Hvernig er títan framleitt?

Kroll ferlið

Kroll ferlið framleiðir að mestu leyti títan með miklum hreinleika. Þetta byrjar með því að fjarlægja títan málmgrýti, sem er aðallega ilmenít eða rútíl, og síðan breytt í títantetraklóríð (TiCl₄) með kolefnisklóringu. Milliefnasambandið er hreinsað með eimingu áður en það er minnkað í nærveru magnesíums undir óvirku andrúmslofti til að fá títansvamp. Fasti títansvampurinn sem myndast er fjarlægður, brotinn í litla bita og endurbræddur til að mynda fljótandi málm. Þessi aðferð, sem var þróuð af William Kroll á fjórða áratugnum, er enn miðpunktur í títanframleiðslu vegna hagkvæmni hennar við að framleiða iðnaðartilbúinn málm.

Mikilvægi títan málmgrýti í framleiðslu

Skilvirkt og skilvirkt framleiðsluferli krefst hráefnis til að búa til títan málm, sem er aðeins fáanlegur frá títan málmgrýti. Tvö aðal málmgrýti ilmenít og rútíl eru almennt notuð nú á dögum. Venjulega inniheldur ilmenít (FeTiO₃) um 45-60% TiO₂ á meðan rútíl (TiO₂) inniheldur mun hærri styrk um það bil 90-95%. Vegna stífleika þess hefur rútíl lægri vinnsluþörf sem gerir það að æskilegri en af ​​skornum skammti auðlind.

Helstu tæknilegar færibreytur:

Innihald títantvíoxíðs: Beint tengt því hversu skilvirkt Kroll ferlið verður eftir því hversu hreint málmgrýti eins og rútíl dregur úr bæði kostnaði og tíma til vinnslu.

Málmgrýti: Bæði steinefnin eru yfirleitt hörð en vélrænir eiginleikar hafa áhrif á mala- og útdráttarferli.

Óhreinindastig: Gera þarf frekari ráðstafanir til að fjarlægja óhreinindi eins og járn úr ilmeníti; þetta hefur áhrif á heildarávöxtun og gæði.

Framleiðendur geta tryggt hærri afrakstur og hreinleika í endanlegum títanmálmum með því að útvega og vinna hágæða títan málmgrýti á réttan hátt, og að lokum auka notkun þess í ýmsum atvinnugreinum.

Hlutverk magnesíums og klóríðs í títanframleiðslu

Magnesíum og klóríð gegna mikilvægu hlutverki í títanframleiðsluferlinu með því að nota Kroll ferlið. Sem afoxunarefni breytir magnesíum títantetraklóríði (TiCl₄) í upphafsefni þess úr títansvampinum. Þetta skref felur í sér að klóra títan málmgrýti til að fá hreinsað TiCl4, rokgjarnt efnasamband. Títanoxíð breytist í TiCl4 á þessu stigi með hjálp klóríðs.

Í kjarnahvarfinu í óvirku andrúmslofti er bráðnu magnesíum blandað saman við TiCl₄ við mjög háan hita í kringum 800-900 gráðu sem veldur því að TiCl₄ minnkar í títansvamp og myndast MgCl₂ sem aukaafurð. Heildarhvarfið er sem hér segir:\[ TiCl₄ + 2Mg \rightarrow Ti + 2MgCl₂ \]

Algengt er að fjarlægja MgCl₂ leifar með rafgreiningaraðferðum sem endurheimtir einnig magnesíum til notkunar aftur innan þessa hringrásar og gerir það sjálfbært. Skilvirkni magnesíums og hreinleikastigs með tilliti til klóríðs hefur bein áhrif á afraksturinn og gæðin sem framleidd eru af títansvampum og leggur þar með áherslu á mikilvægi þeirra í títanframleiðslu.