Производство губчатого титана термическим восстановлением магния

Губчатый металлический титан, полученный термическим восстановлением металлического магнезии, называется «губчатым титаном». Процент чистоты (масса) губчатого титана обычно составляет от 99,1 до 99,7. Общий процент примесных элементов (масса) равен 0.3-0.9, процент примесного элемента кислорода (масса) равен 0.06-0.20, а твердость ( HB) — это 100-157. По разной чистоте его делят на пять марок от WHTiO до MHTi4.

Губчатый титан является основным сырьем для производства промышленных титановых сплавов, а его производство является основным звеном титановой промышленности. Это сырье из титанового материала, титанового порошка и других титановых деталей. Превратите ильменит в тетрахлорид титана, поместите его в герметичный резервуар из нержавеющей стали, наполните аргоном, заставьте их реагировать с металлическим магнием и получите «титановую губку». Эту пористую «титановую губку» нельзя использовать напрямую, и перед отливкой в ​​титановые слитки ее необходимо расплавить в электропечи до жидкого состояния.

Магнитотермическое производство губчатого титана. Титан как химический элемент был открыт в железной руде в 1791 году преподобным Уильямом Грегором, английским священником и минералогом. Поскольку титан имеет сильное сродство с такими элементами, как кислород, азот, углерод и водород, и реагирует с большинством тугоплавких материалов при высоких температурах, процесс извлечения металлического титана очень сложен и труден. До 1910 года Мэтью А. Хантер из Политехнического института Ренсселера в США нагревал тетрахлорид титана и натрий до 700-800 градусов Цельсия для извлечения титана высокой чистоты. Этот метод называется методом Хантера. . Однако в то время применение титана ограничивалось лабораторными возможностями. Лишь в 1932 году Уильям Джастин Кролл продемонстрировал, что титан можно извлечь путем восстановления тетрахлорида титана магнием. Восемь лет спустя он усовершенствовал процесс, используя магний и даже натрий для восстановления титана. Этот метод стал известен как процесс Кролла или магнезиальный процесс. Термический метод магния в настоящее время является наиболее широко используемым методом производства титана в мире. С его помощью металлический титан может производиться серийно и войти в ряд современных машиностроительных материалов.

Принцип получения губчатого титана магнезиальным методом заключается в следующем: в атмосфере аргона при температуре 880 град -950 градус рафинированный тетрахлорид титана подвергается реакции восстановления металлическим магнием с получением губчатого металлического титана и хлорида магния, а также хлорида магния. выгружается из восстановительной печи. Вакуумная перегонка используется для удаления остатков хлорида магния и избытка магния в порах титановой губки с получением титановой губки. Технологическая схема получения губчатого титанового сплава магниевотермическим методом выглядит следующим образом:

Побочный продукт - хлорид магния, полученный в реакции восстановления с использованием металлического магния в качестве восстановителя магниевого термического метода, извлекается электролитически для извлечения магния и хлора. Магний продолжает участвовать в реакции восстановления, а газообразный хлор транспортируется в цех озеленения для переработки. После плавления конденсата дистилляции хлорид магния выгружают, а оставшийся магний можно использовать в качестве восстановителя магния, чтобы продолжать участвовать в термическом процессе производства магния. Поэтому утилизация металлического магния и хлора реализуется в производстве оксида магния. Переработка газообразного хлора магния снижает загрязнение окружающей среды при производстве губчатого титана и снижает энергопотребление производства.