley de Kroll, parece poco probable que reducir considerablemente su precio, pero también puede reducir el costo de titanio gradualmente haciendo algunos pequeños cambios.



método de la electrólisis 3



En 1953, Kroll predijo que 15 años después, el proceso de electrólisis se utilizará para producir titanio. Pero ¿por qué después de más de 50 años, hay que todavía ninguna planta de titanio electrolítico comercial lo construyó?


Personas han sido contando con electrólisis para producir el mismo efecto que la introducción del método de Hall-Heroult, que reduce el costo de producción de aluminio. Antes de Hall-Heroult, reducción de sodio de aluminio, el costo es más caro que el oro. Sin embargo, debido a la gran diferencia entre el titanio y el aluminio, es más difícil producir titanio por electrólisis.



Por un lado, el punto de fusión del titanio es 1000 grados (1800 grados Fahrenheit), más altos que el de aluminio. Por lo tanto, hasta ahora, todo el método electrolítico de producción de titanio sólido ha ramificado y debido a la demora y se perdió a la pérdida de electrolitos.


En el baño electrolítico en solamente un estado estacionario de aluminio y tiene dos Valencia, titanio. Este estado de Valencia múltiples causado por pérdida de la eficacia de electrón.


Pero el problema principal es que electrólisis no puede ser más barata que el método de Kroll, puesto que ambos son a partir de TiCl4.


Algunos análisis económico muestran que se debe guardar Kroll que el método electrolítico. Pero algunas empresas no son capaces de demostrarlo.



El método electrolítico se ha convertido en un campo de investigación principal de extracción de energía. Pero nunca ha sido



producción industrializada. La realidad es que hemos gastado cientos de miles de dólares para construir la fábrica, luego abandonaron el proyecto.



Parte de la razón es debido a un proceso de desarrollo de tiempo más largo que el ciclo de mercado de titanio, no es un


planta piloto en la recesión del mercado puede salvarse. Otra posible razón es que el crecimiento del mercado de titanio es

relativamente lento. De hecho, los productores comerciales se reducen también. En 1958, los Estados Unidos por lo menos 6


esponja de titanio de las empresas productoras, pero actualmente sólo un Titán. También se argumenta que, la electrólisis es


nunca más el método Kroll con bajo costo.



Titanio puede ser producido por electrólisis, el problema es la economía. GTT Marco Ginatta continuo uso de


cloración, y cuenta con un Torino en Italia construyó una fábrica de gran producción experimental. Tal vez un día a


reemplazar la planta de producción de planta de electrólisis industrial de Kroll, pero al principio del método de electrólisis de TiCl4 para reducir considerablemente el precio del titanio parece poco probable.


4 Cambridge FFC


La otra es el Universidad de Cambridge Derek Fray anunció un método de reducción más radical, trae para arriba.


En este método, TiO2 presionó una pelotilla y luego en un baño de 950 grados C (17,4 grados Fahrenheit)


y cloruro de calcio (CaCl2) como electrodo de grafito y cátodo como el ánodo. Cuando se aplica corriente, los


el oxígeno es ionizado y disuelto en el baño de CaCl2. Porque el precio del oxígeno en la solución, eliminando dos


problema de ion titanio valencias. Este método de producción de titanio que contiene sólo oxígeno 60ppm, kg de tamaño.


El método comienza por Jin Hongshi, por lo que la teoría debería reducir considerablemente el coste de producción del titanio.



Sin embargo, Jin Hongshi no es un TiO2 puro. Debe encontrar un sustituto para el método de purificación del cloruro.


Además, una de las razones es que se separará de la cloración de óxido de titanio. Muchos de los


viejo trabajo de producción en el contenido de oxígeno de titanio han fracasado.


Para hacer el proceso puede llevarse a cabo sin problemas, no sólo requiere electrólisis de TiO2 para tener éxito,


pero también para encontrar una fuente de TiO2 pura menos costosa. De la escala de producción para el proceso de


industrialización tonelada es todavía un largo camino por recorrer. Porque este método ha reducido enormemente el costo de


titanio potencial, digno de estudio.



polvo de titanio 5



Método de Armstrong (desarrollado por el polvo de titanio internacional en Chicago) es considerado un


mejora en el derecho del cazador. Polvo de titanio se produce en un proceso continuo, en lugar de método por lotes.


Método de Armstrong es la producción de titanio por la reducción de sodio y el cloruro de titanio cuatro.


En este método, TiCl4 vapor inyección de sodio fundido. Flujo de sodio superior a la estequiométrica reducción de requerimientos de sodio TiCl4. El sodio exceso producto de la reacción, de enfriamiento y llevarlos a la etapa de separación, eliminación de exceso de sal y sodio. Producto de la reacción es un flujo continuo de polvo.


Este proceso se utiliza para producir vanadio aluminio / aleación de titanio.



Polvo de titanio internacional ha producido grandes cantidades de titanio utilizando este método. El análisis realizado por el Departamento de energía del centro de investigación en Albany demostró que el contenido de oxígeno ha sido tan bajo como 0.2%, con el titanio de Gr2 estándar. Algún polvo de titanio se ha derretido en botones con muestras de ensayo de tracción, también conoce la fuerza y la ductilidad de titanio Gr2.



Las ventajas del Armstrongand #39; s método es que es un método relativamente sencillo para la producción de polvo de titanio. Ya es posible poner el contenido en oxígeno se reduce a menos de 0.2%, suficiente para algunas aplicaciones en titanio. El contenido de los nuevos y estrictos requisitos para algunas fábricas puede disminuir el oxígeno.



En la actualidad, la empresa de polvo de titanio internacional está construyendo instalaciones de ingeniería para llevar a cabo más pruebas. El sistema permitirá a cada prueba producir cerca de 5 kilogramos (11 libras) de titanio, pero también en la construcción de fábricas de escala piloto, cada prueba puede producir unos 120kg (265lb) de titanio.



Principal de polvo de titanio internacional #39; s es cerca de comercialización. Sin embargo, todavía hay


algunas cuestiones que deben plantearse. ¿Cuál será el contenido en oxígeno del producto? ¿Por el método del costo de producción de titanio será Armstrong? Porque también empieza con TiCl4, el costo de las materias primas es igual a la del método de Hunter. Pero la empresa de polvo de titanio internacional tiene más ventajas que el método de Hunter:



Proceso de producción de polvo de titanio internacional es continua y opera a baja temperatura y así reducir considerablemente el costo de capital y mano de obra.

Productos no requieren purificación adicional, y se requiere la producción de titanio de la esponja método de Hunter.

El polvo es adecuado para todo tipo de aplicaciones, como la metalurgia de polvo, pulverización y otros métodos de procesamiento rápido.


Producción directa de diámetro pequeño, polvo de alta pureza, no tiene desperdicio.



La sal es el único subproducto que puede ser roto en sodio y cloro, que puede ser utilizado otra vez.



Hay una serie de desarrollo y procesos de mejora que se pueden convertir en placas, barras o formas más complejas tales como engranajes. Sin embargo, en el presente, muy poco del polvo directamente a la producción de piezas de titanio. O polvo para el dopaje, el precio a un rango aceptable (partes de baja producción); o de alta pureza, polvo de cara, la producción de piezas de alta resistencia, el precio es muy alto.




El costo de piezas de alta calidad producido por la compañía de polvo de titanio internacional es sólo un pequeño porcentaje del costo de la máquina actual o polvo de proceso de moldeo por. El polvo puede utilizarse como una selección de red cerca formando tecnología como láser deposición y metal el moldeo por inyección.




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