Proces proizvodnje titanijumskog sunđera
1. Titanijumski sunđer
To je spužvasti metalni titanijum proizveden termičkom redukcijom metala i sirovina je za materijale za obradu titana. Ekstrahira se iz rutilnog ilmenita i nakon topljenja i kovanja pretvara u različite materijale od legura titana. Prema različitoj čistoći, sunđer titanijum se može podijeliti u sedam razreda, jedan do pet, kao i razred 0 i stupanj 0A. Sadržaj titana se kreće od 98,5 do 99,7. Što je manji broj, to je veći sadržaj titana.
Klasifikacija razreda titanijumskog sunđera uglavnom je klasifikovana prema njegovom hemijskom sastavu, poroznosti i čvrstoći. Specifična klasifikacija je sljedeća:
Prema hemijskom sastavu i tvrdoći po Brinellu, proizvodi od titanijumskog sunđera se mogu podijeliti u 7 marki ( razreda): MHT-95, MHT-100, MHT-110, MHT-125, MHT-140, MHT-160, MHT-200.
Prema poroznosti i kapacitetu adsorpcije, titanijumski sunđer se može podeliti u dva razreda: niske poroznosti i visoke poroznosti. Titanijumski sunđer niske poroznosti ima bolju prozračnost, dok visokoporozni titanijumski sunđer ima veću površinu i bolji kapacitet adsorpcije.
Prema nivou čvrstoće, titanijumski sunđer se može podeliti u različite razrede. Titanijumski sunđer sa većom čvrstoćom može izdržati veću silu, ima bolju izdržljivost i sposobnost protiv deformacije i pogodan je za neka mala opterećenja ili scenarije primene niskog pritiska. Titanijumski sunđer sa nižom čvrstoćom pogodan je za neka mala opterećenja ili aplikacije niskog pritiska.
2. Titanijumski sunđer se uglavnom deli na potpune i poluprocesne procese:
Cijeli proces uglavnom uključuje tri procesa: rafiniranje hloriranjem, redukcijsku destilaciju i elektrolizu magnezija. Prvo, materijali bogati titanijumom se hlorišu i rafinišu da bi se dobio titanijum tetrahlorid, a zatim se titan tetrahlorid redukuje magnezijumom da bi se dobio titanijum spužva. Konačno, elektroliza se koristi za redukciju magnezijum hlorida nastalog u redukcijskom koraku u plinoviti hlor i magnezijum za reciklažu.
Poluprocesni proces direktno kupuje rafinirani titanijum tetrahlorid i proizvodi titanijum spužvu nakon redukcije, izostavljajući procese rafinacije hlorida i elektrolize magnezijuma. Pošto magnezijum ne učestvuje u ciklusu, cena poluprocesnog titanijumskog sunđera je generalno veća.
3. Supstance koje se koriste u proizvodnji titanijumskog sunđera:
U zavisnosti od procesa proizvodnje, mogu nastati različite vrste i količine otpada i proizvoda. Uopšteno govoreći, tokom proizvodnje titanijumskog sunđera nastaju kako gasoviti otpad, kao što su hlor, hlorovodonik i titanijum tetrahlorid, tako i čvrsti otpad kao što su halogenidi. Većinu ovog otpada potrebno je pravilno tretirati ili reciklirati kako bi se osigurala sigurnost i zaštita okoliša u proizvodnom procesu.
Osim toga, tokom procesa proizvodnje titanijumskog sunđera stvoriće se velika količina otpadnih voda. Ove otpadne vode uglavnom sadrže supstance kao što su hlorovodonik i titanijum tetrahlorid, koje je potrebno tretirati kako bi se ispunili standardi za ispuštanje ili recikliranje.
4. Proces sekundarnog alkalnog pranja
To je poboljšana metoda odsumporavanja pomoću alkalnog pranja, koja koristi dva kontinuirana skrubera za odsumporavanje. U prvostepenom skruberu, sirovi plin dolazi u kontakt sa alkalnom otopinom, uzrokujući reakciju plin-tečnost. Sumpor dioksid reaguje sa hidroksidom u alkalnom rastvoru da bi se formirao tiosulfat. Uobičajeno korištene alkalne otopine uključuju rastvor natrijum hidroksida (NaOH) i rastvor natrijum karbonata (Na2CO3). Hemijska jednačina ove reakcije je SO2 + NaOH → NaHSO3.
5. Princip rada peći za rastopljenu sodu kaustičnu sodu
Koristi izmjenu topline između plina za izgaranje i rastaljene soli za provođenje toplinske energije kroz cirkulaciju toka vruće soli. Konkretno, materijal soli se zagrijava do svoje tačke topljenja kako bi se formirala rastopljena sol, a toplinska energija u njemu se pohranjuje u uređaju za skladištenje topline. Toplotna energija u otopljenoj soli se zatim koristi za stvaranje pare visoke temperature i visokog pritiska, koja se pretvara u električnu energiju. Konačno, preostala topla i hladna slana otopina se vraća u peć za rastopljenu sol radi zagrijavanja kako bi se postigla reciklaža toplotne energije. Ovaj princip rada čini peć za rastopljenu sodu kaustičnu sodu efikasnom i ekološki prihvatljivom opremom za pretvaranje energije koja se može široko koristiti u mnogim poljima, kao što je proizvodnja solarne termalne energije, industrijsko grijanje, itd.
6. Metoda tretmana prašine od sušenja industrijske soli
Fizička metoda: Iskoristite razliku u rastvorljivosti između industrijske soli i natrijum hlorida da biste napravili zasićeni rastvor kalijum nitrata. Nakon hlađenja, većina će postati kristalni talog, dok će natrijum hlorid biti u matičnoj tečnosti. , odvojite filtrirane kristale od matične tečnosti.
Hemijska metoda: Prvo otopite industrijsku sol u vodi da biste napravili otopinu, dodajte višak otopine srebrnog nitrata, ioni srebra reagiraju s ionima klorida da bi formirali talog srebrnog klorida, zatim dodajte višak hlorovodonične kiseline u otopinu da se istaloži višak iona srebra i filtrirajte. Na kraju, filtrirana otopina se zagrijava kako bi se uklonio višak hlorovodonične kiseline.
Otpadna sol hloriranja je otpad koji nastaje u procesu hloriranja rastaljene soli, uglavnom otpad koji sadrži sol i ostatak soli. Nastanak ovih otpada je neizbježan proizvod procesa hloriranja, a njihove komponente i sastav su u vezi sa korištenim sirovinama i rastvaračima za hlorisanje. Metode obrade klorirane otpadne soli uključuju drobljenje, alkalnu reakciju, filter presu, preciznu filtraciju, ultrafiltraciju i druge korake. Proizvodi dobijeni tokom procesa tretmana mogu se koristiti kao resursi. Na primjer, željezo-titan šljaka dobivena presovom filtracijom može se koristiti kao resurs ili slagati kao opći otpad. Slana otopina natrijevog klorida dobivena ultrafiltracijom može se koristiti kao sirovina za proces pripreme kaustične sode ionskom membranskom elektrolizom ili se čvrsta sol dobiva nakon isparavanja i oporavka.
Glavne razlike između spužvastog sistema za obradu izduvnih gasova od titanijum hlorida i elektrolitičkog sistema za obradu izduvnih gasova magnezijuma su sledeće:
Sistem za obradu otpadnog gasa hlorisanja uglavnom tretira otpadni gas koji nastaje u radionici za hlorisanje, koji uglavnom uključuje kisele gasove kao što su hlor i hlorovodonik. Da bi se postiglo prečišćavanje i ispuštanje otpadnog gasa, sistem će izvršiti tretman alkalnog pranja, hemijskim reakcijama pretvoriti kisele gasove u slane supstance i realizovati ispuštanje otpadnog gasa.
Elektrolitički sistem za obradu otpadnog gasa magnezijuma uglavnom tretira otpadni gas koji nastaje u radionici za elektrolitski magnezijum, koji uglavnom uključuje gas hlor i paru magnezijuma. U cilju pročišćavanja i ispuštanja izduvnih gasova, sistem će izvršiti uklanjanje prašine, kondenzovati paru magnezijuma u čestice magnezijuma i sakupljati gas hlor za ponovnu upotrebu. Istovremeno, sistem će takođe vršiti kontrolu difuzije gasa kako bi efikasno kontrolisao paru magnezijuma koja nije uklonjena iz izduvnih gasova unutar radionice i sprečio njeno širenje u okolinu izvan radionice.
Općenito, glavna razlika između spužvastog titanijum hloridnog sistema za prečišćavanje repnog gasa i elektrolitičkog sistema za preradu repnog gasa magnezijuma leži u različitim komponentama otpadnog gasa i metodama tretmana.
7. Spužvasti proces obrade repnog gasa od titanijum hlorida i proces elektrolitičke obrade zaostlog gasa magnezijuma:
Spužvasti proces obrade repnog gasa titanijum klorida uglavnom uključuje sljedeće korake:
Tretman mokrim prečišćavanjem: Prvo, otpadni plin treba tretirati mokrim prečišćavanjem. Ovaj korak uglavnom uključuje slanje otpadnog plina u opremu za pročišćavanje i prskanje vodom za pranje. Tokom ovog procesa, HCl i NaCl će se rastvoriti u vodi, a TiCl4 će hidrolizirati, ispirajući čvrste čestice prašine u vodu. Oprema za pročišćavanje može koristiti tornjeve za pranje, centrifugalne perače, tornjeve za apsorpciju raspršivanja i pjenaste sakupljače prašine, itd.
Dehloracija: Za dalje uklanjanje hlora mogu se koristiti različite metode u zavisnosti od koncentracije hlora. Kada je koncentracija hlora u izduvnom gasu niska, vapneno mleko (Ca(OH)2) se često prska, a hlor reaguje sa vapnenim mlekom i stvara Ca(ClO)2. Ako je koncentracija hlora u izduvnom gasu niska, ali je zapremina zaostalog gasa velika, za raspršivanje se često koristi NaOH ili Na2CO3, a klor će reagovati sa njima i formirati NaClO, koji se može koristiti kao prašak za izbeljivanje. Ako je koncentracija hlora u izduvnom gasu visoka, ali je zapremina otpadnog gasa mala, FeCl2 sprej se može koristiti za apsorpciju hlora. U ovom procesu, eluent FeCl2 se priprema prethodnom reakcijom željeznih strugotina sa HCl. Nakon eluiranja, stvara se FeCl3. FeCl3 se dodaje željeznim strugotinama i reducira u FeCl2 za reciklažu.
Elektrolitička obrada repnog plina magnezija uglavnom uključuje sljedeće korake:
Elektroliza magnezijuma: Radionica za elektrolizu će elektrolizovati magnezijum hlorid proizveden u redukcionoj radionici kako bi se proizveo magnezijum i gasni klor. Magnezijum proizveden elektrolizom šalje se u radionicu za redukciju kao redukciono sredstvo za proizvodnju titanijumskog sunđera, dok se gasni hlor šalje u radionicu za hlorisanje za proizvodnju titanijum tetrahlorida.
Elektroliza i preparivanje otpadnog gasa : Sistem za obradu otpadnog gasa elektrolizom i ponovnom parom ima funkciju prečišćavanja i pražnjenja kiselih otpadnih gasova u sistemu za elektrolizu magnezijuma i radionici za ponovno parenje. Ovi kiseli otpadni gasovi se uglavnom sastoje od hlora i hlorovodonika.
8. Zagađivači nastaju tokom procesa hlorisanja titanijumskog sunđera:
Organski hloridi: kao što su titanijum tetrahlorid, hloroform, dihlorometan, itd. Ovi organohloridi su često toksični i mogu izazvati zagađenje životne sredine.
Neorganski hloridi: kao što su hlor, hlorovodonik, itd. Ovi neorganski hloridi su takođe toksični i mogu izazvati ekološke i biološke opasnosti.
Drugi zagađivači: Neki drugi zagađivači mogu se proizvesti tokom procesa hlorisanja, kao što je fosgen (COCl2), koji su takođe toksične supstance.
9. Princip oksidacije sistema za obradu izduvnih gasova od spužve titanijum hlorida:
Uglavnom pod određenim uvjetima temperature i tlaka, kisik u zraku se koristi za oksidaciju titan tetraklorida u ispušnom plinu u titan dioksid. Konkretno, proces oksidacijske reakcije može se podijeliti u sljedeće korake:
Hlor reaguje sa kiseonikom da formira hloratne jone: Cl2+O2=2ClO3
Hloratni joni reaguju sa titanijum tetrakloridom da formiraju titanijum dioksid i klor: TiCl4+2ClO3=TiO2+2Cl2+O2
Ovaj proces se izvodi na određenoj temperaturi (kao što je 600-800 stepeni) i pritisku (normalan pritisak). Istovremeno, potrebno je dodati katalizator (kao što je vanadijev pentoksid, itd.) kako bi se smanjila energija aktivacije reakcije i potaknula reakcija. Nastali titan dioksid može se reciklirati kao nusproizvod, dok se hlor može ponovo koristiti u proizvodnji hlorisanja.
Treba napomenuti da se proces oksidacije odvija pod određenim temperaturnim i tlačnim uvjetima, tako da je potrebno strogo kontrolisati reakcione uslove, a treba obratiti pažnju na reciklažu hlora u izduvnim gasovima kako bi se smanjili troškovi proizvodnje i zagađenje životne sredine.
10. Odnos između vrhunskog titanijuma i titanijumskih legura i titanijum spužve:
Prije svega, vrhunske legure titana i titanijuma odnose se na titan i legure titana sa odličnim svojstvima i posebnom upotrebom, kao što su visoka čvrstoća, visoka žilavost, otpornost na koroziju, performanse na visokim temperaturama, itd. Titanijum spužva je legura titana proizvedena od strane reakcija titanijum tetrahlorida i magnezijuma. Obično se koristi kao sirovina za proizvodnju vrhunskog titanijuma i titanijumskih legura.
Konkretno, odnos između vrhunskog titanijuma i titanijumskih legura i titanijum spužve uglavnom se ogleda u sledećim aspektima:
Sirovine: Titanijumski sunđer je jedan od sirovina za proizvodnju vrhunskog titanijuma i legura titana. Daljnjom obradom i legiranjem titanijumskog sunđera mogu se proizvesti vrhunski titan i legure titana sa odličnim svojstvima.
Proizvodni proces: Proizvodni procesi vrhunskog titanijuma i titanijumskih legura su slični onima kod titanijumskog sunđera, koji zahtevaju niz topljenja, obrade i termičke obrade. Međutim, proces proizvodnje vrhunskog titanijuma i legura titanijuma je složeniji i sofisticiraniji, zahteva više tehničke zahteve i strožu kontrolu kvaliteta.
Područja primjene: Visokokvalitetni titan i legure titana uglavnom se koriste u zrakoplovstvu, vojsci, petrohemiji i drugim poljima i imaju širok spektar primjena. Titanijumski sunđer se uglavnom koristi za proizvodnju delova od legure titana visoke čvrstoće, otpornih na koroziju, potrebnih u vazduhoplovstvu, automobilima i drugim poljima.
Općenito, postoji bliska veza između vrhunskog titanijuma i titanijumskih legura i titanijum sunđera. Postoje određene sličnosti između njihovih proizvodnih procesa, sirovina i područja primjene, ali u pogledu tehnologije proizvodnje, performansi proizvoda i područja primjene također postoje određene razlike.
11. Tok procesa vrhunskog prečišćavanja titanijuma je sljedeći:
Kao sirovina se bira titanijum dioksid visoke čistoće, a za redukcioni tretman se dodaje redukciono sredstvo.
Redukovani titan dioksid se kiseli da bi se uklonile nečistoće.
Nakon kiseljenja, titan dioksid se ispere vodom i osuši, a zatim se dodaje redukciono sredstvo za redukciju na visokim temperaturama.
Redukovani titanijumski sunđer se drobi i melje da bi se dobio fini titanijumski sunđer.
Finozrna spužvasta titanijum se topi na visokim temperaturama i koristi se vakuumska tehnologija topljenja za uklanjanje nečistoća i gasova.
Nakon rafiniranja, titanijumski sunđer se kontinuirano lijeva i lijeva pod pritiskom kako bi se dobili titanijumski ingoti visoke čistoće.
Koristeći tehnologiju kovanja na visokim temperaturama, titanijumski ingoti se kovaju na visokim temperaturama kako bi se dobili titanijumski materijali visoke čistoće.
