Sūkļa titāna ražošana ar magnija termisko reducēšanu
Sūkļaino metāla titānu, kas iegūts, termiski reducējot metāla magnēziju, sauc par "sūkļa titānu". Titāna sūkļa tīrības procents (masa) parasti ir no 99,1 līdz 99,7. Kopējais piemaisījumu elementa procentuālais daudzums (masa) ir 0.3-0.9, piemaisījuma elementa skābekļa procents (masa) ir 0.06-0.20, un cietība ( HB) ir 100-157. Atkarībā no tīrības pakāpes tas ir sadalīts piecās kategorijās no WHTiO līdz MHTi4.
Titāna sūklis ir galvenā izejviela rūpniecisko titāna sakausējumu ražošanai, un tā ražošana ir titāna rūpniecības pamatsavienojums. Tā ir titāna materiāla, titāna pulvera un citu titāna detaļu izejviela. Pārvērtiet ilmenītu par titāna tetrahlorīdu, ievietojiet to noslēgtā nerūsējošā tērauda tvertnē, piepildiet to ar argona gāzi, ļaujiet tiem reaģēt ar metāla magniju un iegūstiet "titāna sūkli". Šo poraino "titāna sūkli" nevar izmantot tieši, un pirms ieliešanas titāna lietņos tas ir jāizkausē šķidrumā elektriskā krāsnī.
Titāna sūkļa magnetotermiskā ražošana: titānu kā ķīmisko elementu dzelzsrūdā 1791. gadā atklāja mācītājs Viljams Gregors, angļu priesteris un mineralogs. Tā kā titānam ir spēcīga afinitāte ar tādiem elementiem kā skābeklis, slāpeklis, ogleklis un ūdeņradis, un tas augstā temperatūrā reaģē ar lielāko daļu ugunsizturīgo materiālu, titāna metāla ekstrakcijas process ir ļoti sarežģīts un grūts. Līdz 1910. gadam Metjū A. Hanters no Renselāras Politehniskā institūta ASV karsēja titāna tetrahlorīdu un nātriju līdz 700-800 grādiem pēc Celsija, lai iegūtu augstas tīrības pakāpes titānu. Šo metodi sauc par Hantera metodi. . Tomēr titāna pielietojums tajā laikā aprobežojās tikai ar laboratoriju. Tikai 1932. gadā Viljams Džastins Krols pierādīja, ka titānu var iegūt, reducējot titāna tetrahlorīdu ar magniju. Astoņus gadus vēlāk viņš šo procesu uzlaboja, izmantojot magniju un pat nātriju, lai samazinātu titāna daudzumu. Šo metodi sāka saukt par Kroll procesu jeb magnēzija procesu. Magnija termiskā metode šobrīd ir visplašāk izmantotā titāna ražošanas metode pasaulē. Ar to titāna metālu var ražot masveidā un var iekļūt mūsdienu inženiertehnisko materiālu rindās.
Sūkļa titāna ražošanas princips ar magnēzija metodi ir šāds: argona atmosfērā 880 grādu -950 grādu temperatūrā attīrītais titāna tetrahlorīds tiek pakļauts reducēšanas reakcijai ar metālisku magniju, lai iegūtu porainu metālisku titānu un magnija hlorīdu, un magnija hlorīdu. tiek izvadīts no reducēšanas krāsns. Vakuuma destilāciju izmanto, lai noņemtu atlikušo magnija hlorīdu un lieko magniju titāna sūkļa porās, lai iegūtu titāna sūkli. Sūkļa titāna sakausējuma ražošanas procesa plūsma ar magnija termisko metodi ir šāda:
Magnija hlorīda blakusprodukts, kas iegūts reducēšanas reakcijā, izmantojot metālisko magniju kā reducētāju magnija termiskajā metodē, tiek reģenerēts elektrolītiski, lai atgūtu magniju un hloru. Magnijs turpina piedalīties reducēšanas reakcijā, un hlora gāze tiek transportēta uz apzaļumošanas cehu pārstrādei. Pēc tam, kad destilācijas kondensāts ir izkusis, magnija hlorīds tiek izvadīts, un atlikušo magniju var izmantot kā magnija reducētāju, lai turpinātu piedalīties magnija termiskās ražošanas procesā. Tāpēc magnija oksīda ražošanā tiek realizēta metāliskā magnija un hlora pārstrāde. Magnija hlora gāzes pārstrāde samazina vides piesārņojumu titāna sūkļa ražošanas laikā un samazina ražošanas enerģijas patēriņu.
